1. 生物柴油
生物柴油(Biodiesel)是由油酸、亞油酸等長鏈飽和或不飽和脂肪酸,同甲醇或乙醇形成的脂肪酸甲酯(fatty acid methyl esters,FAMEs)或脂肪酸乙酯(fatty acid ethyl esters,FAEEs)類化合物。
許多微生物,如酵母、黴菌和藻類等,在一定條件下能將碳水化合物轉化為油脂貯存在菌體內,稱為微生物油脂。大部分微生物油的脂肪酸組成和一般植物油相近,以C16和C18系脂肪酸,如油酸、棕櫚酸、亞油酸和硬脂酸為主,因此微生物油脂可替代植物油脂生產生物柴油,隨著工業生物技術的發展,微生物油脂發酵從原料到過程都不斷取得新進展,美國國家可再生能源實驗室指出:微生物油脂發酵可能是生物柴油產業的重要研究方向。
秸稈是當今世界上僅次於煤炭、石油和天然氣的第四大能源,可以再生。玉米秸稈約占農作物秸稈的50%,富含纖維素、半纖維素、木質素等,可通過微生物發酵生產脂肪酸、烴類物質及其衍生物即生物柴油。這一技術的突破,將從根本上解決玉米秸稈綜合利用問題,對緩解我國目前石油資源緊缺局面,減少廢料對環境的污染,實現資源優化和再生具有非常重要的意義。
木黴菌能夠產生多種水解酶,促進木質纖維素的降解。如:β-1,4 葡聚糖酶,使纖維素的內糖苷鍵斷裂;木聚糖酶,分解秸稈中與纖維素連接的半纖維素,使得纖維素暴露出來與纖維素酶接觸;木質素降解酶類,能有效降解木質素;已有研究發現一些木黴菌菌絲體內的油脂含量較高,因此利用秸稈發酵木黴菌獲取油脂具有應用潛力。
木霉利用秸稈生產油脂的主要過程如下:天然產物→纖維素→葡萄糖→丙酮酸→乙醯CoA→脂肪酸合成→通過碳鏈延長和去飽和生成多不飽和脂肪酸→通過縮合形成微生物油脂(王雪等,2011)。多不飽和脂肪酸的生物合成是以飽和脂肪酸-硬脂酸為底物,經碳鏈延長和脫飽和兩個反應而來,它們分別由相應的膜結合延長酶和脫飽和酶所催化,鏈延長供體是丙二酸單醯CoA,由乙醯CoA羧化酶催化,該酶是第一個限速酶,由多個亞基組成的復合物,以生物素為輔基。該酶結構中有多個活性位點,如乙醯CoA結合位點、ATP結合位點、生物素結合位點等,因此該酶能被乙醯CoA、ATP和生物素所激活。ADP是該酶ATP的競爭性抑制劑,抗生物素蛋白可作用於生物素而抑制該酶的活性,丙二酸單醯CoA起反饋抑製作用。另外,丙酮酸鹽對該酶有輕微激活作用。脫飽和體系由微粒體膜結合的細胞色素b5、NADH、細胞色素b5、還原酶和末端脫飽和酶組成,整個合成途徑在油酸和亞油酸處各有一個分支點,從而產生了ω-3,ω-6及ω-9共3個系列的多不飽和脂肪酸。
木黴菌的許多種屬已經被用來研究脂類物質的產生,木霉所能產生的脂肪酸種類主要為C16飽和脂肪酸,C18單不飽和脂肪酸和C18多不飽和脂肪酸等。木霉不僅能夠利用五碳糖,而且能夠利用六碳糖合成微生物油脂。Leobardo(1992),Ballance(1961),Brown(1998),Ruiz(2007)等分別研究了 T.viride,T.harzianum,T.reesei和長枝木霉(T.longibrachiatum)菌絲內的油脂含量,發現木黴菌絲中的油脂含量最高可達32%。1980年Betina和Koman對提取的綠色木黴菌絲內油脂成分進行分析發現,所提取物質的主要成分為三醯甘油,還有一些磷脂(鞘磷脂、磷脂乙醇胺和磷脂醯膽鹼),對脂肪酸種類進行分析發現C16和C18佔到了總成分的42%和32.5%,與植物油的成分十分相似,因此可替代植物油脂生產生物柴油。
