專利名稱：利用微藻來(lái)獲得生物原油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在工業(yè)上有利的并且連續(xù)進(jìn)行的方法中從溫室氣體獲得生物原油(biocrude)的方法。通過(guò)該方法，可以以有效方式和以使得實(shí)現(xiàn)負(fù)凈平衡的方式捕獲、轉(zhuǎn)化并升值(revalue) CO2,以及其他溫室氣體(N0X、CH4...)，或者換句話說(shuō)，此方法使得能夠捕獲比它所產(chǎn)生的CO2更多的CO2，這對(duì)于環(huán)境是有益的和可承受的。以這種方式，獲得了高能量密度生物原油，其適合用于任何內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)或鍋爐(boiler)。此生物原油的主要特征在于其與現(xiàn)有燃料的相似性(化學(xué)組分、烴類的混合物，其在精煉階段之后產(chǎn)生不同類型的精煉燃料如汽油、柴油、煤油等...)。此外，本發(fā)明涉及生物原油在內(nèi)燃機(jī)中的用途。
背景技術(shù)：
全球變暖涉及引起氣候變化的地球大氣的平均溫度和海洋的平均溫度的增高。作為人類活動(dòng)的結(jié)果，這種增高在20世紀(jì)的后幾十年和21世紀(jì)早期加速，其在一定程度上， 作為工業(yè)排放(溫室氣體如NOx、CO2、CH4等的排放)連同森林采伐的結(jié)果，其破壞了自然界中的現(xiàn)有平衡。這種現(xiàn)象被稱為溫室效應(yīng)。溫室氣體吸收由太陽(yáng)加熱的地面輻射的紅外光子。那些光子的能量不足以引起化學(xué)反應(yīng)，以破壞共價(jià)鍵，而是它們簡(jiǎn)單地增加所涉及分子的轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)的能量。多余的能量然后以動(dòng)能的形式通過(guò)分子碰撞轉(zhuǎn)移至給其他分子，即，作為熱，增加空氣溫度。以相同的方式，當(dāng)將從分子的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的相應(yīng)躍遷引入至較低的能級(jí)時(shí)，大氣冷卻，輻射紅外能量。所有那些躍遷需要分子偶極矩的變化(即，它們的極性鍵中的電荷分離的改變)，這不考慮構(gòu)成空氣的兩種主要?dú)怏w，即，氮(N2)和氧，因?yàn)橛蓛蓚€(gè)相同的原子形成，所以它們的分子沒(méi)有任何偶極矩?！叭藶槔碚摗鳖A(yù)期，如果溫室氣體繼續(xù)排放，則全球變暖將繼續(xù)?，F(xiàn)今，人類是最重要的氣候原因之一。其影響起始于砍伐森林以用于種植作物或牧場(chǎng)，然而，目前由于引起溫室效應(yīng)的大量氣體排放，即，從工廠和交通工具的CO2以及從密集畜牧場(chǎng)和稻田產(chǎn)生的甲烷，人類影響極大地增加。目前，由于所涉及些活動(dòng)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)牽涉，氣體排放和砍伐森林兩者都增加至這樣的程度，使得它們的減少看起來(lái)在短期和中期將變得困難。到17世紀(jì)末，人類開始使用由地球在整個(gè)其地質(zhì)歷史上在其下層土中積累的化石燃料。燃油、碳和天然氣導(dǎo)致了大氣中CO2的增加，這在最近上升至每年1.4ppm，并且產(chǎn)生由此引起的溫度增加。據(jù)認(rèn)為，自從人類在約150年之前(在工業(yè)時(shí)代)開始測(cè)量溫度開始，它已升高了 O. 5°C，并且據(jù)估計(jì)，到2020年它將增加1°C并且到2050年將增加2°C。存在全球變暖的多種潛在效應(yīng)，根據(jù)全球變暖理論，其假想地將影響環(huán)境和人類生活。主要效應(yīng)是平均溫度的漸進(jìn)增加。這又導(dǎo)致許多改變?nèi)绾Ｆ矫嫔?、農(nóng)業(yè)生態(tài)改變、熱帶疾病擴(kuò)散以及自然現(xiàn)象的強(qiáng)度增大。一些這些現(xiàn)象在目前實(shí)際出現(xiàn)，然而，難以確定其與全球變暖的任何直接聯(lián)系。
