校园实验:从菜籽油制备生物柴油的方法

【专家解说】：生物柴油是指植物油与甲醇进行酯交换制造的脂肪酸甲酯，是一种洁净的生物燃料，也称之为"再生燃油"。目前，巴西正在大力推广生物柴油生产，以减少石油进口。美国能源部正在集资发展生物质能，要求到2010年，美国生物质能的使用量增加2倍，生物柴油也被列为生物质能之一。 目前，国际上对生物柴油的开发形势看好，而制造生物柴油的途径主要有三条：一是利用食用油生产生物柴油；二是利用甘蔗渣发酵生产柴油；三是利用"工程微藻"生产柴油。 目前，国际上对生物柴油的开发形势看好，而制造生物柴油的途径主要有三条：一是利用食用油生产生物柴油；二是利用甘蔗渣发酵生产柴油；三是利用"工程微藻"生产柴油。 日本每年的食用油消费量为200万吨，产生的废食用油达40万吨，为生产生物柴油提供了原料。借助酶法即脂酶进行酯交换反应，混在反应物中的游离脂肪酸和水对酶的催化效应无影响。反应液静置后，脂肪酸甲酯即可与甘油分离，从而可获取较为纯净的柴油。利用此种方法生产生物柴油有几点值得注意并有待研究解决：1．不使用有机溶剂就达不到高酯交换率；2．反应系统中的甲醇达到一定量时，脂酶就失活；3．反应时间比较长；4．一般来说，酶的价格较高。 为了提高柴油生产效率，采用酶固定化技术，并在反应过程中分段添加甲醇，更有利于提高柴油的生产效率。这种固定化酶（脂酶）是来自一种假丝酵母（Candidaantaretica），由它与载体一起制成反应柱用于柴油生产，控制温度30℃，转化率达95％。这种脂酶连续使用100天仍不失活。反应液经过几次反应柱后，将反应物静置，并把甘油分离出去，即可直接将其用作生物柴油。 除植物油酶法生产生物柴油外，也有报道利用甘蔗渣为原料发酵生产优质柴油的研究成果，据称1吨甘蔗渣的能量与1桶石油相当（每桶等于31．5加仑，每加仑等于3．7853升）。如加拿大一家技术公司正在将这一成果转化为生产力，已建立每天6桶生物柴油的装置，以蔗渣为原料生产柴油，并计划扩建成每天25吨工业规模的生产装置。但是，采用什么微生物发酵生产柴油？产出率如何？没有见到具体报道。 利用"工程微藻"生产柴油是柴油生产一项值得注意的新动向。所谓"工程微藻"即通过基因工程技术建构的微藻，为柴油生产开辟了一条新的技术途径。美国国家可更新能源实验室（NREL）通过现代生物技术建成"工程微藻"，即硅藻类的一种"工程小环藻"（Cyclotellacryptica），在实验室条件下可使脂质含量增加到60％以上（一般自然状态下微藻的脂质含量为5％－20％），户外生产也可增加到40％以上。这是由于乙酰辅酶A羧化酶（ACC）基因在微藻细胞中的高效表达，在控制脂质累积水平方面起到了重要作用。目前正在研究合适的分子载体，使ACC基因在细菌、酵母和植物中充分表达，还进一步将修饰的ACC 总之，柴油是目前城乡使用较为普遍的燃料，通过生物途径生产柴油是扩大生物资源利用的一条最经济的途径，是生物能源的开发方向之一。能源生物技术必将得到发展，"无污染生物柴油"也必将得到更广泛的应用。