克默迪博睿科技（北京）有限公司

利用藻类制备生物原油（两种方法）项目简介

克默迪博睿科技（北京）有限公司 董事长 杨子中

第一种方法：干燥藻类水热液化技术

藻类中获得原油，需要先对藻类进行干燥，然后进行提取。水热液化技术“具有能完全利用整个藻体的优点，因此具有显著的优势，因为不再需要单纯追求脂类含量的积累，或脂类的提取了，这种黏液由水和藻类组成，后者的重量占总重的10%到20%。在转化的时候，黏液被连续输送进一个高科技压力锅，锅内的温度大约为350摄氏度，压强达到近204个标准大气压。高温高压可以使混合物保持液态。

依据水热液化（HTL）反应设计了一套反应装置。在这套系统中，藻类和水的混合物被连续的加入到反应釜中进行反应。反应釜中的高压使得水的温度能够达到300-400摄氏度，此时的水处于介于液相和气相之间的超临界态。在这样的条件下，藻类中的生物质能够被快速降解。之后利用一系列收集和过滤装置，即可得到原油及一系列副产物。

在一次HTL反应中，每100克藻类最终可以产生41克原油。这样的转化效率令人满意。图片来源：D.C. Elliott et al.（2013）Algal Research.

KMD在寻找替代能源方面已经进行了多年的努力，而利用海藻生产原油或将成为这一问题的更好答案。相较于之前的生物燃料，藻类原油有着更大的优势。除去更高的产量，相对于汽油而言利用藻类生产燃油更为清洁。藻类在生长过程中能够吸收大气中的二氧化碳，这一定程度上降低了碳排放。且由于藻类可以在废水中大量繁殖，其产物也可以生物降解。在整个生产过程中对环境造成的负担都较小。

相对于粮食作物产生的生物燃料来说，藻类转化生产的燃油具有高热值的优点。 埃利奥特表示：“由玉米等粮食作物生产得到的乙醇在用作燃料时需要与汽油进行混合，而藻类原油则可以直接用来燃烧。

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KMD设计的循环系统，经由回收装置，反应中分离的磷酸盐和纯净水可以被回收用于下一轮的藻类繁殖。1.藻类样本脱水；2.水热液化反应；3.固态沉淀物分离；4.油相/水相分离；5.油相产物加氢处理生成烃类；6.水相碳催化转化为气体燃料及可回收肥料。 藻类生长在各种水环境中，所以非常容易获得。但实际上收集足够多的用于原油生产的藻类是一件很困难的事。克默迪的系统不仅可以使得藻类的繁殖更为简便，其优化的设计也使得更多种类的藻类得以被用于原油转化。

第二方法（光合作用卡尔文循环）藻类汽油

藻类是光合效率最高的原始植物之一，与农作物相比，单位面积的产率可高出数十倍。微藻生物柴油技术首先包括微藻的筛选和培育，获得性状优良的高含油量藻种，然后在光生物反应器中吸收阳光、CO2 等，生成微藻生物质，最后经过采收、加工，转化为微藻生物汽油。

原理是利用藻类光合作用，将化工生产过程中产生的二氧化碳转化为藻类自身的生物质从而固定了碳元素，再通过诱导反应使微藻自身的碳物质转化为油脂，然后利用物理或化学方法把藻类细胞内的油脂转化到细胞外，再进行提炼加工，从而生产出生物汽油。即通过藻类的光合作用，将废水中的营养物质和空气中的二氧化碳转化为生物燃料、蛋白质。“这是一个变废为宝的产业，而且还可以生产更多的下游产品。”在石油价格大幅上升，粮食短缺问题日渐突出的今天，该产业有着广阔的发展前景。

“在显微镜下，海藻就像一个油葫芦，比油菜籽、花生的含油量高7～8倍，比玉米高十几倍。”山东海洋工程研究院院长李乃胜介绍，海洋微藻制取生物汽油是国际新能源领域的新方向。

