Detaylı yöntemler ticari Isochrysis mikroalglerden değerli birlikte-olarak alkenones co-izolasyonu ile birlikte biyodizel üretimi için sunulmuştur.
yenilenebilir ve daha çevre sürdürülebilir kaynaklardan alternatifleri ile petrol yakıtların yerine ihtiyacı önemi artan biridir. Biyokütle kökenli biyoyakıt bu konuda büyük ilgi kazanmıştır, mısır etanol veya soya fasulyesi biyodizel gibi yenilebilir ürünlerden ancak ilk nesil biyoyakıtlar genellikle lehine dışına düşmüş. Ev ve üstün olmayan, yenilebilir kaynaklardan sıvı yakıtların üretimi için yöntemlerin geliştirilmesine büyük ilgi duyulmaktadır. Burada deniz mikroalg Isochrysis elde edilen bir saflaştırılmış biyodizel üretimi için ayrıntılı bir prosedürü açıklar. potansiyel olarak değerli Koçarpımlar biyodizel üretimi dengelemek için Buna ek olarak, çok-doymamış uzun zincirli alkenones olarak bilinen lipid benzersiz paketi paralel izole edilir. Isochrysis Çok kilogram miktarlarda iki ticari önce işlemden önce kurutulur kaynakları, ıslak macun (% 80 su) halinde bir ve OT satın alınırona bir kuru öğütülmüş bir toz (kuru,% 95). Lipidler yosun yağlarının her ikisini ihtiva eden bir yağ ( "heksan alg yağı") (örneğin, trigliserid, ağ / ağ 46-60%) ve alkenones (ağ / ağ% 16-25) üretimi için bir Soxhlet tertibatında heksan ile ekstre edilmiştir. alg yağı trigliseritleri sabunlaştırılması alkenone içeren nötr lipidler kaynaklanan serbest yağ asitlerinin (SYA) ayrılması sağlar. SYA sonra alkenones izole edilir ve kristallendirme nötr lipidler saflaştırılan ise asit katalizörlü esterifikasyonu ile (örneğin, yağlı asit metil esterler, kareleri) biyodizel dönüştürülür. Bu yükseltilmiş çoklu doymamış yağlı asit içeriği (a / a yaklaşık% 40) ile karakterize edilen, hem ticari Isochrysis biyokütlelerin biyodizel içindeki ancak aynı FAME profillerine sahip olduğunu göstermektedir. , Heksan alg oi miktarlarını azaltmak için takip edilebilir (% 12 vs ağ% 7 ağırlık / ağırlık / ağırlık) Isochrysis ıslak macun başlatırken biyodizel Verim sürekli olarak daha yüksektitoz haline getirilmiş Isochrysis üründen elde edilen L.
Son zamanlarda, özellikle bu tür biyodizel 1 ve diğer biyokütle kaynaklı yağlar gibi sıvı yakıtların üretimi için, yosunlardan biyoyakıt ilgi büyük bir diriliş olmuştur. 2 Önerilen faydaları dahil bazı gıda kaçınma yakıt tartışmalar 3 ve bildirildiğine yüksek verimliliklerinin vs ve geleneksel tarım ürünlerinin daha CO 2 azaltma yetenekleri. 4 Bu Energy'nin Aquatic Türler Programı (ASP) yaklaşık 20 yıl Amerika Birleşik Devletleri Bölümü alglerden ulaşım yakıt incelemek amacıyla 1978 yılında başlatılan izler. Sheehan raporunda belirtildiği gibi, 5 programın öngörülen maliyetler o zaman (varil başına $ 18,46 (159 L)) ham petrol ile rekabet değildi çünkü öncelikle 1996 yılında sona erdi. Petrol maliyeti alg biyoyakıt araştırma rönesansı bağlı olan (2014 yılında varil başına $ 87,39) 6, bazı h o zamandan bu yana önemli ölçüde artmıştır ikenave yine alg biyoyakıt çok pahalıya mal olacağını savundu. 7, katma birlikte-nosyonu için önemli nedenlerinden biri olarak hem eleştirmenler 7,8 ve savunucuları 9,10 ve özellikler arasında ortaya çıkan biyoyakıt üretim maliyetlerini dengelemek için bir strateji olarak Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı (DOE) "Ulusal alg Biyoyakıtlar Teknoloji Yol" olarak alg biyoyakıt peşinde. 11
