永續能源 -- 微藻產油

1. 週日閱讀科學大師 永續能源--微藻產油 吳院長文騰 國立成功大學工學院 98年2月22日

2. 壹、永續能源 貳、臺灣及國際上能源之使用現況 參、永續能源之重要性 目錄

3. 肆、生質油 伍、微藻之培養 陸、微藻之利用 柒、結語

4. 壹、永續能源 (1/3) 依據永續能源政策綱領，永續能源發展 應兼顧 “能源安全”、”經濟發展“ 與”環境保護” 。

5. 壹、永續能源(2/3) • 永續能源基本上是再生能源： 再生能源包含太陽能(太陽熱能、 太陽電池) 、風能、生質能、水力 及海洋能，地質能、氫能及燃料電 池。

6. 壹、永續能源 (3/3) • 永續能源政策的推動目標： 積極發展再生能源，於2025年占發電系統的8%。

7. 貳、臺灣及國際上能源之使用現況(1/5)2007年台灣能源之供應結構貳、臺灣及國際上能源之使用現況(1/5)2007年台灣能源之供應結構 佔比(%)

8. 貳、臺灣及國際上能源之使用現況(2/5)2007年台灣之發電量結構貳、臺灣及國際上能源之使用現況(2/5)2007年台灣之發電量結構 佔比(%)

9. 貳、臺灣及國際上能源之使用現況(3/5)

10. 貳、臺灣及國際上能源之使用現況(4/5)

11. 貳、臺灣及國際上能源之使用現況(5/5)

12. 參、永續能源之重要(1/6) 國際上主要先進國家之能源供應情況與台灣之情況類似。石油、煤、天然氣及核能等化石燃料所提供的能源均佔90%以上。台灣能源依賴進口的程度相當高。

13. 參、永續能源之重要性(2/6)

14. 參、永續能源之重要性 (3/6) • 二氧化碳之排放： 2007年台灣二氧化碳的排放量為261.3百萬公噸，約佔世界1%(每人每年均11.8萬噸) ，全世界排名第21位。

15. 參、永續能源之重要性 (4/6) 2007年, 261.3 230 116 Predicted by Markal Model with no carbon dioxide reduction strategy

16. 參、永續能源之重要性 (5/6) • 臺灣二氧化碳排放量之政策目標： 於2016年至2020年間回到2008年 排放量。 於2025年回到2000年排放量。

17. 參、永續能源之重要性 (6/6) • 歐盟之能源政策： 在2020年 (i)二氧化碳的排放量比1990年少20% (ii)再生能源佔總能源使用量20% (iii)減少化石能源使用量20%

