生物柴油技术 13301050303李欣怡 生物技术名称:发酵技术(微生物的无氧呼吸)、酶固定化技术、基因工程 应用实例:生物柴油 应用原理:生物柴油是指植物油与甲醇进行酯交换制造 的脂肪酸甲酯,是一种洁净的生物燃料,也称之为"再生燃 油"。目前,巴西正在大力推广生物柴油生产,以减少石油进 口。美国能源部正在集资发展生物质能,要求到2010年, 美国生物质能的使用量增加2倍,生物柴油也被列为生物质 能之 目前,国际上对生物柴油的开发形势看好,而制造生物柴油 的途径主要有三条:一是利用食用油生产生物柴油;二是利 用甘蔗渣发酵生产柴油;三是利用"工程微藻"生产柴油。 日本每年的食用油消费量为200万吨,产生的废食用油达40 万吨,为生产生物柴油提供了原料。借助酶法即脂酶进行酯 交换反应,滟反应物中的游离脂肪酸 和水对酶的催化效应无影响。反应液静 置后,脂肪酸甲酯即可与甘油分离,从 而可获取较为纯净的柴油。利用此种方 法生产生物柴油有几点值得注意并有待 研究解决:1.不使用有机溶剂就达不到 高酯交换率;2.反应系统中的甲醇达到 定量时,脂酶就失活;3.反应时间比 较长:4.一般来说,酶的价格较高 为了提高柴油生产效率,采用酶固定化 技术,并在反应过程中分段添加甲醇, 更有利于提高柴油的生产效率。这种固定化酶(脂酶)是来自一种假丝酵母 ( Candidaantaretica),由古载体一起制 成反应柱用于柴油生产,控制温度30℃, 0号生物柴油转化率达95%。这种脂酶连续使用100天 仍不失活。反应液经过几次反应柱后,将 反应物静置,并把甘油分离出去,即可直 接将其用作生物柴油 10 除植物油酶法生产生物柴油外,也有报道 号 生 利用甘蔗渣为原料发酵生产优质柴油的研 生 物 究成果,据称1吨甘蔗渣的能量与1桶石 油相当(每桶等于31.5加仑,每加仑等 于3.7853升)。如加拿大一家技术公司正 在将这一成果转化为生产力,已建立每天 6桶生物柴油的装置,以蔗渣为原料生产柴油,并计划扩建成每天25吨工业规模的生产装
1 生物柴油技术 13301050303 李欣怡 生物技术名称：发酵技术（微生物的无氧呼吸） 、酶固定化技术 、基因工程 应用实例：生物柴油 应用原理：生物柴油是指植物油与 甲醇 进行酯交换制造 的脂肪酸甲酯，是一种洁净的 生物燃料 ，也称之为"再生燃 油"。目前，巴西 正在大力推广生物柴油生产，以减少石油进 口。美国能源部 正在集资发展 生物质能 ，要求到 2010 年， 美国 生物质能的使用量增加 2 倍，生物柴油也被列为生物质 能之一。 目前，国际上对生物柴油的开发形势看好，而制造生物柴油 的途径主要有三条：一是利用食用油生产生物柴油；二是利 用甘蔗渣发酵生产柴油；三是利用"工程微藻"生产柴油。 日本 每年的食用油消费量为 200 万吨，产生的废食用油达 40 万吨，为生产生物柴油提供了原料。借助酶法即脂酶进行 酯 交换反应 ，混在 反应物 中的游离脂肪酸 和水对酶的催化效应无影响。反应液静 置后，脂肪酸甲酯 即可与甘油分离，从 而可获取较为纯净的柴油。利用此种方 法生产生物柴油有几点值得注意并有待 研究解决：1．不使用有机溶剂就达不到 高酯交换率；2．反应系统中的甲醇达到 一定量时，脂酶就失活；3．反应时间 比 较长；4．一般来说，酶的价格较高。 为了提高柴油生产效率，采用酶固定化 技术，并在反应过程中分段添加甲醇， 更有利于提高柴油的生产效率。这种 固定化酶 （脂酶）是来自一种假丝酵母 （Candidaantaretica），由它与 载体 一起制 成反应柱用于柴油生产，控制温度 30℃， 转化率达 95%。这种脂酶连续使用 100 天 仍不失活。反应液经过几次反应柱后，将 反应物静置，并把甘油分离出去，即可直 接将其用作生物柴油。 除植物油酶法生产生物柴油外，也有报道 利用甘蔗渣为原料发酵生产优质柴油的研 究成果，据称 1 吨甘蔗渣的 能量 与 1 桶石 油相当（每桶等于 31．5 加仑，每加仑等 于 3．7853 升）。如加拿大一家技术公司正 在将这一成果转化为生产力，已建立每天 6 桶生物柴油的装置，以蔗渣为原料生产柴油，并计划扩建成每天 25 吨工业规模的生产装
