[发明专利]用于使用微生物产生生物柴油而无需干燥过程的方法

说明书

技术领域

本发明涉及产生生物柴油的方法，其中在湿润微生物(包括微藻和产油微生物)中，在环境条件下同时进行脂质组分的提取和酯交换(trasesterification)反应而无需干燥和脂质提取步骤。

背景技术

生物柴油是脂肪酸甲酯(fatty acid methyl ester，FAME)，其是从植物油、微藻和产油微生物等作为原料制备的非污染燃料，并且具有95％或更高的纯度。因为其物理性质与柴油类似，所以生物柴油可用作柴油交通工具的添加剂或作为一般交通工具的燃料。

生物柴油具有减少由使用现有化石能源导致之空气污染和温室气体的环境改进作用。此外，生物柴油从可重复使用的生物质产生，并且因此避免了潜在的问题(例如能源的耗尽)。在生物柴油的情况下，二氧化碳(其导致全球变暖)的净排放非常少，这是因为二氧化碳在生物质的产生期间被除去。此外，由于高的氧含量(至少10％的氧)，所以生物柴油具有高的完全燃烧比例，能够减少致癌微粒物，并且在泄漏的情况下因其低毒性和高可生物降解性而产生较少的环境污染。

虽然根据物种存在差异，但是微藻在解剖学上可分为含有高纤维量的细胞壁和含有多种物质的细胞质。然而，一些物种的脂质非常适合用于制备生物燃料，因为它们与植物油极为相似。微藻的生物质含有80％或更少的脂质、20％至40％的碳水化合物、30％至70％的蛋白质，并且一些物种还具有多至80％干重的脂质含量(参见KSBB journal2010，25：109-115)。

微藻纤维主要是纤维素并且与基于植物的纤维素纤维相比具有相对均一的直径。因此，微藻纤维可以避免由一种纤维中纤维素之非均一尺寸引起的复合材料物理性质的改变所导致的缺点，其为植物纤维的一个已知的难题。以实验室规模从微藻产生生物柴油、生物乙醇、生物丁醇、有机酸等的一般方法如下。在首先培养微藻之后，为了纯化生物柴油、生物乙醇和有机酸，通过离心、过滤和干燥步骤除去微藻中的大部分水分，其后使用对脂质具有高选择性的溶剂来提取脂质，然后将提取的脂质转化为生物柴油。或者，使用合适的酶和微生物来使微藻发酵，从而产生生物乙醇或有机酸(例如，乳酸)。

在常规的生物柴油产生过程中，收获经培养的微藻以通过干燥步骤获得微藻粉末，使用溶剂从干燥粉末中提取脂质，并对提取的脂质进行碱催化剂或酸催化剂辅助的酯交换来产生FAME(脂肪酸甲酯)。由于现有的生物柴油转化过程包括收获微藻后的干燥和脂质提取步骤，所以所述过程复杂且昂贵。

除了微藻，还存在以商业规模从植物油或动物油产生生物柴油的方法。所述方法(其是广泛已知的)包括向加热的脂质组分添加甲醇盐(methoxide)并允许它们反应约20至60分钟以获得FAME。所述方法还需要至少两步反应来获得FAME，这是因为脂质组分必须从植物或动物中分离。

本发明人已经开发了省去干燥和脂质提取步骤并且在室温和常压下仍提高生物柴油之产生的方法。另外，本发明人已经开发了产生生物柴油的方法，其中酯交换可无需催化剂而有效地进行，从而简化了生物柴油产生过程并且显著降低了成本。

发明概述

本发明涉及提供产生生物柴油的方法。

本发明还涉及提供无需催化剂而产生的生物柴油。

本发明的一个方面提供了产生生物柴油的方法，其包括：

1)培养微生物并离心培养物以获得沉淀(pellet)；

2)将步骤1)的所述沉淀添加至烷基醇并进行酯交换反应；以及

3)从步骤2)的反应产物提取脂肪酸甲酯(FAME)。

步骤1)的微生物可以是选自以下的至少一种：微藻、酵母、细菌和真菌。

步骤1)的沉淀可以具有80重量％至98重量％的含水量。

可以以10至10000mL/1g所述沉淀干重的量添加步骤2)的烷基醇。

所述方法还可包括在将步骤2)的沉淀添加至烷基醇中后将沉淀与烷基醇混合并将沉淀分散在烷基醇中。

所述烷基醇可以是甲醇或乙醇。

所述方法还可包括在步骤2)的酯交换反应期间向沉淀添加催化剂。

所述催化剂可以是固体催化剂。

所述固体催化剂可以是碱催化剂、金属氧化物、合金催化剂或上述材料的混合物。

所述碱催化剂可以是选自以下的至少一种：氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钡、氢氧化铁、氢氧化锂、氢氧化锌、氢氧化镍、氢氧化锡、氢氧化钴、氢氧化铬、氢氧化铵、氢氧化锆、氢氧化钛、氢氧化钽、氢氧化铪、氢氧化铌和氢氧化钒，但不限于此。