18. 肆、生質油 • 永續能源： 太陽能(太陽熱能、太陽電池)、風能、生質能、水力及海洋能、地質能、氫能及燃料電池等。

19. 肆、生質能 • 生質酒精、生質柴油、沼氣、裂解油、丁醇、氫氣等。

20. 肆、生質油-油脂來源 (1/16) • 油菜 油菜花兒 油菜花田

21. 肆、生質油-油脂來源 (2/16) • 油菜適合低溫之秋天種植。 • 每公頃每年約可收成2.5公噸油菜子，約有1.1公噸之油。

22. 肆、生質油-油脂來源 (3/16) • 大豆

23. 肆、生質油-油脂來源 (4/16) • 大豆栽培容易且可機械採收 • 生育期約100天 • 油之年產量約為0.45噸/公頃

24. 肆、生質油-油脂來源 (5/16) 向日葵花田 • 向日葵 向日葵提煉油

25. 肆、生質油-油脂來源 (6/16) • 向日葵適合機械採收。 • 向日葵子含油量高。每期作約可收油1公噸/公頃。

26. 肆、生質油-油脂來源 (7/16) • 油棕櫚

27. 肆、生質油-油脂來源 (8/16) • 油桐花 油桐花 油桐 油桐果榨油

28. 肆、生質油-油脂來源 (9/16) • 麻瘋樹 痲瘋樹果實 痲瘋樹

29. 肆、生質油-油脂來源 (10/16) • 麻瘋樹之種植可利用不良土地或廢耕地。 • 無法機械採收，人工需求大。

30. 肆、生質油-油脂來源 (11/16) 蓖麻 蓖麻子 蓖麻

31. 肆、生質油-油脂來源(12/16) • 蓖麻屬多年生草本植物 • 蓖麻易栽植，蓖麻子有毒 • 種植半年就開始結果，收成期約10年；2公斤的種子約可生產1公斤的油

32. 肆、生質油-油脂來源 (13/16) • 椰子

33. 肆、生質油-油脂來源 (14/16) • 植物之油脂產量 農作物 油產量(公升/每公頃) 蓖麻 1413 油菜 1190 向日葵 952 大豆 446 椰子 2689 棕櫚 5950

34. 肆、生質油-油脂來源 (15/16) • 藻類：海藻、微藻 螺旋藻 紅藻 綠藻 巨型藻

35. 肆、生質油-油脂來源 (16/16) 藻種 含油量 (%乾藻重) • 微藻油產量 年產量： 油含量30% 58700 公升/每公頃 油含量70% 136900 公升/每公頃

36. 伍、微藻之培養 • 生長快速 • 佔地面積少 • 操作培養容易 • 油脂含量高 • 品質穩定 • 具附加高單價化合物

37. CO2 微 藻 氮源 光強度 溫度 鹽度 碳水化合物 葡萄糖 澱粉 纖維素 油脂 伍、微藻之培養環境因子影響微藻生長

38. 0.300 g/L 0.150 g/L 0.100 g/L 0.050 g/L 0.025 g/L 伍、藻類之培養培養營養源對微藻生長之影響

39. 伍、藻類之培養培養營養源對微藻產油之影響

40. 伍、微藻之培養 • 開放式培養 –跑道式、淺池培養 淺池培養 跑道式培養

41. 伍、微藻之培養 • 開放式培養 –圓型池、大槽型 大槽型 圓型池

42. 伍、微藻之培養 直型管培養 • 密閉式培養 –管式 螺旋管培養 戶外圓柱管培養

43. 伍、微藻之培養 • 密閉式培養 –平板式 戶外平板式培養

44. 伍、微藻之培養 • 密閉式培養 –帶狀式培養

45. 伍、微藻之培養 Light Distribution in broth Lambert-Beer’s Law : I = I0 exp[-(κxΧ +κw)Z] Transparent Rectangular Chamber (TRC) Typical Open tank Light Scattering Intensity ISL: Light scattering intensity Ia: Light intensity inside TRC W: Width, L: Length AT: Surface area of top a = 0.304, b = -14.992, c = -0.497, R2 = 0.987 Novel photobioreactor

46. 伍、微藻之培養 Biomass Productivity Comparison of biomass productivity of N. oculata at different average irradiance intensity in open tank with 5cm-TRCs (■), 10cm-TRCs (●) and 20cm-TRCs (▲). The irradiance intensity was 660μmole photon m-2s-1 and the temperature at 38℃.

47. 伍、微藻之培養 Time courses of biomass and urea consumption for N. oculata in semi-continuous mode. (■) is the biomass concentration and (□) is the urea concentration. The bar chart is the lipid content. Lipid productivity increase 37.6% in the semi-continuous system

48. 陸、微藻之利用--微藻收集 • 快速沉澱 • 分離容易

49. 陸、微藻之利用--藻油萃取 • 榨油機 • 溶液萃取 • 超臨界流體萃取

50. 陸、微藻之利用--生質柴油 Reactants：(1) wet cell weight of N. oculata ≒ 0.75g (DCW ≒ 0.15g) (2) 2ml 1.0M HCl/Methanol * (3) direct or hexane pretreated Reaction Temp：70℃，Reaction time：12 hours