1. 生物柴油
生物柴油(Biodiesel)是由油酸、亚油酸等长链饱和或不饱和脂肪酸,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)类化合物。
许多微生物,如酵母、霉菌和藻类等,在一定条件下能将碳水化合物转化为油脂贮存在菌体内,称为微生物油脂。大部分微生物油的脂肪酸组成和一般植物油相近,以C16和C18系脂肪酸,如油酸、棕榈酸、亚油酸和硬脂酸为主,因此微生物油脂可替代植物油脂生产生物柴油,随着工业生物技术的发展,微生物油脂发酵从原料到过程都不断取得新进展,美国国家可再生能源实验室指出:微生物油脂发酵可能是生物柴油产业的重要研究方向。
秸秆是当今世界上仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源,可以再生。玉米秸秆约占农作物秸秆的50%,富含纤维素、半纤维素、木质素等,可通过微生物发酵生产脂肪酸、烃类物质及其衍生物即生物柴油。这一技术的突破,将从根本上解决玉米秸秆综合利用问题,对缓解我国目前石油资源紧缺局面,减少废料对环境的污染,实现资源优化和再生具有非常重要的意义。
木霉菌能够产生多种水解酶,促进木质纤维素的降解。如:β-1,4 葡聚糖酶,使纤维素的内糖苷键断裂;木聚糖酶,分解秸秆中与纤维素连接的半纤维素,使得纤维素暴露出来与纤维素酶接触;木质素降解酶类,能有效降解木质素;已有研究发现一些木霉菌菌丝体内的油脂含量较高,因此利用秸秆发酵木霉菌获取油脂具有应用潜力。
木霉利用秸秆生产油脂的主要过程如下:天然产物→纤维素→葡萄糖→丙酮酸→乙酰CoA→脂肪酸合成→通过碳链延长和去饱和生成多不饱和脂肪酸→通过缩合形成微生物油脂(王雪等,2011)。多不饱和脂肪酸的生物合成是以饱和脂肪酸-硬脂酸为底物,经碳链延长和脱饱和两个反应而来,它们分别由相应的膜结合延长酶和脱饱和酶所催化,链延长供体是丙二酸单酰CoA,由乙酰CoA羧化酶催化,该酶是第一个限速酶,由多个亚基组成的复合物,以生物素为辅基。该酶结构中有多个活性位点,如乙酰CoA结合位点、ATP结合位点、生物素结合位点等,因此该酶能被乙酰CoA、ATP和生物素所激活。ADP是该酶ATP的竞争性抑制剂,抗生物素蛋白可作用于生物素而抑制该酶的活性,丙二酸单酰CoA起反馈抑制作用。另外,丙酮酸盐对该酶有轻微激活作用。脱饱和体系由微粒体膜结合的细胞色素b5、NADH、细胞色素b5、还原酶和末端脱饱和酶组成,整个合成途径在油酸和亚油酸处各有一个分支点,从而产生了ω-3,ω-6及ω-9共3个系列的多不饱和脂肪酸。
木霉菌的许多种属已经被用来研究脂类物质的产生,木霉所能产生的脂肪酸种类主要为C16饱和脂肪酸,C18单不饱和脂肪酸和C18多不饱和脂肪酸等。木霉不仅能够利用五碳糖,而且能够利用六碳糖合成微生物油脂。Leobardo(1992),Ballance(1961),Brown(1998),Ruiz(2007)等分别研究了 T.viride,T.harzianum,T.reesei和长枝木霉(T.longibrachiatum)菌丝内的油脂含量,发现木霉菌丝中的油脂含量最高可达32%。1980年Betina和Koman对提取的绿色木霉菌丝内油脂成分进行分析发现,所提取物质的主要成分为三酰甘油,还有一些磷脂(鞘磷脂、磷脂乙醇胺和磷脂酰胆碱),对脂肪酸种类进行分析发现C16和C18占到了总成分的42%和32.5%,与植物油的成分十分相似,因此可替代植物油脂生产生物柴油。
王雪等(2012)通过尼罗红染色对木霉菌株的产油能力进行了初筛,共从52株木霉菌株中筛选出了包括橘绿木霉(T.citrinoviride)ACCC30152,T.harzianumQ2-37,卵孢木霉(T.ovalisporum)ACCC31640,黄绿木霉(T.aureoviride)T1-1,T.harzianumT8-118,T.aureovirideTA,拟康宁木霉(T.pseudokongningi)TP,钩状木霉(T.hamatum)TG,盖姆斯木霉(T.gamsii)TK7A,T.virideACCC30594等11株,在575nm激发光下菌丝内部能够观察到大量发出橘红色荧光的油脂颗粒的木霉菌株。