Burada ticari Isochrysis mikroalglerden iki ayrı yakıt akımlarının eş zamanlı üretim için bir yöntem tarif eder. Zaten endüstriyel üretilir, çünkü mariculture amacıyla hasat kısmen Isochrysis odaklanmış ve aynı Isochrysis geleneksel lipid ilave olarak (örneğin, yağ asitleri) eşsiz bir sınıfı biyosentezleyebilmektedir yosun birkaç türlerinden biri olduğu bileşikler, çok-doymamış uzun zincirli alkenones olarak da bilinir. 12 Alkenone yapıları oldukça l ile karakterize edilir Ong hidrokarbon zincirlerinin (36-40 karbon), olmayan iki metilen dört trans -Double bağa bölünmüş ve bir metil veya etil keton (Şekil 1). Alkenone doymamışlık yosun büyüyen sıcaklığa duyarlı, didoymamış C37 metil alkenone (sözde "doymamışlık endeksi") oranı geçen deniz yüzeyi sıcaklıkları için bir proxy olarak kullanılabilecek şekilde 13,14 15 -. 20 Alkenones vardır sitoplazmik lipid organları ikamet ve trigliserid (TAGs'ların) daha bol olabilir düşündüm. azot ya da fosfor sınırlama altında 21,22, yukarı sabit faz hücre karbon% 10-20 alkenones olarak birikir. 23,24 bir Gönderen onların trans -Çift bağ geometrisi enerji depolama daha istikrarlı bir form sağlar, çünkü evrimsel bakış açısı, alkenones Etiketler tercih olabilir. 21
189fig1.jpg "/>
Şekil poli-doymamış uzun zincirli alkenones 1. Yapılar ortak alkenone metil 37:., Uzun hidrokarbon zinciri uzunluklarını örneklendiren Isochrysis izole 3 (36-40 karbon), trans-olmayan metilen çift bağ kesildi, ve bir metil ya da etil keton içinde sona eren. # Karbonlar sayısını ifade eder: İsimlendirme # yağ asitleri benzer. Çift bağların sayısı bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.
Biz alkenones endüstriyel tarımı bir geçmişi olan, ortak bir alglerden gelecek vaat eden yenilenebilir karbon hammaddeyi temsil savunuyorlar. 25 Biyodizel Isochrysis total lipid özü doğrudan üretilen alkenones ve kirlenme önemli miktarda (ağırlık / ağırlık% 10-15) ihtiva eder bu yüksek erime noktalı bileşikleri, zayıf soğuk akış yakıt özelliklerine yol açar. Bununla birlikte, t-Burada tarif edilen sabunlaştırma / çıkarma teknikleri, alkenones çıkarıldı ve ikinci bir ürün akımının üretilmesi sırasında, böylece biyodizel kalitesinin iyileştirilmesi elde edilebilir. Son zamanlarda biz 2-buten (butenolysis) ile çapraz metatez bir sıvı yakıta alkenones dönüşümünü gösterdi. 26 butenolysis reaksiyonu, ticari bir rutenyum metathesis-başlatıcı istihdam düşük sıcaklıkta hızla oluşur ve temiz bir jet yakıtı öngörülebilir bir karışımını sunar aralık hidrokarbonlar. Bu reaksiyon, ticari açıdan Isochrysis biyoyakıt üretimi için bir "biorefinery" yaklaşımı 27 ilk adımları temsil yağ asitlerinin biyodizel sentezi paralel olarak gerçekleştirilir.