置。但是,采用什么微生物发 酵生产柴油?产出率如何?没 有见到具体报道。 利用"工程微藻"生产柴油是柴 油生产一项值得注意的新动向。 所谓"工程微藻"即通过基因工 程技术建构的微藻,为柴油生 产开辟了一条新的技术途径。美 国国家可更新能源实验室 (NREL)通过现代生物技术建成 "工程微藻",即硅藻类的一种 工程小环藻 ( Cyclotellacryptica),在实验室 条件下可使脂质含量增加到60%以上(一般自然状态下微藻的脂质含量为5%-20%),郾外 生产也可增加到40%以上。这是由于乙酰辅酶A羧化酶(ACC)基因在微藻细胞中的高效表 达,在控制脂质累积水平方面起到了重要作用。目前正在研究合适的分子载体,使ACC基因 在细菌、酵母和植物中充分表达,还进一步将修饰的ACC 上述生物柴油制造方法-酯交换法,所生产的生物柴油应该称为脂肪酸某酯,和石化柴油 的主要成分有本质区别,而真正的生物柴油应该和石化柴油的主要成分是一致的,都是长链 烷烃。比如人造金刚石的成分和结构与天然金刚石就是一致的。目前重庆有个专利技术生产 的生物柴油就能够达到国家GB252-2000(0号)柴油标准,专利号为cN2006100543272 生产过程中伴随有一定比例的汽油产生,确没有甘油这种副产物产生 总之,柴油是目前城乡使用较为普遍的燃料,通过生物途径生产柴油是扩大生物资源利用 的一条最经济的途径,是生物能源的开发方向之一。能源生物技术必将得到发展,"无污染 生物柴油"也必将得到更广泛的应用。 图一原材料 图二生产车间
2 置。但是，采用什么 微生物发 酵 生产柴油？产出率如何？没 有见到具体报道。 利用"工程微藻"生产柴油是柴 油生产一项值得注意的新动向。 所谓"工程微藻"即通过 基因工 程技术 建构的微藻，为柴油生 产开辟了一条新的技术途径。美 国 国家可更新能源实验室 （NREL）通过现代生物技术建成 "工程微藻"，即硅藻类的一种" 工程小环藻 " （Cyclotellacryptica），在实验室 条件下可使脂质含量增加到 60%以上（一般自然状态下微藻的脂质含量为 5%－20%），户外 生产也可增加到 40%以上。这是由于 乙酰辅酶A羧化酶（ACC）基因在微藻细胞中的高效表 达，在控制脂质累积水平方面起到了重要作用。目前正在研究合适的分子载体，使ACC基因 在细菌、酵母和植物中充分表达，还进一步将修饰的ACC 上述生物柴油制造方法--酯交换法，所生产的生物柴油应该称为 脂肪酸 某酯，和石化柴油 的主要成分有本质区别，而真正的生物柴油应该和石化柴油的主要成分是一致的，都是长链 烷烃。比如人造金刚石的成分和结构与天然金刚石就是一致的。目前重庆有个专利技术生产 的生物柴油就能够达到国家GB252-2000（0 号）柴油标准，专利号为CN2006 1 0054327.2。 生产过程中伴随有一定比例的汽油产生，确没有甘油这种副产物产生。 总之，柴油是目前城乡使用较为普遍的燃料，通过生物途径生产柴油是扩大 生物资源 利用 的一条最经济的途径，是 生物能源 的开发方向之一。能源生物技术必将得到发展，"无污染 生物柴油"也必将得到更广泛的应用。 图一 原材料 图二 生产车间