為此，京都議定書I (Kyoto Protocol I)促進(jìn)污染排放如溫室氣體(主要是CO2)的減少。類似地，由于CO2排放的主要來(lái)源之一是油燃燒及其衍生物，所以已經(jīng)開發(fā)了各種系統(tǒng)和方法以最小化此問(wèn)題。這些中的一個(gè)是基于高級(jí)作物的密集耕作的生物原油(生物柴油)的開發(fā)，然而迄今他們已證實(shí)了它們的低效率；此外，為了能夠產(chǎn)生顯著量的生物原油，需要廣大面積的地面；通常栽培這些作物需要預(yù)先采伐現(xiàn)有的森林，并且在很多情況下，它們也被燃燒而這必然伴有污染物排放。隨后的研究組開發(fā)了利用微藻類作為用于捕獲CO2的媒介的新系統(tǒng)和方法，以便隨后通過(guò)對(duì)外部開放的反應(yīng)器將它們轉(zhuǎn)化為生物原油(生物柴油)，由于通過(guò)所述栽培方法形成的污染，所以這具有顯著的缺點(diǎn)(此外它們更難以控制，它們不能排空O2，更低的每公頃產(chǎn)量等)。由于此顯著問(wèn)題，所以設(shè)計(jì)了封閉系統(tǒng)，其水平工作，并且因此消除了可能的外部污染。然而，這些的主要問(wèn)題是，因?yàn)檫@些系統(tǒng)是水平的并且以廣闊的播種面積工作，所以移動(dòng)它們或處理它們需要對(duì)該系統(tǒng)的相當(dāng)大的能量貢獻(xiàn)，簡(jiǎn)而言之，這產(chǎn)生大量的污染物排放和不利的能量平衡。隨后并且至今，開發(fā)了多種方法以改善所有上面提到的問(wèn)題并產(chǎn)生生物原油(生物柴油)。然而，這些仍呈現(xiàn)不利的凈平衡，因?yàn)樽罱K它們繼續(xù)向大氣中釋放大量的co2。
迄今為止描述的系統(tǒng)是這樣的系統(tǒng)，其在它們的限度內(nèi)確實(shí)可以基于CO2的捕獲而提供生物原油(在這種情況下是生物柴油)。然而，由于每公頃的低產(chǎn)率、每Hl3的產(chǎn)量(并且因此差的CO2捕獲比)、操作的復(fù)雜性和僅對(duì)于一種燃料的生產(chǎn)能力(因?yàn)樗鼉H提供生物柴油，它不解決將來(lái)油的短缺)，所以存在許多理由以尋求解決所有這些點(diǎn)的新手段，并且具體地是捕獲比隨后排放的更大量的CO2的手段，或者換言之，需要新的可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣的CO2的負(fù)凈平衡的可承受方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于從溫室氣體獲得生物原油的方法，其有利地是工業(yè)用的并且是連續(xù)的。通過(guò)此方法，可以在其他溫室氣體(nox、ch4...)中以有效方式捕獲、轉(zhuǎn)化和升值CO2,以這樣的方式使得實(shí)現(xiàn)了負(fù)凈平衡，或者換句話說(shuō)，通過(guò)此方法，捕獲比所產(chǎn)生的CO2更多的CO2，這對(duì)于環(huán)境是有益的并且是可承受的。以這種方式，獲得高密度能量生物原油，其適合直接用于使用燃料油運(yùn)行的任意內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)或鍋爐。此生物原油的主要特征在于，其與目前使用的原油的相似性(化學(xué)組分、烴的混合物，其在精制過(guò)程之后獲得不同類型的燃料、汽油、柴油、煤油等)。因此，本發(fā)明的第一方面涉及一種用于基于包含CO2的氣體獲得生物原油的方法，所述方法包括以下步驟a.將包含CO2的所述氣體提供至容納有培養(yǎng)物的反應(yīng)器，所述培養(yǎng)物包括至少一個(gè)能夠進(jìn)行光合作用(光能合成，photosynthesis)的微藻物種；b.基于所提供的CO2，通過(guò)所述微藻物種進(jìn)行光合作用過(guò)程以產(chǎn)生生物質(zhì)；c.所獲得的生物質(zhì)進(jìn)行厭氧發(fā)酵；