Isochrysis birincil kabuklu besleme bileşeni, ve biyo-yakıt üretimi için gerekli olan ölçek nedenle temsilcisi olarak hasat endüstriyel çiftlik alg türlerinin, sadece belirli bir sayıda biridir. kullanılan yosun ve bu çalışmada kullanılan standart yöntemler, kullanılabilirliği protokolü ileri tetkikler için diğer gruplara yaygın olarak erişilebilir takdim olun. Kritik adımlar hava-kurutma (33 liyofilize aksine) alg çözücü çekimi, sabunlaştırma ve esterleştirme dahildir. Bu operasyonlar aracılığıyla bir 30 mevcut olan çeşitli Isochrysis gelen lipidler ve diğer birlikte-verimlerini inceleyebilirsiniz. Gerilme ve üretim yöntemleri, 31 farklı bir sonucu olarak, farklı olabilir ve aynı zamanda, ürünün doğasına ve herhangi bir ek işlem ile ilgili tarafından kullanılan (örneğin, kurutma ya da dondurma) ile etkilenebilir tahmin edilmektedir. Burada gösterdiği gibi, protokol geliştirmekEd başarılı bir şekilde kuru öğütülmüş toz, ıslak hamur arasında değişen Isochrysis ürünlerin farklı uygulanabilir. biyodizel verimleri toz biyokütleden Ancak düşük alg yağı düşük miktarda gelir, (% 7, kuru biyokütle vs% 12 w / w / kurutuldu macunundan a) (lH-AO) özü çıkarıldı. Bu bir Soxhlet cihazında başka bir alternatif çıkarma protokolü 32 kuru toz Isochrysis ürünler için daha uygun olabileceğini düşündürmektedir. Bu çalışmada kullanılan Isochrysis toz deneysel olarak kurutulmuş Isochrysis hamur elde ne benzer olan 23-25% lipitleri içeren olarak bildirilir. 33,34,26
Başlangıç kuru biyokütle farklı renklerde olmasına rağmen, Isoflavonlar macun-Hao ve Iso-tozu-Hao esasen farksız, hem yaklaşık 50 ° C erime noktaları ile siyah katı yakınında / koyu yeşil idi. İlginç bir şekilde, doğal dudak FFAs oranıİki hekzan özleri içinde kimlikleri farklı oldu. Nötr lipidler sabunlaştınlması ve ayrılmasından sonra,% 60 oranında elde Iso -Yapıştır Hao gelen SYA'lerine ve (ağ / ağ)% 40 nötr lipidler (a / a). Isoflavonlar toz Hao ortalama% 46 (a / a) SYA'lerine ve% 54 (a / a) nötr lipidler üretti. Sonuçlar başlangıç ya toz haline getirilmiş biyokütle toz Isochrysis bölgesinin Soxhlet ekstraksiyonu nötr lipidler için biraz seçicidir Isochrysis macun daha fazla veya çok FA türevleri göre nötral lipidlerin yüksek miktarlarını ihtiva olabileceğini düşündürmektedir.
Iki ticari Isochrysis elde edilen ürünlerin verimi, farklı biyokütlelerin, ama aynı zamanda elde edilen biyodizel yağlı asit profilleri sadece. Bir biyodizel yakıt özelliklerinin ticari olmak doğa ve bireysel FAME içeriğine. 35 doğrudan bağlıdır olarak bu tüm biyodizel belgeleri ASTM açıklanan standartlara uygun olmalıdır, önemli olanD6751 veya sırasıyla ABD veya Avrupa'da EN 14214. Özellikler setan sayısı ve oksidatif stabilite için kayganlık ve kinematik viskozite aralıkları ve asgari değerleri içerir. Diğer önemli tavsiyeler bulut noktası (CP) veya soğuk filtre tıkanma noktası (CFPP) şeklinde soğuk akış özellikleri ile ilgilidir. Biz daha önce Isoflavonlar hamur hazırlanan biyodizel kapsamlı yakıt testi sonuçlarını bildirmişlerdir. 36 Bu çalışmada Iso-tozu üretilen biyodizel FAME profili, biz benzer olduğu belli yakıt özelliklerini tahmin edebilirsiniz önce test benzer olduğundan Her iki biyodizel yakıtlar için. Örneğin, hem FAME karışımları yaklaşık% 40 (% 35.2 ve% 39.9, Tablo 2), poli-doymamış yağ asitleri (PuFAMEs, ikiden fazla çift bağ) oluşturur. Bu sonuç, zayıf oksidatif stabilite ve olumlu bir soğuk akış neden olur. 35, iki biodie FAME profillerinde küçük farklar Ancak varsel yakıtlar. 0 (19.4 mg / g genel 16.4 mg / g), 18: toz Isochrysis elde edilen biyodizel 14 daha yüksek miktarda içeren 3 (13.5 mg / g genel 8.5 mg / g) ve 22: 6 (11.0 mg / g vs 6.9 mg / g) fAMES henüz 18 düşük miktarlarda: 4 (10.4 mg / g vs 19.8 mg / g). ASTM standartlarına içerdiği çeşitli yakıt özelliklerine bu farklılıkların etki derecesi araştırılması devam etmektedir.