将上述11 株菌株PDA培养基液体发酵后,采用酸热法提取油脂,其中以棘孢木霉T1-1每升发酵物所能获得的油脂量最多,为1.062g油脂/L发酵液(表16.1);在以玉米秸秆和麦麸粉为主要成分的固体培养条件下,哈茨木霉Q2-37菌株在30℃条件下发酵8 d,油脂产量可达37.3g油脂/kg干物料。对产生的代谢物成分用气相色谱—质谱联用仪(GC-MS)进行分析,共检测到14种烷烃类物质,其中有9种为C9-C18的链烃,与化石柴油的主要成分相同。
表16.1 液体培养条件下木霉菌的产油能力测定结果*
*实验结果为三个重复取平均值加减标准差,排列顺序为按照油脂提取量从高到低排列。
木霉的油脂多包含在较坚韧的细胞壁中,有一部分甚至与蛋白质或糖类结合,难以分离,因此提油前应对干燥菌体进行预处理,一般采取烘干磨碎的方法,然后利用酸热法提取油脂。该方法主要是利用盐酸对细胞壁中糖及蛋白质等成分的作用,使原来结构紧密的细胞壁变得疏松,再经沸水浴及速冻处理,使细胞壁进一步被破坏,有机溶剂可有效地浸提出细胞中的油脂,提取效果与SCF-CO2法相近(李植峰等,2001)。
陈凯等(2009)研究发现,木霉不仅可以产生能够生产生物柴油的油脂类物质,还可以产生与化石石油结构相类似的烃类物质。对以麸皮为主要基质的培养基上的绿色木霉LTR-2菌丝内的脂类物质进行提取和气相色谱分析,共检测到了57种成分,所提取化学物质中9~18个碳原子的链烷、环烷或芳烃的含量占总量的24.28%,而化石柴油中的烃类成分主要为C9-C18的链烃、脂环烃、芳香烃等。通过对比分析可以发现,木霉油脂的成分与化石柴油相近,可以用于代替化石柴油作为能源物质。
2. 生物汽油都有那些啊
1、生物柴油
“复合柴油”,是在引进德国先进生物柴油技术基础上和在国内外专家的指导下研制成功的,外观与普通柴油一样清澈透明,并可与国标柴油任意混合。该技术目前已经通过科技部门成果鉴定、质量技术监督局备案和国家发改委立项,现在已有多家合作单位规模化生产。
2、甲醇柴油
“甲醇柴油”是以是由甲醇、乳化剂、柴油三者混合而成。甲醇柴油适用于拖拉机、汽车、轮船以及工业窑炉等领域,使用性能与纯柴油相当,尾气排放比国标柴油降低30%左右。目前,该技术已有多家合作单位规模化生产。
3、乳化柴油
“乳化柴油”是以国标柴油为基料,再加入10-20%水及5-10%乳化剂,经专用设备和特殊工艺合成。本产品与国标柴油互溶性好,使用性能与纯柴油相当,尾气排放大大降低。该技术已经通过科技部成果鉴定,已有多家合作单位规模化生产。
4、甲醇汽油
甲醇汽油是以国标汽油为主要原料,再加入20%的甲醇及2-5%的乳化剂,经专用设备和特殊工艺合成。该产品外观清澈透亮,不分层,不腐蚀设备。生产过程不用水、不耗电、无“三废”污染,属国家大力提倡环保、高新技术项目。
5、醇基燃料
“醇基燃料”,是在市场已有液体燃料技术基础上研发而成的新型民用燃料,具有清洁卫生、安全、廉价、原料易购、使用方便等特点,是煤气、石油液化气、柴油最理想的替代产品。
参考资料来源:网络—生物汽油
3. 生物柴油的主要成分是什么 和柴油由什么区别
所谓生物柴油,是指含油植物或动物油脂与低分子量醇类(主要包括甲醇及乙醇)进行酯交换反应制造的脂肪酸酯类,是一种洁净的生物燃料。
生物柴油的特点:
1)含水率较高,最大可达30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高稳定性,但降低了油的热值;
2)pH值低,故贮存装置最好是抗酸腐蚀的材料(制备方法不同的酸价不一样);
