综述：微藻热解技术的创新：推动循环经济和清洁能源目标

这篇综述系统探讨了微藻热解（pyrolysis）技术在生物能源领域的突破性进展，重点分析了催化热解（catalytic pyrolysis）、微波辅助热解（microwave-assisted pyrolysis）及共热解（co-pyrolysis）对产物选择性（bio-oil/syngas/biochar）的优化作用，揭示了其在实现碳中和（SDG7）与循环经济中的潜力，同时指出规模化（TRL 3-5）面临的能耗与催化剂再生等挑战。

　　

微藻热解：从实验室到可持续能源革命

引言

全球能源危机与气候变化的双重压力下，微藻因其高生长速率（每日生物量倍增）、卓越CO₂固定能力（每吨藻类吸收1.8吨CO₂）及非耕地培养特性，成为生物能源的明星原料。不同于传统作物，微藻的生化组成（脂类40-70%、蛋白质15-50%、碳水化合物10-30%）使其热解产物具有更高热值（bio-oil热值达35 MJ/kg）和烃类多样性。

热解机制与分类

在缺氧环境中，微藻经历三个阶段热解：200-350°C的脱水阶段、350-550°C的主裂解阶段（生成60-75%挥发分）及550°C以上的炭化阶段。慢速热解（5°C/min）倾向生成生物炭（yield 35-50%），而快速热解（>100°C/min）在500°C时生物油产率可达68%。独特的蛋白质组分使微藻热解产生大量含氮化合物（如吡啶类），需通过Ni/ZSM-5催化剂将其转化为烃类。

前沿技术突破

微波辅助热解通过分子级加热将能耗降低30%，同时提升生物油品质（氧含量<15%）；共热解与木质纤维素（如稻壳）的协同效应可将液体产物收率提高22%。最引人注目的是催化快速热解，Ga/HZSM-5催化剂使生物油选择性达77.2%，而K₂CO₃活化生物炭的比表面积突破1200 m²/g，成为超级电容器的理想材料。

挑战与未来

尽管实验室规模的生物油产率已突破70%，但干燥能耗（占全过程40%）、催化剂失活（5次循环后活性下降60%）仍是产业化瓶颈。建议开发原位脱水技术（如太阳能干燥）与自清洁催化剂（如磁性Fe₃O₄@C），同时构建"藻类培养-废水处理-热解联产"的闭环系统，真正实现"负碳排放"（negative carbon emission）。

结论

微藻热解正处于从TRL3向TRL5跨越的关键期，其成功将依赖于反应器设计（如流化床与微波耦合）、智能控制系统与政策补贴的三重驱动。当技术成熟度与循环经济模式深度结合时，这种"绿色炼油厂"或将成为能源转型的核心支柱之一。