收藏本站
《上海交通大学》 2014年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

中国微藻生物柴油全生命周期“2E&W”分析

张庭婷  
【摘要】:当今世界,因过度依赖化石能源引起的能源安全、环境污染、全球变暖及水资源枯竭等问题已成为全世界共同面临的挑战。开发利用新能源逐步成为替代传统化石能源的重要手段,发展非粮生物燃料被认为是开发新能源的重要路线。微藻因其具有生长速度快、产油效率高、不与农作物争地等特点,被誉为第三代生物质原料,并主要用于生产生物柴油。我国已将微藻纳入了生物质能发展规划,利用微藻进行生物柴油的生产具有重要的现实意义,但仍需结合我国的资源特点进行系统的评估。本文在建立了生命周期能源消耗、环境排放和水足迹评价方法的基础上,首先根据我国不同地区的资源特点和气候特征分析了各地区发展微藻生物柴油的潜力。随后选取了一个最适合微藻生长的地区作为代表,设计了一个日消耗34ton干藻的生物柴油综合炼厂模型,并从生命周期的角度评价了微藻生物柴油的能源消耗及温室气体排放(Greenhouse gas emission,GHG),同时比较了我国五大微藻适宜产区生产生物柴油的能耗及GHG排放。最后从生命周期水足迹的角度出发,将微藻生物柴油同我国正全面推广的几种非粮燃料路线进行了综合对比。结合我国各地区的水资源及气候特征,本文对我国微藻生物柴油生产潜力做了评估。当采用户外开放式跑道池培养微藻时,我国微藻生物质年均生长率在夏冬两季时分别为15.6和9.1g/m2/d。从区域分布来看,我国东北及北方大部分区域并不适合发展开放池培养微藻,适宜开放式跑道池培养微藻的区域主要集中在中南部大部分区域,特别是我国东南沿海和海南这些地区,微藻生物柴油每公顷的年产量则为4200~5000L。本文所设计的微藻生物柴油综合炼厂模型包括微藻培养反应池、微藻收获脱水、油脂提取、厌氧发酵等单元。对微藻生物柴油进行全生命周期能源消耗和环境排放分析可知,在当前我国的能源结构下,微藻生物柴油的全生命周期总能耗比传统柴油高94.6%,化石能耗高3.6%,石油资源消耗低约96.2%,温室气体排放减少23.6%。若未来我国电力结构中可再生能源比例提高或全使用可再生能源后,微藻生物柴油的生命周期能耗与GHG排放将可进一步降低。微藻脱水单元是能耗和GHG排放最集中的过程,其次为微藻培养过程和油脂提取过程。微藻生物柴油生产过程中产生的副产品可为整个生命周期能耗和温室气体排放带来收益。从我国几个代表区域间的微藻生物柴油净能效和温室气体排放分析可知,净化石能效和温室气体排放与各个地区的电力结构及微藻生长率密切相关。火电比例越高的地区,所投入的化石燃料越多,温室气体排放也就越多。海南、两广及福建沿海地区以及浙江安徽等地从净化石能效和GHG排放的角度来看,均适于发展微藻生物柴油。从水足迹的分析结果可知,木薯乙醇、甜高粱乙醇、麻风树生物柴油和微藻生物柴油的生命周期水足迹分别为3708、17156、5787和31361m3/ton。对每条生物燃料路线而言,作物种植阶段对生命周期水足迹的贡献最大。从水足迹构成形式来看,对三种陆生作物而言,相比蓝水和绿水,灰水足迹占总水迹的比例均在80%以上。微藻生物柴油路线中,灰水和蓝水足迹的比例各占50.4%和48.8%。化肥等营养物的大量投入是造成高水足迹的主要原因,减少肥料的使用可显著降低灰水足迹。若微藻培养过程中的淡水被废水取代时,微藻的水足迹将进一步降低。综上所述,开放式培养微藻在我国有一定的潜力。从生命周期的角度来看,虽然微藻生物柴油目前在总能耗方面高于传统柴油,化石能耗与传统柴油接近,水足迹也高出其他几种生物质燃料,但微藻生物柴油在石油资源消耗和温室气体排放方面优于传统柴油,是有发展前途的石油替代燃料。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TE667

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 吴伟光;黄季焜;邓祥征;;中国生物柴油原料树种麻疯树种植土地潜力分析[J];中国科学(D辑:地球科学);2009年12期