3)密度比水小,相对密度在0.8724~0.8886之间;
4)具有“老化”倾向,加热不宜超过80℃,宜避光、避免与空气接触保存;
5)润滑性能好。
6)优良的环保特性: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达98%,降解速率是普通柴油的2倍,可大大减轻意外泄漏时对环境的污染;
7)较好的低温发动机启动性能;
8)较好的安全性能:闪点高,运输、储存、使用方面安全;
9) 十六烷值高,燃烧性能好于柴油。
10) 无须改动柴油机,可直接添加使用,同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。
4. 生物柴油的主要成分是什么和柴油有什么区别
生物柴油是指由动植物油脂(脂肪酸甘油三酯)与醇(甲醇或乙醇)经酯交换反应得到的脂肪酸单烷基酯,最典型的是脂肪酸甲酯。两者的化学成分不同。生物柴油不含有烃,成分为酯类,而柴油只含有烃。生物柴油是通过榨取含有油脂的植物种子获得,柴油是通过开采地下石油资源提炼获得。
从黏度上来讲,符合国标的生物柴油和柴油粘度相当;从抗爆性能讲,生物柴油优于柴油;从热值来讲,生物柴油略低于柴油。一般情况下生物柴油不单独用于汽车,国外目前采用在柴油中添加5%-20%生物柴油,其动力性能基本和石化柴油相当,如果添加比例过大,其动力会低于石化柴油。
5. 生物柴油的主要成分是什么,与柴油有何区别
生物柴油的主要成分是脂肪酸甲酯,是酯类化合物,是动植物油脂与甲醇通过酯化反应得到的;而普通柴油属于烃类物质,是从石油里面提炼出来的。
首先是制备工艺不同,生物柴油的原料来源广泛,可以通过动植物废弃油脂、餐饮废油、棕榈酸化油等加工提炼而成。而柴油则是直接通过石油转化而成,前者提炼工艺要复杂,对技术要求更高,这是两者最本质的区别。
再者就是两者特点也存在明显不同。生物柴油通过生物质技术提炼而成,其性能上远远优于普通柴油,下面我们来具体说说生物柴油的特点:
1.含水率较高,最da可达30%-45%。水分有利于降低油的黏度、提高稳定性,但降低了油的热值;
2.pH值低,故贮存装置最hao是抗酸腐蚀的材料(制备方法不同的酸价不一样);
3.密度比水小,相对密度在0.8724~0.8886之间;
4.润滑性能好。
5.优良的环保特性: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达98%,降解速率是普通柴油的2倍,可大大减轻意外泄漏时对环境的污染;
6.较好的低温发动机启动性能;
7.较好的安全性能:闪点高,运输、储存、使用方面安全;
8.十六烷值高,燃烧性能好于柴油。
6. 生物油是什么
生物油是个广泛的概念,目前通常指生物燃料油,大部分是以醇类为基础配置。应用于餐饮,食堂,工业燃料。生物油的组成和理化性质受多个因素影响,如原料种类、含水量、反应器类型、反应参数、产物收集方法等,但不同途径制得的生物油仍具有一些共同的性质,如水分含量高、含颗粒杂质、黏度大、稳定性差、有腐蚀性等,这与传统石化燃料(柴油、汽油)有很大不同,也给生物油用于柴油机带来了很多困难。欧瑞迪首先推出生物油制柴油的技术工艺和成型产品,现阶段生物制柴油的工艺有两种:一是将生物质油品进行重整,完成烷基化过程,使之成为烃类物质,经过严格控制反应过程,能够有效地控制形成烃类的镏程,由于合成工艺流程话生产,导致形成的烃类中99%以上为正构烃,其热值能够达到10000-10500大卡/公斤,但是其十六烷值33-37,达不到国标,所以必须与常线油调和使用,在实际使用中不建议大比例添加十六烷值改进剂;二是将生物油提炼成为高纯度的脂肪酸甲酯类和醇酯类物质,经过合成后分馏获得节能高效的液体燃料,此生物油品经过分流后截流170-290℃之间的馏分,用来代替国标柴油调和组分,根据车型添加量可以达到45%以上。