d.經(jīng)發(fā)酵的生物質(zhì)在O至20MPa的壓力和200至420°C的溫度下進(jìn)行熱化學(xué)分解以獲得混合有水和氣體的生物原油，以及e.分離所獲得的生物原油，其特征在于，在進(jìn)行光合作用的階段之后，將5至100%的所述培養(yǎng)物從所述反應(yīng)器放出，其隨后被分成含有生物質(zhì)的固體部分和含有碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的液體部分，隨后使所述固體部分經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵階段，將所述碳酸鹽和/或碳酸氫鹽從所述液體部分分離，以便隨后將基本上沒(méi)有碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的所述液體部分至少部分地返回至所述反應(yīng)器。一般地，本發(fā)明方法包括以下階段-溫室氣體的生物處理；-培養(yǎng)介質(zhì)的機(jī)械處理；-水相的機(jī)械-化學(xué)處理；和-生物質(zhì)的機(jī)械-化學(xué)處理；溫室氣體的生物處理階段:根據(jù)優(yōu)選的第一實(shí)施方案，溫室氣體的生物處理階段包括以下子階段-將包含CO2的氣體提供至容納有培養(yǎng)物的反應(yīng)器，所述培養(yǎng)物包括至少一個(gè)能夠產(chǎn)生光合作用的微藻物種；和-通過(guò)由所述微藻物種進(jìn)行的光合作用對(duì)0)2進(jìn)行捕獲和生物轉(zhuǎn)化以產(chǎn)生生物質(zhì)。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，提供含有CO2的氣體例如溫室氣體的子階段包括將溫室氣體內(nèi)源和/或外源地提供至其中存在至少一個(gè)能夠進(jìn)行光合作用的微藻物種的光合成型反應(yīng)器。在這方面，在整個(gè)此說(shuō)明書中，“溫室氣體”應(yīng)被認(rèn)為是包含CO2和可能的其他組分如NOxXH4等以任意組合的任何氣體。盡管如此，實(shí)際上對(duì)于本發(fā)明方法僅需要該氣體至少包含C02。以這種方式，對(duì)于環(huán)境有害的這些氣體成為加入至反應(yīng)器以便“喂養(yǎng)”其中存在的微藻類的營(yíng)養(yǎng)物的一部分。此外，以外源方式加入的溫室氣體通常來(lái)自大氣或任意工業(yè)，并且內(nèi)源添加物來(lái)自在由本發(fā)明開發(fā)的方法中生成的氣體?；谶@些氣體的組成，可能的選擇是在被引入之前使它們經(jīng)過(guò)預(yù)處理。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，溫室氣體的任選的預(yù)處理可以通過(guò)除去S0X、NOx和濕氣以及通過(guò)將溫度調(diào)節(jié)至大約30-40°C進(jìn)行。已進(jìn)行了預(yù)處理階段(如果合適)之后，將這些氣體引入至培養(yǎng)物。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，CO2的捕獲和生物轉(zhuǎn)化的子階段包括通過(guò)微藻類進(jìn)行的光合作用過(guò)程。此外，在本發(fā)明的最優(yōu)選實(shí)施方案中，使容納它們的反應(yīng)器經(jīng)過(guò)連續(xù)暴露于自然光或人造光，并且向培養(yǎng)介質(zhì)(培養(yǎng)液)中加入營(yíng)養(yǎng)物以及任選的抗生素和殺真菌劑。以這種方式，存在于反應(yīng)器中的微藻類，由于至少包含CO2的氣體的提供，所以捕獲二氧化碳中的碳和其他營(yíng)養(yǎng)物，并且它們將其同化(吸收，assimilate)并將其轉(zhuǎn)化為所關(guān)注的生物分子如碳水化合物、脂肪和蛋白質(zhì)。此外，為了微藻類從前面的階段捕獲溫室效應(yīng)氣體，有利地使反應(yīng)器中的培養(yǎng)介質(zhì)經(jīng)過(guò)瑞流狀態(tài)(turbulent regime)。以這種方式,確保整個(gè)微藻類培養(yǎng)物能夠捕獲所述氣體并獲得進(jìn)行光合作用所需要的光。此外，產(chǎn)生湍流介質(zhì)提供防止形成污垢(即，微生物在光生物反應(yīng)器表面上的不期望聚積)的優(yōu)點(diǎn)。