利用微藻从二氧化碳生产可再生燃料和平台化学品的经济与环境效益分析

这篇综述探讨了利用微藻（Microalgae）通过整合培养、收获和脱水等工艺生产生物化学品（如琥珀酸SA）和生物燃料（如柴油调和组分DB）的可行性。研究通过技术经济分析（TEA）和生命周期评估（LCA）对比两种策略（含/不含聚氨酯PU副产品），证明热集成可降低79.8%加热和63.8%冷却需求，且策略A的全球变暖潜力（GWP）仅为0.03 kg CO2 eq/kg SA，具有显著环境与经济效益。

　　

亮点

本研究提出了一种创新方法，利用微藻（Chlorella sorokiniana DOE1412）通过整合工艺生产生物基琥珀酸（SA）及副产品（铵硫酸盐AMS、柴油调和组分DB和聚氨酯PU）。两种策略中，策略A因包含高附加值产品PU而展现出更优的经济性，其琥珀酸最低售价（MSP）为2701美元/吨，符合市场价2700-3710美元/吨范围。

技术概览

工艺设计基于Chlorella sorokiniana的代谢特性（表1），关键反应见表2。子系统涵盖藻类培养（A100）、预处理（A200）、SA发酵（A300）等10个模块（图1），其中SA通过厌氧发酵高效固定CO₂。

工艺开发

集成流程以SA为主产品，联产AMS、DB和PU（图1）。藻类残渣与废水处理产生的沼气（总能量158.5 MW）通过热集成满足全厂63.8%的加热和79.8%冷却需求，大幅提升能效。

热集成

生物质残渣（155.1 MW）与沼气（3.4 MW）协同供能，结合夹点技术优化热交换网络，显著降低能耗（图3）。

结论

策略A的环境效益突出：全球变暖潜力（GWP）仅0.03 kg CO₂ eq/kg SA，化石资源消耗为-0.85 kg油当量/kg SA，实现了碳负排放。该工艺为生物基化学品商业化提供了兼顾经济与可持续性的解决方案。