藻類生質柴油程序設定

藻類產製生質燃料之製程分為上游製程(Upstream process)與下游製程 (Downstream process)(參見表3.1之各項程序) [Sazdanoff, 2006]，上游製程為 藻類培養(Cultivation)，主要分為自營培養的開放式培養池(Open-culture system)和封閉式的光生物反應器(PBR, photobioreactor)與異營培養的攪拌 式醱酵槽兩類。開放式培養池多為戶外養殖，以自然陽光為照明[Terry and Raymond, 1985]，密閉式系統可分為戶外或室內培養[Pulz, 2001]，目前仍以 戶外居多，因可利用天然的太陽光源，而異營培養的攪拌式醱酵槽主要在 生產高單價的產品，如DHA、EPA等；下游製程主要為採收、濃縮、乾燥、

萃取、溶劑回收及粗萃取物之純化等程序，以往有關於藻類的研究，較著 重於養殖系統之改善，然而根據ASP的研究顯示，下游的採收與利用程序亦 將近佔藻油生產成本的一半，目前對於各種下游製程已有許多報導，然而 各單元間的組合則是少有人提及。

表 3.1、藻類生產生質燃料之途徑

圖 3.1、渠道池藻類培養系統

圖 3.2、垂直圓管光生物反應器

3.1.2 藻體採收

根據常用的化學凝集法、離心法、和加壓浮除法等幾種微藻採收方法 來看，化學凝集法需要尋找合適的混凝劑，對於不同種類的微藻，需要的 混凝劑可能有所不同；離心分離法比較簡單，只要有離心機並且規範操作，

就可以將藻液分離；加壓浮除法採收小球藻成本較低，又可連續化操作，

適合大生產的需要，但是加壓浮除法需要向藻液中加壓打入大量的氣體，

採收效果受到混凝劑用量、pH和充入的氣泡密度等因素影響。離心與掃流 過濾是目前兩個已實用化且最常被採用的微藻採收技術，兩者各有其優缺 點與適用的藻種與其大突破的瓶頸，依目前收集的相關文獻報導，掃流過 濾採收技術在成本與能耗有些微優勢，但由於其濾材成本與濾材清洗再生 成本變化較大，對於生物堵塞的預防需要進一步探討。而以目前成熟的採 收方式而言，以開放式系統培養藻類，由於藻體濃度過低(約~500 mg/L)，

通常會以凝集法先增濃後，再加以處理；以密閉式系統培養藻類，則直接 以離心法加以採收。因此，本論文將以此結合方式加以評估。

3.1.3 藻體萃油

由於水分對於藻油萃取的效率影響很大，因此在採收後皆須加以除水 及乾燥，以增進萃取效率。在此，除水方法基本上是以傳統的機械式擠壓 為主，而在乾燥方面，因冷凍乾燥及噴霧乾燥最主要用於藻類健康食品上，

成本相對高，而日曬乾燥則需大面積土地較不適合國內情況，故在乾燥程 序上主要以鼓式乾燥及旋轉乾燥為主；在藻油萃取上，因微藻類體積小，

以擠壓方式取出的油脂量較低；所以目前常用的方法之一，是以己烷或其 它有機溶劑將微藻之不飽和脂肪酸及油脂萃取出來。此外，像超臨界CO₂ 流體萃取等幾項新型的萃取技術則需進一步的開發，仍未成熟，因此，在 採收的技術選擇上以擠壓法及有機溶劑萃取法為主。

依據上述的說明，將本論文所設定的藻類生質柴油程序如下：

1. 開放式培養系統(渠道池)

→凝集採收→機械擠壓濃縮→鼓風乾燥→溶劑萃取 2. 密閉式的光生物反應器(垂直圓管)

→離心採收→機械擠壓濃縮→旋轉乾燥→溶劑萃取 3. 異營醱酵槽培養

→離心採收→機械擠壓濃縮→旋轉乾燥→螺旋擠壓提油

由於將藻油萃取出來後，經轉酯化反應生成生質柴油的技術相似，且 其經濟評估亦已成熟。因此，為簡化相關的評估程序，主要將以製成藻油 做為最終產品項目，分析其經濟效益。