So sánh tiềm năng sản xuất và giá trị của nhiên liệu lỏng năng lượng cao và protein từ tảo biển và tảo nước ngọt

GCB Bioenergy - Tập 7 Số 4 - Trang 673-689 - 2015
Nicolas Neveux1, Marie Magnusson1, Thomas Maschmeyer2, Rocky de Nys1, Nicholas A. Paul1
1School of Marine & Tropical Biology Centre for Macroalgal Resources & Biotechnology James Cook University Townsville Queensland 4811 Australia
2School of Chemistry, The University of Sydney, Sydney, NSW, 2006, Australia

Tóm tắt

Tóm tắt

Việc sản xuất sinh khối và các đặc tính sinh hóa của các loài tảo xanh đại dương và nước ngọt (tảo đa bào), được trồng trong điều kiện ngoài trời, đã được đánh giá để xác định tiềm năng chuyển đổi thành nhiên liệu sinh học lỏng năng lượng cao, cụ thể là dầu sinh học và biodiesel, cũng như giá trị của các sản phẩm này. Năng suất sinh khối thường cao gấp hai lần đối với tảo biển (8,5–11,9 g m−2 d−1, trọng lượng khô) so với tảo nước ngọt (3,4–5,1 g m−2 d−1, trọng lượng khô). Thành phần sinh hóa của các loài cũng khác biệt rõ rệt, với hàm lượng tro cao hơn (25,5–36,6%) ở tảo đại dương và giá trị calorific cao hơn (15,8–16,4 MJ kg−1) ở tảo nước ngọt. Hàm lượng lipid cao nhất ở tảo nước ngọt Oedogonium và tảo biển Derbesia. Lipid là một thành phần hữu cơ quan trọng cho sản xuất dầu sinh học thông qua quá trình nhiệt thủy phân (HTL), và vì vậy, năng suất dầu sinh học lý thuyết cao nhất là đối với Oedogonium (17,7%, trọng lượng khô) và Derbesia (16,2%, trọng lượng khô). Năng suất dầu sinh học lý thuyết cũng cao hơn năng suất biodiesel cho tất cả các loài do việc chuyển đổi toàn bộ thành phần hữu cơ của sinh khối, bao gồm cả phần carbohydrate chiếm ưu thế. Tuy nhiên, tất cả các loài biển đều có năng suất sinh khối cao hơn và do đó có năng suất dầu sinh học dự kiến cao hơn so với các loài nước ngọt, lên đến 7,1 t dầu sinh học ha−1 năm−1 cho Derbesia. Giá trị dự kiến của sáu loài tảo đã tăng lên 45–77% (lên đến US$7700 ha−1 năm−1) thông qua việc chiết xuất protein trước khi chuyển đổi sinh khối dư thừa thành dầu sinh học. Nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tối ưu hóa năng suất sinh khối cho nhiên liệu năng lượng cao và nhắm tới các sản phẩm phụ bổ sung để tăng giá trị.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1016/j.biortech.2010.06.152

10.1016/j.biortech.2011.01.031

10.1111/jpy.12154‐13‐071

ARENA(2012)Advanced Biofuels Study Strategic Directions for Australia. Australian Renewable Energy Agency. Available at:http://www.arena.gov.au/_documents/abir/Advanced-Biofuels-Study-Appendix.pdf(accessed 15 August 2013).

10.1007/s10311-005-0020-3

10.1016/j.biortech.2010.06.028

10.4155/bfs.12.42

10.1016/j.tifs.2012.07.002

10.1007/s10811-008-9385-6

10.1016/j.rser.2009.10.009

10.1023/A:1008077722769

10.1016/j.fuel.2011.10.055

10.1016/S0016-2361(01)00131-4

10.1016/j.biotechadv.2007.02.001

Chopin T, 2009, The Encyclopedia of Ocean Sciences, 4477

10.1111/gcbb.12097

10.1126/science.1152747

10.1111/j.1757-1707.2011.01115.x

10.1016/j.apenergy.2009.04.043

10.1016/S0924-2244(99)00015-1

10.1016/S0021-9258(18)64849-5

10.1039/c1gc00015b

10.1007/s11027-012-9395-1

10.1007/BF02185904

10.1111/j.1365-2095.2007.00450.x

10.1111/j.1757-1707.2012.01175.x

10.1139/m62-029

10.1007/s10811-010-9632-5

10.1016/j.aquaculture.2005.04.058

10.1016/j.algal.2013.04.006

10.1021/ef201373m

Jung KA, 2012, Potentials of macroalgae as feedstocks for biorefinery, Bioresource Technology, 135, 186

10.1007/s11027-010-9275-5

10.1016/j.biortech.2010.05.035

10.1021/bm061185q

10.1016/j.biombioe.2012.04.021

10.1371/journal.pone.0064168

10.1016/j.biortech.2013.08.112

Lobban CS, 1996, Seaweed Ecology and Physiology, 146

10.1016/j.biombioe.2012.12.029

Lourenço SO, 2002, Amino acid composition, protein content and calculation of nitrogen to protein conversion factors for 19 tropical seaweeds, Phycological Research, 50, 233, 10.1111/j.1440-1835.2002.tb00156.x

10.1023/A:1023807503255

10.1111/j.1757-1707.2009.01026.x

10.1007/s10126‐014‐9564‐1

10.1007/s10811-010-9504-z

10.1016/S0960-8524(01)00118-3

10.1016/j.biortech.2005.04.008

10.1016/j.biortech.2012.01.047

10.1007/s10811-008-9314-8

10.1016/j.aquaculture.2010.06.002

10.1016/j.fuel.2012.03.031

10.1016/j.biortech.2010.06.158

10.1016/j.aquaculture.2008.05.024

Paul NA, 2012, Aquaculture: Farming Aquatic Animals and Plants, 268, 10.1002/9781118687932.ch13

10.1016/j.aquaculture.2008.07.035

PerlackRD WrightLL TurhollowAF GrahamRL StokesBJ ErbachDC(2005)Biomass as feedstock for a bioenergy and bioproducts industry: the technical feasibility of a billion‐ton annual supply. DOE GO‐102005‐2135 Oak Ridge National Laboratory. Available at:www.esd.ornl.gov/eess/FinalBillionOnVisionReport2.pdf(accessed 15 June 2013).

10.1039/b810100k

10.1016/j.biortech.2010.06.035

10.1017/CBO9780511806384

10.1126/science.1114736

10.1016/j.biombioe.2008.02.012

10.1371/journal.pone.0081631

10.1016/j.biortech.2007.11.036

10.4155/bfs.12.29

10.1016/j.fcr.2008.03.001

10.1371/journal.pone.0036470

10.4172/2157-7463.1000148

10.1007/s11746-000-0019-3

Taylor R, 2005, Preliminary studies on the growth of selected ‘green tide’ algae in laboratory culture: effects of irradiance, temperature, salinity and nutrients on growth rate, Botanica Marina, 44, 327

10.1016/j.energy.2011.03.013

10.1016/j.biortech.2011.06.041

Weaver JW, 2004, Characteristics of spilled oils, fuels, and petroleum products: 3a. simulation of oil spills and dispersants under conditions of uncertainty, US EPA, Ecosystems Research Division National Exposure Research Laboratory, Athens, Georgia, 30605, 648

10.1016/j.biortech.2010.07.017

10.1021/bp9900920

10.1021/ef100151h

Thông tin
Thông tin xuất bản

GCB Bioenergy

Tập 7 Số 4

673-689

Thông tin tác giả