這種湍流的形成可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)此目的的任意方式進(jìn)行，雖然在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，這通過(guò)向反應(yīng)器中吹入空氣、N2、CO2、CO、NOx和由燃燒產(chǎn)生的氣體或它們的任意組合而進(jìn)行。此夕卜，在反應(yīng)器中存在的微藻類選自由以下各項(xiàng)組成的組綠藻綱(Chlorophyceae),娃藻綱(Bacillariophyceae),甲藻綱(Dinophyceae),隱藻綱(Cryptophyceae),金藻綱(Chrysophyceae),定鞭藻綱(Haptophyceae),綠枝藻綱(Prasinophyceae),針胞藻綱(Raphidophyceae),真眼點(diǎn)藻綱(Eustigmatophyceae),或這些的任意組合。培養(yǎng)介質(zhì)的機(jī)械處理階段根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，培養(yǎng)介質(zhì)的機(jī)械處理階段包括以下子階段-至少部分清空(emptying)或移出(removal)反應(yīng)器中的培養(yǎng)物；-將所移出的培養(yǎng)物分成含有生物質(zhì)的固體部分和含有碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的液體部分；根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，在所述清空子階段中，將至少5至100%的培養(yǎng)介質(zhì)移出，優(yōu)選5至50 %并且優(yōu)選甚至更多，即10 %的培養(yǎng)介質(zhì)以以下方式移出將剩余物保持在反應(yīng)器中并借助于作為用于進(jìn)行此目的的生物介質(zhì)的微藻類以連續(xù)方式繼續(xù)捕獲和轉(zhuǎn)化C02。注意以下事實(shí)很重要將此提?。?yōu)選迅速地用基本上沒(méi)有海藻并且沒(méi)有碳酸鹽或具有極低濃度的這些的水替換，所述水來(lái)自將在下面詳述的分離階段；再添加水中存在的海藻的量將取決于各種具體方法的分離效力。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，將所移出的培養(yǎng)物分成含有生物質(zhì)的固體部分和含有碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的液體部分的子階段至少包括選自過(guò)濾、離心、絮凝、電凝結(jié)、超聲(處理)、蒸發(fā)、傾析或它們的任意組合中的一個(gè)機(jī)械提取階段。以這種方式，可以分離水相與生物質(zhì)。根據(jù)另一個(gè)任選的優(yōu)選實(shí)施方案，在清空階段之后，將進(jìn)行從反應(yīng)器移出或提取的培養(yǎng)物或介質(zhì)的酸化階段。在該任選的子階段中，將移出或提取的培養(yǎng)介質(zhì)被蓄積在蓄積槽中，其中加入至少一種酸化劑直至它達(dá)到3. 5至8，優(yōu)選6至8的pH。酸化劑選自有以下各項(xiàng)組成的組=CO2 (此CO2可以是瓶裝的或工業(yè)的)，CO2和空氣的混合物，強(qiáng)酸或弱酸或它們的任意其他組合。優(yōu)選地，酸化劑是CO2與空氣的混合物。以這種方式，可以確保來(lái)自反應(yīng)器的富CO2和碳酸氫鹽的介質(zhì)不會(huì)沉淀，(通過(guò)不形成碳酸鹽)并由此防止諸如粘附和結(jié)垢的現(xiàn)象。 水相的機(jī)械-化學(xué)處理:根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，水相的化學(xué)處理階段包括以下子階段-存在于由培養(yǎng)物從反應(yīng)器的至少部分移出產(chǎn)生的液體部分的CO2化學(xué)轉(zhuǎn)化為溶解的碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的形式，通過(guò)加入堿沉淀的它們的相應(yīng)碳酸鹽形式和-將已經(jīng)基本上沒(méi)有碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的液相至少部分再循環(huán)至反應(yīng)器的溶液中。