均相和非均相催化微藻脂质提取和酯交换制备生物燃料的研究进展

A review on homogeneous and heterogeneous catalytic microalgal lipid extraction and transesterification for biofuel production

Vinoth Kumar Ponnumsamy ¹Hussein E.Al-Hazmi ²Sutha Shobana ³Jeyaprakash Dharmaraja ⁴Dipak Ashok Jadhav ⁵Rajesh Banu J ⁶Grzegorz Piechota ⁷Bart?omiej Igliński ⁸Vinod Kumar ⁹Amit Bhatnagar ¹⁰Kyu-Jung Chae ¹¹Gopalakrishnan Kumar¹²

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作者信息

1. 高雄医科大学药物与应用化学系,环境医学研究中心,台湾高雄,中国;高雄医科大学医学研究部,台湾高雄,中国
2. 格但斯克理工大学土木与环境工程学院,纳鲁特维察格但斯克,波兰
3. 范朗大学工程与技术学院,建筑绿色技术与可持续发展研究组,胡志明市,越南
4. 工程技术学院,科学与人文系,化学部,泰米尔纳德邦,印度
5. 韩国海洋大学海洋科学与工程学院环境工程系,釜山,韩国
6. 泰米尔纳德邦中央大学生命科学系,泰米尔纳德邦,印度
7. GPCHEM沼气研究与分析实验室,波兰
8. 尼古拉斯哥白尼大学化学系,波兰
9. 克兰菲尔德大学水与能源学院,英国
10. 拉彭兰塔工业大学工程科学学院分离科学系,芬兰
11. 韩国海洋大学海洋科学与工程学院环境工程系,釜山,韩国;韩国海洋大学,釜山,韩国
12. 延世大学土木与环境工程学院,首尔,韩国;斯塔万格大学科学技术学院化学、生物科学与环境工程研究所,斯塔万格,挪威
折叠

摘要

随着化石燃料燃烧导致的二氧化碳排放不断加剧气候变化,且化石燃料储量日益减少,寻求可再生能源已成为一项紧迫的任务.其中,藻类衍生可持续燃料因具有成本优势和可运输性,在解决全球能源危机方面展现出广阔前景,备受关注.利用化学转化技术从微藻中提取脂质,并通过酯交换反应可以将其转化为脂肪酸甲酯,是生产绿色生物燃料的有效途径.这一过程涉及游离脂肪酸、磷脂和甘油三酯的提取,并且生产过程能耗低,成为满足日益增长的能源需求的一种理想解决方案.本文综述了微藻脂质提取和酯交换制备生物燃料的相关研究进展.首先,介绍了微藻脂质的提取方法,包括溶剂提取法、索氏提取法、布利格和戴耶法、超临界二氧化碳提取以及离子液体溶剂法等,并分析了各方法的优缺点.随后,重点阐述了酯交换技术在微藻脂质转化中的应用,包括酸碱催化、酶催化以及原位酯交换反应等,并探讨了这些技术的反应机理、催化剂选择、反应器设计以及生物油生产工艺等方面的研究进展.通过综述上述研究进展,为微藻脂质的生产和应用提供了理论指导.研究表明,通过优化催化剂种类、反应条件以及提取方法,可以有效提高微藻脂质的转化效率和生物油品质.同时,本文也指出了当前微藻脂质生产中面临的挑战,如微藻栽培和生长条件优化、高效转化技术的开发等.随着可持续能源日益受到重视,微藻脂质作为一种可再生能源具有巨大的发展潜力.未来研究应进一步关注微藻的规模化栽培、生长条件优化以及高效转化技术的研发,以提高微藻脂质的产量和品质.同时,应进一步推动和实现微藻生物燃料的实际应用,从而为应对气候变化和能源危机提供有效的解决方案.

Abstract

Extracting lipids from microalgal biomass presents significant potential as a cost-effective approach for clean energy generation.This can be achieved through the chemical conversion of lipids to pro-duce fatty acid methyl esters via transesterification.The extraction mainly involves free fatty acids,phospholipids,and triglycerides,and requires less energy,making it an attractive option for satis-fying the growing demand for fossil-derived energies.Several approaches have been explored for sustainable bioenergy production from microalgal species via catalytic,non-catalytic,and enzymatic transesterification.This review discusses recent insights into microalgal lipid extraction via solvent,Soxhlet,Bligh and Dyer's,supercritical CO2,and ionic liquids solvent methods and lipid conversion by transesterification and homo/heterogeneous acid/base catalyzed,enzymatic,non-catalytic,and mechanically/chemically catalyzed in-situ techniques towards algal bioenergy production.Tech-nical advances in both extraction and conversion are necessary for the commercialization of re-newable energy sources.

关键词

微藻/脂质提取/酯交换/催化/酶催化/原位技术

Key words

Microalgae/Lipid extraction/Transesterification/Catalytic/Enzymatic/In-situ techniques

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基金项目

Korea Institute of Energy Technology Evaluation and Planning(KETEP)()

Ministry of Trade,Industry,and Energy(MOTIE)of the Republic of Korea(20194110300040)

Ministry of Trade,Industry,and Energy(MOTIE)of the Republic of Korea(20173010092470)

Research Center for Precision Environmental Medicine,Kaohsiung Medical University,Kaohsiung,Taiwan,China()

Featured Areas Research Center Program within the framework of the Higher Education Sprout Project by the Ministry of Educat()

Kaohsiung Medical University Research Center Grant,Taiwan,China(KMU-TC113A01)

Science and Technology Council,Taiwan,China()

National Research Foundation of Korea(NRF)grant funded by the Korea government(MSIT)(RS-2023-00219497)

出版年

2024

催化学报

中国化学会中国科学院大连化学物理研究所

催化学报

CSTPCDCSCD

影响因子：1.269

ISSN：0253-9837

参考文献量114

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