Hem ticari Isochrysis alglerden elde edilen başlangıç biyodizel klorofil varlığı ile açıklanabilir renkli Benzer koyu yeşil idi. 36 klorofil ve türevleri, bitkisel yağlar ve bunların karşılık gelen biyodizel yakıt stabilitesi üzerinde olumsuz bir etkiye sahip olduğu rapor edilmiştir. 1 saat dramatik olarak ortaya çıkmıştır 36,29 biyodizel üretimi ile bağlantılı olarak Greenseed kanola yağı renk giderici için Issariyakul ve dalai yöntemine göre, 29, 60 ° C 'de MK10 (ağ / ağ)% 10 üzerinde bizim yeşil biyodizel karıştırıldıktangörsel inceleme ile pigment içeriğindeki azalma (ref. Şekil 2). renk giderimi sürecinden kitle kazanımları ortalama% 90 idi.
Isoflavonlar macun-Hao ve Isoflavonlar toz Hao nötral lipidlerin saflaştırılmış alkenones getirileri sırasıyla w / (Tablo 1) w% 40 ve% 46 karşılaştırılabilir. Nötr lipidler Isoflavonlar toz Hao bulunan malzemenin yüksek oranda temsil ettiğinden (w / vs% 40 ağırlık% 54 a / a), Isoflavonlar toz Hao gelen alkenone verim Isoflavonlar macun-Hao alkenone verim aşıyor yaklaşık% 10 (ağ / ağ / ağ 16 genel ağırlık olarak% 25%) ile yapılmaktadır. Ancak, Isoflavonlar toz Hao kendisi verimleri Isoflavonlar macun-Hao (% 15 vs 20 w / w%), daha benzer (0.2 x 0.4 x, kuru Isochrysis Biyokütlelerden hem alkenones genel verimi daha düşük olduğunu düşünüyor 0.4 =% 3.2) / kurutulmuş Isochrysis macunundan w Isochrysis toz 0.15 x 0.54 x 0.46 =% 3.7 w.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma, Ulusal Bilim Vakfı (CHE-1151492) tarafından desteklenmiştir, Kuzeybatı Gelişmiş Yenilenebilir Alliance (J. Wilson-Peltier için bursu) ve WHOI arkadaşlarından gelen özel bir bağış yoluyla. Biz mükemmel teknik yardım için Kevin R. Steidley ve Kim Ascherl (USDA / ARS / NCAUR) teşekkür ederim.
Isochrysis | Reed Mariculture | Iso, Raw, Unprocessed, 20%dw | Live culture paste, 20% w/w biomass |
Isochrysis | Necton, S.A | AADISS004 | PhytoBloom Prof Isochrysis (Freeze-dried) |
Hexanes | Fisher Chemical | H291-4 | ACS Certified |
Methanol | Fisher Chemical | A452-4 | HPLC Grade |
Dichloromethane | Fisher Chemical | D37-4 | Certified/Stabilized |
Soxhlet Apparatus | Sigma Aldrich | 64826 | |
Extraction Thimble | Sigma Aldrich | 64842 | |
Büchner Funnel | Chemglass | CG-1406-25 | |
High Pressure Reaction Vessel | Chemglass | CG-1880-12 | |
Whatman Filter Paper | GE Life Sciences | 1442-042 | Grade 42, Ash 0.007%, circle, 42.5 mm |
Biodiesel (B100) | Bellingham Shell | The biodiesel (B100) in Figure 3 was purchased at a local filling station: Bellingham Shell, Bellingham, WA 98226 | |
Isochrysis | Aquacave | In addition to Reed and Necton, Isochrysis can also be purchased from (Aquacave. (Gurnee, IL) at: www.aquacave.com (accessed September 30, 2015). | |
Isochrysis | Brine Shrimp Direct | Isochrysis can also be purchased from Brine Shrimp Direct (Ogden, UT) at: www.brineshrimpdirect.com (accessed September 30, 2015). |