专家指出，我国盐碱地面积达1.5亿亩。如果用14%的盐碱地培养藻类，在技术成熟的条件下，生产的柴油量就可满足全国50%的用油需求。

藻类资源丰富，不会因收获而破坏生态系统，可大量培养而不占用耕地。另外，它的光合作用效率高，生长周期短，单位面积年产量是粮食的几十倍乃至上百倍。而且微藻脂类含量在20%至70%，是陆地植物远远达不到的，不仅可生产生物汽油或乙醇，还有望成为生产

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氢气的新原料。减排二氧化碳的微藻制油新技术，并准备将成果率先应用于治理燃煤电厂废气。

全世界已知的藻类有近3万种，让微藻能大量吸收二氧化碳，并通过叶绿素的光合作用制造生长所需的养分，从中提取出油脂，再制备出生物汽油。这种生物汽油与传统石化汽油的性质和成分相似，某些指标如发动机低温启动性能甚至更好。

为实现微藻柴油产业化，工业化生产的连续采收、能源消耗低的脱水干燥和微藻制油技术，建立规模化的微藻制油工厂，在大型容器中养殖微藻。白天，阳光和工业二氧化碳废气将为微藻创造出适宜的生长条件；夜晚，光合作用停止，但依然可以给微藻“喂食”工业废水，让它们利用废水中的糖制造养分；“榨油”之后的微藻残渣，则可以作为新型生物质能锅炉的燃料。经过这一轮的绿色循环，微藻汽油能做到让汽车的碳排放降为零。有很多大型燃煤电厂，其气体排放组成中有99%是二氧化碳，运用这项技术可使微藻制油在本地循环起来。

藻类含有大量生物油脂，部分品种含油量达70%。它们的光合作用效率高，生长迅速，最多两周就可以完成一个生长周期。研究表明，每公顷土地玉米年产油量只有120升，大豆为440升，而藻类可达1.5万至8万升。藻类将是非常有潜力的生物汽油来源。壳牌、雪佛龙等石油巨头以及正致力于新能源开发的微软董事长比尔·盖茨，近两年已投入巨资启动微藻制油研发。

我公司微藻基础研究方面拥有很强的研发力量，与众多高校和科研院所承担了藻类分类、育种和保存技术研究，拥有一大批淡水和海水微藻种质资源。目前我国在微藻大规模养殖方面已走在世界前列。

国外藻类研究

美国从1976年起就启动了微藻能源研究，但美国科学家已经培育出了富油的工程小环藻。这种藻类在实验室条件下的脂质含量可达到60%以上(比自然状态下微藻的脂质含量提高了3～12倍)，户外生产也可增加到40%以上，为后来的研究提供了坚实基础。 2006年，美国两家企业建立了可与1040兆瓦电厂烟道气相连接的商业化系统，成功地利用烟道气中的二氧化碳进行大规模光合成培养微藻，并将微藻转化为生物“原油”。2007年，美国宣布由国家能源局支持的微型曼哈顿计划，计划在2010年实现微藻制备生物汽油工业化，各项技术研发全面提速。

2007年，以色列一家公司对外展示了利用海藻吸收二氧化碳，将太阳能转化为生物质能的技术，每5千克藻类可生产1升燃料。

此外，在微藻制乙醇方面，美国已开发出利用微藻替代糖来发酵生产乙醇的专利；日本两家公司联合开发出了利用微藻将二氧化碳转换成燃料乙醇的新技术，且投入工业化生产。

藻类优点

浮游藻类过多虽然会导致湖沼的富营养化，威胁水质，从而破坏生态系统，但这些藻类具有很强的吸收二氧化碳并合成有机物的能力，有望作为生物燃料的原料。然而，蒸发浮游藻类所含的大量水分需要消耗大量能源，因此利用浮游藻类生产生物燃料尚缺乏可行，通过向浮