王雪等(2012)通過尼羅紅染色對木黴菌株的產油能力進行了初篩,共從52株木黴菌株中篩選出了包括橘綠木霉(T.citrinoviride)ACCC30152,T.harzianumQ2-37,卵孢木霉(T.ovalisporum)ACCC31640,黃綠木霉(T.aureoviride)T1-1,T.harzianumT8-118,T.aureovirideTA,擬康寧木霉(T.pseudokongningi)TP,鉤狀木霉(T.hamatum)TG,蓋姆斯木霉(T.gamsii)TK7A,T.virideACCC30594等11株,在575nm激發光下菌絲內部能夠觀察到大量發出橘紅色熒光的油脂顆粒的木黴菌株。
將上述11 株菌株PDA培養基液體發酵後,採用酸熱法提取油脂,其中以棘孢木霉T1-1每升發酵物所能獲得的油脂量最多,為1.062g油脂/L發酵液(表16.1);在以玉米秸稈和麥麩粉為主要成分的固體培養條件下,哈茨木霉Q2-37菌株在30℃條件下發酵8 d,油脂產量可達37.3g油脂/kg干物料。對產生的代謝物成分用氣相色譜—質譜聯用儀(GC-MS)進行分析,共檢測到14種烷烴類物質,其中有9種為C9-C18的鏈烴,與化石柴油的主要成分相同。
表16.1 液體培養條件下木黴菌的產油能力測定結果*
*實驗結果為三個重復取平均值加減標准差,排列順序為按照油脂提取量從高到低排列。
木霉的油脂多包含在較堅韌的細胞壁中,有一部分甚至與蛋白質或糖類結合,難以分離,因此提油前應對乾燥菌體進行預處理,一般採取烘乾磨碎的方法,然後利用酸熱法提取油脂。該方法主要是利用鹽酸對細胞壁中糖及蛋白質等成分的作用,使原來結構緊密的細胞壁變得疏鬆,再經沸水浴及速凍處理,使細胞壁進一步被破壞,有機溶劑可有效地浸提出細胞中的油脂,提取效果與SCF-CO2法相近(李植峰等,2001)。
陳凱等(2009)研究發現,木霉不僅可以產生能夠生產生物柴油的油脂類物質,還可以產生與化石石油結構相類似的烴類物質。對以麩皮為主要基質的培養基上的綠色木霉LTR-2菌絲內的脂類物質進行提取和氣相色譜分析,共檢測到了57種成分,所提取化學物質中9~18個碳原子的鏈烷、環烷或芳烴的含量占總量的24.28%,而化石柴油中的烴類成分主要為C9-C18的鏈烴、脂環烴、芳香烴等。通過對比分析可以發現,木霉油脂的成分與化石柴油相近,可以用於代替化石柴油作為能源物質。
2. 生物汽油都有那些啊
1、生物柴油
「復合柴油」,是在引進德國先進生物柴油技術基礎上和在國內外專家的指導下研製成功的,外觀與普通柴油一樣清澈透明,並可與國標柴油任意混合。該技術目前已經通過科技部門成果鑒定、質量技術監督局備案和國家發改委立項,現在已有多家合作單位規模化生產。
2、甲醇柴油
「甲醇柴油」是以是由甲醇、乳化劑、柴油三者混合而成。甲醇柴油適用於拖拉機、汽車、輪船以及工業窯爐等領域,使用性能與純柴油相當,尾氣排放比國標柴油降低30%左右。目前,該技術已有多家合作單位規模化生產。
3、乳化柴油
「乳化柴油」是以國標柴油為基料,再加入10-20%水及5-10%乳化劑,經專用設備和特殊工藝合成。本產品與國標柴油互溶性好,使用性能與純柴油相當,尾氣排放大大降低。該技術已經通過科技部成果鑒定,已有多家合作單位規模化生產。
4、甲醇汽油
甲醇汽油是以國標汽油為主要原料,再加入20%的甲醇及2-5%的乳化劑,經專用設備和特殊工藝合成。該產品外觀清澈透亮,不分層,不腐蝕設備。生產過程不用水、不耗電、無「三廢」污染,屬國家大力提倡環保、高新技術項目。
5、醇基燃料
「醇基燃料」,是在市場已有液體燃料技術基礎上研發而成的新型民用燃料,具有清潔衛生、安全、廉價、原料易購、使用方便等特點,是煤氣、石油液化氣、柴油最理想的替代產品。
參考資料來源:網路—生物汽油
3. 生物柴油的主要成分是什麼 和柴油由什麼區別
所謂生物柴油,是指含油植物或動物油脂與低分子量醇類(主要包括甲醇及乙醇)進行酯交換反應製造的脂肪酸酯類,是一種潔凈的生物燃料。
生物柴油的特點:
1)含水率較高,最大可達30%-45%。水分有利於降低油的黏度、提高穩定性,但降低了油的熱值;
2)pH值低,故貯存裝置最好是抗酸腐蝕的材料(制備方法不同的酸價不一樣);