2 朱笃,李元广,叶勤,魏晓东,章军;CO_2对转基因聚球藻7942生长、表达等的影响[J];水生生物学报;2004年04期
3 谷克仁;于小宝;;玉米含油量及脂肪酸的分析[J];粮油食品科技;2012年04期
4 吕宁;我国化肥工业布局和结构的现状、问题及对策[J];中国经贸导刊;2005年12期
5 张黎明;魏志远;漆智平;;近30年海南不同地区降雨量和蒸发量分布特征研究[J];中国农学通报;2006年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 朱磊;生物柴油发动机燃烧控制与排放特性试验研究[D];上海交通大学;2012年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何冬旭,顾若麟,曹能,汪旭;盘龙江全程及滇池水样对植物染色体损伤的比较[J];癌变.畸变.突变;2003年03期
2 杨清和;泥炭矿产资源分析及开发利用[J];安徽地质;1996年04期
3 鲍文;李洁;;中国山区草地资源发展生态补偿研究[J];安徽农业科学;2009年08期
4 鲍文;;中国山区草地资源发展潜力探讨[J];安徽农业科学;2009年11期
5 陈旭华;用尼梅罗(Nemerow)污染指数评价地表水营养状况的探讨[J];安全与环境学报;2003年02期
6 潘理黎,黄小华,严国奇,郑飞燕;地表水模糊综合评价中隶属度的图算方法[J];安全与环境学报;2004年06期
7 许宜平,张铁山,黄圣彪,马梅,王子健;某自来水厂水源多环芳烃污染分析[J];安全与环境学报;2004年06期
8 乔瑞平,李楠,漆新华,王启山,庄源益;UV/H_2O_2催化氧化去除微囊藻毒素-LR[J];安全与环境学报;2005年02期
9 乔瑞平,漆新华,李楠,庄源益,王启山;UV/H_2O_2氧化微囊藻毒素-LR的动力学模型[J];安全与环境学报;2005年03期
10 赵淑敏,张万峰,吴静;水中氯代苯酚的GC/MS分析[J];北方环境;2002年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 薛兰兰;秸秆覆盖保护性种植的土壤养分效应和作物生理生化响应机制研究[D];西南大学;2011年
2 李宇宏;黑龙江省望奎县生态旅游系统规划研究与案例分析[D];东北林业大学;2002年
3 王海燕;农业资源可持续利用研究[D];中国农业大学;2002年
4 邢福俊;中国水环境的改善与城市经济发展[D];东北财经大学;2002年
5 张秋艳;中国矿产资源产业外向型发展战略研究[D];中国地质大学(北京);2003年
6 王星光;黄河中下游地区生态环境变迁与夏代的兴起和嬗变探索[D];郑州大学;2003年
7 马建琴;区域农业水资源优化模糊集分析及其应用研究[D];大连理工大学;2003年
8 卞建春;镉的雄性动物生殖毒理学的研究[D];东北农业大学;2003年
9 郑振彪;西部大开发中的利用外资问题研究[D];中国社会科学院研究生院;2003年
10 任丽萍;四种农药在环境水体中降解研究[D];中国农业大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周沫;朱砂研究简史[D];黑龙江中医药大学;2011年
2 黄龙;水源地健康风险评价研究[D];苏州科技学院;2010年
3 李延伟;海南东部近海地区磷和硅的研究[D];中国海洋大学;2011年
4 唐文娟;香梨贮藏期间黑头病病原菌的分离鉴定及发病规律研究[D];石河子大学;2011年
5 巫明娟;石化企业卫生防护距离设置的合理性研究[D];中国石油大学;2011年
6 杨蕊;畜禽有机肥氮磷在红壤中的矿化、利用和环境风险研究[D];西安建筑科技大学;2011年
7 王巧红;永春县森林乔木层碳储量特征动态研究[D];福建农林大学;2011年
8 王石英;四川省凉山州人口——资源系统的和谐性分析和协调途径研究[D];陕西师范大学;2000年
9 苗军;文化视野中的环境教育[D];辽宁师范大学;2002年