因此，根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，CO2的化學(xué)轉(zhuǎn)化的子階段包括將由生物質(zhì)與水分離子階段產(chǎn)生的水輸送至其中蓄積了水相的澄清槽，該水相包含水、溶解的營(yíng)養(yǎng)物、0)2、碳酸鹽和碳酸氫鹽，它們?nèi)勘蝗芙?。?dāng)所述水相到達(dá)澄清槽時(shí)，加入至少一種堿性介質(zhì)以引起處于平衡的物種(CO2、碳酸氫鹽和碳酸鹽)以碳酸鹽的形式沉淀。因此，以這種方式，可以消除甚至更多的CO2,因?yàn)樗晦D(zhuǎn)化為可用于各種工業(yè)的碳酸鹽并且它不再是污染物。一旦水沒(méi)有CO2,以碳酸鹽和碳酸氫鹽的形式沉淀，該子階段或水至反應(yīng)器的再循環(huán)在存在培養(yǎng)介質(zhì)的情況下進(jìn)行。以這種方式，在方法的該點(diǎn)處，進(jìn)行了 CO2的雙重除去或轉(zhuǎn)化；通過(guò)培養(yǎng)介質(zhì)中存在的微藻類進(jìn)行的捕獲或生物固定，以及作為該沉淀的結(jié)果的化學(xué)轉(zhuǎn)變或轉(zhuǎn)化。通過(guò)這樣做，在培養(yǎng)液中存在更少的CO2、碳酸氫鹽和碳酸鹽，并且能夠進(jìn)一步捕獲高達(dá)溶解極限的co2。在以下循環(huán)期間，重復(fù)該方法并且以大多數(shù)這種已引入的CO2沉淀結(jié)束。如果不進(jìn)行這種強(qiáng)制沉淀，很多的CO2將保持溶解在通過(guò)培養(yǎng)物返回的水相中。因此，當(dāng)再次將CO2引入到培養(yǎng)物中時(shí)，用于溶解的容量將較少，因?yàn)樗押腥芙獾腸o2。生物質(zhì)的機(jī)械-化學(xué)處理階段:根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，機(jī)械-化學(xué)處理階段包括以下子階段-在通過(guò)微藻類進(jìn)行的光合作用中獲得的生物質(zhì)的厭氧發(fā)酵；

-經(jīng)發(fā)酵的生物質(zhì)與培養(yǎng)液的分離；-經(jīng)發(fā)酵的生物質(zhì)通過(guò)在200至420°C的溫度和O至20MPa的壓力下的熱化學(xué)分解的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化，以獲得混合有水和氣體的生物原油，以及-分離所獲得的生物原油。根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，使來(lái)自與水相的生物質(zhì)分離的子階段的生物質(zhì)經(jīng)過(guò)在發(fā)酵罐中發(fā)生的厭氧發(fā)酵的子階段。在10至165°C并且優(yōu)選30至75°C的溫度下的該發(fā)酵期間，將生物質(zhì)以在I至50%，并且優(yōu)選5至12%的變化的固體濃度引入。在厭氧發(fā)酵期間，生物質(zhì)通過(guò)發(fā)酵罐中存在的不同微生物群落(厭氧細(xì)菌)轉(zhuǎn)化，以H2OXO2和NH3的形式失去O和N并且變得富H和C。在這個(gè)階段之后獲得的產(chǎn)物類似于油母質(zhì)(石油的前體)。連同厭氧發(fā)酵，發(fā)生變生作用的過(guò)程，作為鏈斷裂的結(jié)果，導(dǎo)致甲烷的形成；此甲烷將用作熱能的來(lái)源。根據(jù)另一個(gè)任選的優(yōu)選實(shí)施方案，在厭氧發(fā)酵的子階段之前，使生物質(zhì)通過(guò)勻化或空化的階段，其中使藻類經(jīng)受I巴至2500巴，并且優(yōu)選250-1200巴的壓力，以便產(chǎn)生它們的斷裂。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，勻化或空化的階段重復(fù)I至5次，優(yōu)選一次。隨后，在厭氧發(fā)酵的子階段之后，借助于選自以下各項(xiàng)的過(guò)程，所得到的產(chǎn)物通過(guò)使經(jīng)發(fā)酵的生物質(zhì)與水分離的子階段過(guò)濾、離心、絮凝、電凝結(jié)、超聲、蒸發(fā)、傾析或這些的任意組合。