能源部国家可再生能源实验室(NREL)科学家开发的一种新的生物精炼工艺已被证明比以前的研究更有效地从藻类生产乙醇。
这个名为Combined Algal Processing(CAP)的过程在NREL的陶东，Eric Knoshaug，Ryan Davis，Lieve Laurens，Stefanie Van Wychen，Philip Pienkos和Nick Nagle的新论文中有详细介绍。该文章“藻类加工：一种新的综合生物炼制工艺，用于生产藻类生物燃料和生物产品”，发表在“ 藻类研究 ”杂志上。
该研究遵循先前在NREL开展的工作，并于2014年在皇家化学学会期刊Green Chemistry上发表。在这项工作中，科学家们研究了两种有希望的藻类菌株，小球藻和栅藻，以确定它们作为生物燃料和生物产品生产者的适用性。他们得出结论，Scenedesmus在这个过程中表现更好，令人印象深刻地证明了每吨生物质的97加仑汽油当量(GGE)的总燃料产量。
藻类生物燃料生产的成本仍然是一项重大挑战，能源部已经降低了藻类生产和藻类中间体转化成本的重要目标。在传统方法中，藻类产生的脂质转化为燃料。然而，仅仅增加藻类中的脂质量预计不会降低成本。NREL确定可以通过更完全地使用所有藻类细胞组分而不仅仅依赖于脂质来进一步取得进展。通过应用某些加工技术，微藻生物质除了脂质外还可以产生碳水化合物和蛋白质，并且所有这些都可以转化为副产物。
在他们最初的工作中，NREL的研究人员确定，通过使用固液分离过程，碳水化合物可以转化为可发酵的糖，然后可以用来生产乙醇。然而，在此过程中，多达37%的糖分丢失了。根据藻类研究报告，这些被捕获的糖“不能在没有昂贵的洗涤步骤的情况下用于发酵，导致整体燃料产量的损失” 。
在他们最近的工作中，NREL研究人员假设通过简化加工可以显着增加乙醇的含量。通过跳过固液分离过程并将所有藻类组分直接暴露于发酵条件，可以同时回收乙醇(来自碳水化合物部分)和脂质。使用Scenedesmus和CAP，在将脂质升级为可再生燃料后，科学家现在能够产生估计为每吨126 GGE的总燃料产量。这是理论最大产率的88%，比单独脂类产量高32%。
即使在乙醇发酵和蒸馏后，NREL研究人员也能够从CAP中回收82-87%的脂质，这表明预处理的生物质浆料中糖的初始发酵不会显着阻碍脂质回收。这些结果得出的结论是，与“仅脂质”工艺相比，新型CAP工艺能够将藻类生物燃料生产成本降低近10美元/ GGE，将模拟成本降至9.91美元/ GGE。虽然这不足以与石油竞争，但这种方法可以与降低生物质生产成本相结合，为实现这一目标提供前进的道路。