10 杨艳;西部大开发与我国经济可持续发展问题的研究[D];武汉理工大学;2002年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 Gurmit Singh;马来西亚油棕业:在环境无害与可持续作物生产方向上的进展[J];产业与环境(中文版);2000年Z1期
2 傅伯杰,陈利顶,马克明;黄土丘陵区小流域土地利用变化对生态环境的影响——以延安市羊圈沟流域为例[J];地理学报;1999年03期
3 牛文全,李靖;陕西省多年月潜在蒸发量和降水量的随机特性[J];干旱地区农业研究;2001年02期
4 杨建平,丁永建,陈仁升,刘连友;近40a中国北方降水量与蒸发量变化[J];干旱区资源与环境;2003年02期
5 安月改,李元华;河北省近50年蒸发量气候变化特征[J];干旱区资源与环境;2005年04期
6 陈静;季平均气温和降雨量均生函数统计预测模型[J];贵州气象;1999年03期
7 莫桂娣;林培喜;黄克明;;生物柴油对橡胶密封圈溶胀性能的影响研究[J];化学与生物工程;2009年09期
8 葛蕴珊,陆小明,高力平,韩秀坤,冀星;废食用油生物柴油的制备及其掺烧时的动力与排放特性[J];环境科学;2005年03期
9 闵恩泽;姚志龙;;近年生物柴油产业的发展——特色、困境和对策[J];化学进展;2007年Z2期
10 章军,宋新强,徐虹,陈天圣,楼士林;利用同源重组质粒pUTK转化蓝藻Synechococc us sp.PCC7942及胸腺素α_1的表达[J];海洋科学;2001年06期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 吉丽斌;基于燃料设计与管理的复合HCCI燃烧的试验研究[D];上海交通大学;2011年
2 侯玉春;燃料设计控制HCCI燃烧与排放的试验研究[D];上海交通大学;2007年
3 吴君华;增压二甲醚发动机燃烧和排放控制试验研究[D];上海交通大学;2007年
4 马骏骏;基于燃料设计与管理的HCCI/DI分层复合燃烧的试验研究[D];上海交通大学;2009年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;生物柴油[J];广西轻工业;2000年04期
2 许俊霞;美军开始使用生物柴油[J];石油炼制与化工;2001年11期
3 ;21世纪的清洁能源──生物柴油[J];北京工商大学学报(自然科学版);2001年04期
4 ;生物柴油[J];技术与市场;2001年08期
5 谭天伟,王芳,邓立,徐家立,王丽娟;生物柴油的生产和应用[J];现代化工;2002年02期
6 冀星 ,郗小林 ,刘洪;海南正和生物能源公司开发的生物柴油通过专家鉴定[J];中国工程科学;2002年12期
7 朱曾惠;重新活跃起来的生物柴油[J];化工新型材料;2002年08期
8 ;保加利亚开始使用“生物柴油”[J];交通环保;2002年02期
9 柏杰;发展生物柴油大有可为[J];中国科技产业;2002年09期
10 李一;棕油新用途[J];世界热带农业信息;2002年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;海藻基生物柴油最新进展[A];节能减排论坛——福建省科协第八届学术年会卫星会议论文专刊[C];2008年
2 黄凤洪;危文亮;郭萍梅;;我国生物柴油原料选择与制造技术发展对策[A];2008中国生物质能源技术路线标准体系建设论坛论文集[C];2008年
3 楼狄明;;生物柴油在车用柴油机上的应用研究与示范[A];2008中国生物质能源技术路线标准体系建设论坛论文集[C];2008年
4 赵鹏;;生物柴油的生产应用及发展综述[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第13届年会论文集[C];2008年
5 王永红;刘泉山;周旭光;徐小红;;生物柴油基本性能研究[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第13届年会论文集[C];2008年