依照這種處理，以14至40%固體，優(yōu)選20至25%的固體濃度獲得生物質(zhì)。在經(jīng)發(fā)酵的生物質(zhì)與水的分離階段之后，將進(jìn)行熱化學(xué)轉(zhuǎn)化階段，其中使生物質(zhì)經(jīng)受高壓和高溫，這導(dǎo)致烴的生成。這個(gè)階段由通過(guò)在高壓或大氣壓力下(盡管優(yōu)選在高壓下)的適度加熱引起的有機(jī)材料的化學(xué)分解組成。在高壓(大約10-20MPa或大氣壓力)和適中溫度(200至420°C，優(yōu)選240至340°C )下工作的主要優(yōu)點(diǎn)在于，基礎(chǔ)原材料不需要干燥，由此可以將該原材料在高達(dá)95 %，優(yōu)選80-60 %的濕度下引入至熱化學(xué)反應(yīng)器，這具有消除對(duì)于干燥的需要(節(jié)約熱能)的明顯優(yōu)點(diǎn)。在這個(gè)階段，獲得生物原油。
最后，優(yōu)選進(jìn)行其中除去生物原油帶有的水的子階段，其中使用選自由以下各項(xiàng)組成的組中的至少一種方法傾析、絮凝、聚結(jié)、離心、蒸發(fā)器、干燥器或它們的任意組合，并由此獲得可以用于用燃料油工作的內(nèi)燃機(jī)、鍋爐或渦輪機(jī)的生物原油，其不需要精煉。任選地，根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，在除去水的子階段之后，使所獲得的生物原油經(jīng)過(guò)勻化或空化的子階段，其中使藻類經(jīng)受I巴至2500巴，優(yōu)選250-1200巴的壓力，以便產(chǎn)生它們的斷裂。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，勻化或空化階段重復(fù)I至5次，優(yōu)選一次。以這種方式，發(fā)生以下各項(xiàng)-烴的長(zhǎng)鏈斷裂以獲得輕質(zhì)烴，增加烯烴的數(shù)量，提高烯酮(ketane)的比率，降低結(jié)晶的溫度和減少有害排放的量。-摻合的兩種流體(生物原油和水)的混合物。任選地，根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，在除去水的子階段之后或在勻化階段之后，將進(jìn)行精煉生物原油的子階段。除了硫和重金屬的含量更低或不存在之外，該精煉階段應(yīng)相當(dāng)于精煉廠中存在的現(xiàn)有傳統(tǒng)精煉?；谒_立的目標(biāo)，即，基于所希望獲得的部分(汽油、柴油、煤油、塑料等)，精煉廠的構(gòu)造可以是不同的。因此，基于此，工廠還應(yīng)包括以下階段的至少一個(gè) 常壓蒸餾(或拔頂)， 真空蒸餾 氣體分餾裝置， 石腦油的氫化處理， 催化重整。 氫化裂解 · FCC流化床催化裂化， 減粘裂化， 異構(gòu)化， 烷基化， 蒸汽裂化， 浙青氧化， 結(jié)焦。最后，通過(guò)本發(fā)明中描述的方法，將C的濃度從分子C02(27%的C)轉(zhuǎn)到最終產(chǎn)物(以 C 計(jì)，65-95%，優(yōu)選 75-90% )。本發(fā)明的第二方面涉及一種通過(guò)之前描述的方法獲得的生物原油，其特征在下面給出
權(quán)利要求
1.用于從包含CO2的氣體獲得生物原油的方法，所述方法包括以下步驟 a.將包含CO2的所述氣體提供至容納有培養(yǎng)物的反應(yīng)器，所述培養(yǎng)物包括至少一個(gè)能夠進(jìn)行光合作用的微藻物種； b.利用提供的CO2，通過(guò)所述微藻物種進(jìn)行光合作用以產(chǎn)生生物質(zhì)； c.獲得的所述生物質(zhì)進(jìn)行厭氧發(fā)酵； d.經(jīng)發(fā)酵的所述生物質(zhì)在0至20MPa的壓力和200至420°C的溫度下進(jìn)行熱化學(xué)分解，以獲得混合有水和氣體的生物原油，以及 e.