[发明专利]将藻类水热转化制取化学品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制化学品的方法，特别是涉及一种将藻类水热转化制取化学品的方法。

背景技术

众所周知，石油等不可再生的化石资源构成了当今世界燃料和化学工业的基石。但化石资源的日益枯竭以及使用过程中造成的环境污染问题，比如温室CO₂气体的排放，已成为制约社会和经济可持续发展的两个瓶颈。这些资源和环境的双重问题大大推动了人们研究可再生的生物质资源。由于生物质具有碳平衡和可再生的优点，由生物质转化为能源化学品和大宗平台化学品备受人们关注。发达工业国家纷纷制定出相应的生物质利用方案，比如美国预计到2030年从生物质获得20%以上的液体燃料和25%以上的有机化学品。从世界范围来看，生物基产品占石化产品总额从2000年的不到1%，增长到2008年的6%，并每年以高于30%的速度增长，生物基塑料更是以38%的速度增长。以生物质为原料的化学工业是可持续发展的必然趋势。

微藻被认为是生产生物燃料和生物炼制的最具前景的可再生原料，因为它们长速快、能有效固碳、不占用耕地和饮用水、还有可大量积累油脂和碳水化合物的潜力。目前全球已有150多家专门从事微藻能源开发的公司，但迄今国内外尚无经济上可行的微藻能源生产系统。从对CO₂的减排效果上考虑，以制取生物柴油为末端产品的生物燃料工艺对CO₂的实际减排效果备受质疑（T.Searching et al.Science319,1238-1240;2008）。

由生物质转化制取大宗平台化学品已经取得突破性进展，中国科学院大连化学物理研究所张涛研究员成功将碳化钨催化剂应用于纤维素的催化转化制备乙二醇，乙二醇收率高达61%（张涛.镍促进的碳化钨催化纤维素直接转化制乙二醇.中国基础科学.2009,3:24-26），意味着乙二醇生产有望摆脱对石油的过渡依赖，而采用可再生的生物资源生产路线。乙二醇、丙二醇等低碳二元醇在工业上的应用非常广泛，可用于生产聚酯纤维、防冻剂、润滑剂、非离子表面活性剂等。从产品的生命周期评估来看，生物基化学品转化相比生物燃料对CO₂的减排意义将会更加显著。与微藻的能源利用相比，以微藻为原料来转化制取化学品的研究尚不多见。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种将藻类水热转化制取化学品的方法。该方法包括高糖微藻的获得、藻液预处理以及水热耦合加氢转化制取低碳二元醇类化学品等步骤，通过采用本发明的可再生的微藻生物质高糖定向培养及化学转化实现CO₂到高值化学品的绿色利用，既能有效减排CO₂，又能得到非石油基来源的大宗化学品，即通过微藻生物质替代石油作为基础原料，实现一种碳平衡的大宗化学品生产工艺，而且克服了化石经济所带来的不可再生资源的大量消耗和由此产生的大量二氧化碳排放问题。

为解决上述技术问题，本发明的将藻类水热转化制取化学品的方法，包括步骤：

（1）将微藻放入光反应器中，并调控培养基的成分，以达到有利于微藻积累淀粉等碳水化合物的目的，经培养形成培养液；

（2）对步骤（1）的培养液进行预处理，得到处理液（如经浓缩或其他处理后的微藻浓液或含微藻糖部分液体）；

（3）将步骤（2）的处理液放入水热反应釜中，进行水热催化耦合加氢反应，得到含化学品的液相产物。步骤（3）中，通过反应定向转化微藻中的糖分得到化学品。

所述步骤（1）中，微藻是经琼脂平板或管式反应器中筛选得到的可耐受高浓度CO₂的常见淡水或海水微藻，包括：小球藻、栅藻、螺旋藻、盐藻、衣藻、绿球藻、微拟球藻、四爿藻中的一种或多种；

光反应器，包括：气升式、管式或平板式光反应器等。

培养基的配方为：

NaNO₃0.2～1.0g/L、K₂HPO₄0.02～0.06g/L、MgSO₄·7H₂O0.03～0.10g/L、CaCl₂·7H₂O0.02～0.06g/L、柠檬酸0.003～0.006g/L、柠檬酸铁0.003～0.007g/L、Na₂·EDTA0.001～0.004g/L、微量元素A5溶液1ml和水。