6 张治林;;生物柴油的生产及应用[A];中国石油和石化工程研究会第八届年会文集[C];2004年
7 苏有勇;戈振扬;张无敌;施卫省;;生物柴油的研究生产现状和发展前景[A];农业工程科技创新与建设现代农业——2005年中国农业工程学会学术年会论文集第四分册[C];2005年
8 曹文明;;生物柴油国内外研究应用综述[A];上海市粮油学会2005年学术年会论文汇编[C];2005年
9 ;美国公司称用“光合作用”直接造出生物柴油[A];第五届(2012)中国油脂化工行业年会论文集(补充)[C];2012年
10 兰昊;魏东盛;邢来君;李明春;;采用真菌油脂制备生物柴油的研究[A];中国菌物学会第四届会员代表大会暨全国第七届菌物学学术讨论会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张小明;生物柴油:绿色产业[N];中国工业报;2004年
2 邱美辉;福建生物柴油产业化基地建成[N];中国化工报;2002年
3 孙俊波;生物柴油:未来能源的理想选择[N];中国化工报;2003年
4 姚鹤;生物柴油需求将迅速增长[N];中国化工报;2003年
5 郝颖;生物柴油研发步入快车道[N];中国化工报;2004年
6 郭新文;巴西推广生物柴油[N];中国环境报;2004年
7 本报记者 刘晓星;专家看好生物柴油发展前景[N];中国环境报;2005年
8 薛冬;发展生物柴油具有战略意义[N];中国汽车报;2003年
9 葛蕴珊;生物柴油能否在我国推广[N];中国汽车报;2003年
10 韩德奇 徐国英 徐公林 刘惠丽;生物柴油发展空间巨大[N];中国石化报;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘梦琪;钙基非均相碱催化酯交换生产生物柴油的性能与机理研究[D];山东大学;2015年
2 马桂霞;固体催化剂的制备及其催化转化普通小球藻制备生物柴油的研究[D];山东大学;2015年
3 吴学华;竹炭基固体酸—磁性固体碱两步法催化多花小桐子油制备生物柴油的研究[D];昆明理工大学;2015年
4 李一哲;两步法制备生物柴油随机动力学模型及低温流动性改进评价研究[D];昆明理工大学;2015年
5 张庭婷;中国微藻生物柴油全生命周期“2E&W”分析[D];上海交通大学;2014年
6 陈昊;生物柴油/柴油混合燃料及生物柴油掺水微乳化燃料性能研究[D];长安大学;2008年
7 梁学正;生物柴油的绿色合成[D];华东师范大学;2009年
8 李琴;酶法制备生物柴油新工艺及其高值化技术探索[D];华中科技大学;2010年
9 陈文伟;乌桕梓油制备生物柴油的研究[D];南昌大学;2006年
10 钟耕;绿色工艺制备生物柴油探索[D];中国农业科学院;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张龙云;丁醇萃取发酵耦联生产“改良型”生物柴油过程的性能优化研究[D];江南大学;2008年
2 刘津;生物柴油在直喷式柴油机上的燃烧和排放特性研究[D];长安大学;2008年
3 张琦;生物柴油添加比例对轻型柴油机性能及排放影响的研究[D];吉林大学;2009年
4 徐元浩;生物柴油的实用性研究[D];武汉理工大学;2005年
5 李忠亮;大豆生物柴油的制取及其在柴油机上的试验研究[D];武汉理工大学;2008年
6 蔡樱英;生物柴油的制备及其台架验证实验研究[D];昆明理工大学;2009年
7 丁相城;不同大气压力下增压中冷柴油机燃用生物柴油的工作过程研究[D];昆明理工大学;2009年
8 陈贵升;高原环境下车用柴油机燃用生物柴油的试验研究[D];昆明理工大学;2009年
9 肖行川;应用生物柴油修复原油污染海滩的模拟研究[D];青岛理工大学;2010年
10 刘淑娟;乳化生物柴油的研制及其性能研究[D];昆明理工大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026