分離所獲得的所述生物原油， 其特征在于，在所述光合作用階段之后，將5至100%的所述培養(yǎng)物從所述反應(yīng)器移出，隨后將其分成含有生物質(zhì)的固體部分和含有碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的液體部分，其中使所述固體部分接著經(jīng)過(guò)所述厭氧發(fā)酵階段，所述碳酸鹽和/或碳酸氫鹽從所述液體部分分離，并且將基本上沒(méi)有碳酸鹽和碳酸氫鹽的所述液體部分至少部分地返回至所述反應(yīng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在從所述反應(yīng)器至少部分移出的步驟中，5至50%的培養(yǎng)物被移出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在從所述反應(yīng)器至少部分移出的步驟中，大約10%的培養(yǎng)物被移出。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在將包含CO2的氣體提供至所述反應(yīng)器的步驟之前，所述氣體進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理由以下處理中的至少一種構(gòu)成基本上除去S0X、NOx、濕氣和將所述氣體的溫度調(diào)節(jié)到30至40°C。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述光合作用步驟在湍流狀態(tài)下進(jìn)行并且暴露于自然光和/或人造光。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在將所述培養(yǎng)物從所述反應(yīng)器至少部分移出的步驟之后，移出的培養(yǎng)物被酸化至3. 5至8的pH。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中移出的培養(yǎng)物被酸化至6至8的pH。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其中所述酸化通過(guò)向所述培養(yǎng)物中加入選自由以下各項(xiàng)組成的組中的至少一種酸化劑進(jìn)行C02，CO2和空氣的混合物，強(qiáng)酸或弱酸或者它們的任意組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述酸化通過(guò)向所述培養(yǎng)物中加入CO2和空氣的混合物進(jìn)行。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在將所述培養(yǎng)物從所述反應(yīng)器至少部分移出的步驟之后，含有生物質(zhì)的所述固體部分和含有碳酸鹽和/或碳酸氫鹽的所述液體部分的分離通過(guò)選自由以下各項(xiàng)組成的組中的至少一種技術(shù)進(jìn)行過(guò)濾，離心，絮凝，電凝結(jié)，超聲，蒸發(fā)，傾析或它們的任意組合。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中碳酸鹽和/或碳酸氫鹽從所述液體部分的分離通過(guò)衍生自加入至少一種堿的相應(yīng)碳酸化鹽的沉淀進(jìn)行，其中所述液體部分由將所述培養(yǎng)物從所述反應(yīng)器至少部分移出產(chǎn)生。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述厭氧發(fā)酵步驟包括其中固體濃度為I至50%的生物質(zhì)的厭氧發(fā)酵，并且在10至165°C的溫度下進(jìn)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述生物質(zhì)具有5至12%的固體濃度，并且所述厭氧發(fā)酵在30至75 °C的溫度下進(jìn)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述厭氧發(fā)酵在大約38°C的溫度下進(jìn)行。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述厭氧發(fā)酵步驟之前或之后，進(jìn)行所述生物質(zhì)的勻化或空化的子步驟，在此期間所述生物質(zhì)經(jīng)受I巴至2，500巴的壓力。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述生物質(zhì)經(jīng)受250至1，200巴的壓力。