3)密度比水小,相對密度在0.8724~0.8886之間;
4)具有「老化」傾向,加熱不宜超過80℃,宜避光、避免與空氣接觸保存;
5)潤滑性能好。
6)優良的環保特性:硫含量低,二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高達98%,降解速率是普通柴油的2倍,可大大減輕意外泄漏時對環境的污染;
7)較好的低溫發動機啟動性能;
8)較好的安全性能:閃點高,運輸、儲存、使用方面安全;
9) 十六烷值高,燃燒性能好於柴油。
10) 無須改動柴油機,可直接添加使用,同時無需另添設加油設備、儲存設備及人員的特殊技術訓練。
4. 生物柴油的主要成分是什麼和柴油有什麼區別
生物柴油是指由動植物油脂(脂肪酸甘油三酯)與醇(甲醇或乙醇)經酯交換反應得到的脂肪酸單烷基酯,最典型的是脂肪酸甲酯。兩者的化學成分不同。生物柴油不含有烴,成分為酯類,而柴油只含有烴。生物柴油是通過榨取含有油脂的植物種子獲得,柴油是通過開采地下石油資源提煉獲得。
從黏度上來講,符合國標的生物柴油和柴油粘度相當;從抗爆性能講,生物柴油優於柴油;從熱值來講,生物柴油略低於柴油。一般情況下生物柴油不單獨用於汽車,國外目前採用在柴油中添加5%-20%生物柴油,其動力性能基本和石化柴油相當,如果添加比例過大,其動力會低於石化柴油。
5. 生物柴油的主要成分是什麼,與柴油有何區別
生物柴油的主要成分是脂肪酸甲酯,是酯類化合物,是動植物油脂與甲醇通過酯化反應得到的;而普通柴油屬於烴類物質,是從石油裡面提煉出來的。
首先是制備工藝不同,生物柴油的原料來源廣泛,可以通過動植物廢棄油脂、餐飲廢油、棕櫚酸化油等加工提煉而成。而柴油則是直接通過石油轉化而成,前者提煉工藝要復雜,對技術要求更高,這是兩者最本質的區別。
再者就是兩者特點也存在明顯不同。生物柴油通過生物質技術提煉而成,其性能上遠遠優於普通柴油,下面我們來具體說說生物柴油的特點:
1.含水率較高,最da可達30%-45%。水分有利於降低油的黏度、提高穩定性,但降低了油的熱值;
2.pH值低,故貯存裝置最hao是抗酸腐蝕的材料(制備方法不同的酸價不一樣);
3.密度比水小,相對密度在0.8724~0.8886之間;
4.潤滑性能好。
5.優良的環保特性:硫含量低,二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高達98%,降解速率是普通柴油的2倍,可大大減輕意外泄漏時對環境的污染;
6.較好的低溫發動機啟動性能;
7.較好的安全性能:閃點高,運輸、儲存、使用方面安全;
8.十六烷值高,燃燒性能好於柴油。
6. 生物油是什麼
生物油是個廣泛的概念,目前通常指生物燃料油,大部分是以醇類為基礎配置。應用於餐飲,食堂,工業燃料。生物油的組成和理化性質受多個因素影響,如原料種類、含水量、反應器類型、反應參數、產物收集方法等,但不同途徑製得的生物油仍具有一些共同的性質,如水分含量高、含顆粒雜質、黏度大、穩定性差、有腐蝕性等,這與傳統石化燃料(柴油、汽油)有很大不同,也給生物油用於柴油機帶來了很多困難。歐瑞迪首先推出生物油制柴油的技術工藝和成型產品,現階段生物制柴油的工藝有兩種:一是將生物質油品進行重整,完成烷基化過程,使之成為烴類物質,經過嚴格控制反應過程,能夠有效地控制形成烴類的鎦程,由於合成工藝流程話生產,導致形成的烴類中99%以上為正構烴,其熱值能夠達到10000-10500大卡/公斤,但是其十六烷值33-37,達不到國標,所以必須與常線油調和使用,在實際使用中不建議大比例添加十六烷值改進劑;二是將生物油提煉成為高純度的脂肪酸甲酯類和醇酯類物質,經過合成後分餾獲得節能高效的液體燃料,此生物油品經過分流後截流170-290℃之間的餾分,用來代替國標柴油調和組分,根據車型添加量可以達到45%以上。