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，所述方法被重復(fù)I至5次。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中經(jīng)發(fā)酵的生物質(zhì)的所述熱化學(xué)分解步驟通過(guò)將所述生物質(zhì)加熱至240至340°C的溫度和10至20MPa的壓力進(jìn)行。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述厭氧發(fā)酵步驟之后并且在所述熱化學(xué)分解步驟之前，將含有銨鹽的含水部分與由所述厭氧發(fā)酵產(chǎn)生的所述生物質(zhì)分離，然后將所述含水部分再次返回至所述反應(yīng)器。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中進(jìn)行所述光合作用的微藻物種選自由以下各項(xiàng)組成的組綠藻綱(Chlorophyceae),娃藻綱(Bacillariophyceae),甲藻綱(Dinophyceae)，隱藻綱(Cryptophyceae),金藻綱(Chrysophyceae)，定鞭藻綱(Haptophyceae),綠枝藻綱(Prasinophyceae),針胞藻綱(Raphidophyceae),真眼點(diǎn)藻綱(Eustigmatophyceae)，或它們的任意組合。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中包含CO2并且被提供至所述反應(yīng)器的所述氣體由以下產(chǎn)生以外源方式從大氣或從任意工業(yè)和/或以內(nèi)源方式從實(shí)際方法中生成的氣體，以它們的任意組合。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中含有CO2的所述氣體的外源組分從水泥廠或類似工業(yè)產(chǎn)生。
23.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中包含CO2的所述氣體還包含其他溫室氣體如NOx或CH4。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包括精煉所獲得的生物原油的最后步驟。
25.通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1至24中任一項(xiàng)所述的方法獲得的生物原油，其特征在于，所述生物原油含有65至95%的碳。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的生物原油，所述生物原油含有75至90%的碳。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的生物原油的用途，其用于在利用燃料油工作的內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)或鍋爐中燃燒。
28.包含CO2的氣體用于利用以上權(quán)利要求1至24中任一項(xiàng)所述的方法來(lái)獲得生物原油的用途。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的用途，其中所述氣體從工業(yè)如水泥廠產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從溫室氣體獲得生物原油的方法，所述方法有利地是工業(yè)用的并且連續(xù)的。通過(guò)所述方法，可以以有效方式在其他溫室氣體中實(shí)現(xiàn)對(duì)CO2的捕獲、轉(zhuǎn)化和升值，以這樣的方式使得獲得了凈負(fù)平衡，或者換句話說(shuō)，利用本發(fā)明的方法，可以捕獲比所產(chǎn)生的CO2更多的CO2，這使其對(duì)環(huán)境是有益的和可承受的。
文檔編號(hào)C12P39/00GK103038354SQ201080067665
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者伯納德·A·J·斯特羅亞茲沃穆然 申請(qǐng)人:伯納德·A·J·斯特羅亞茲沃穆然