微生物生物柴油:发动机性能和尾气排放

导言：

生物柴油是一种柴油，主要由甘油三酯（如豆油）、醇（如甲醇）和碱或酸催化剂制成。生物柴油是可再生的，通常比其他燃料对地球更有益，并且可以通过对现有发动机或燃料分配网络的微小修改来替代石油柴油。由于大多数生物柴油是由大豆等油籽作物制成的，因此生物柴油正在与食品生产公司竞争，需要优质的农田。目前没有足够的农作物来满足美国的燃料需求。然而，在这项研究中，产油微生物，如微藻、酵母和细菌被考虑用于生产生物柴油。研究人员研究了微藻生物柴油的特性、发动机性能和排放Chaetoceros股薄肌、酵母弯曲隐球菌，和细菌红球菌. 对生产的每种生物柴油的关键物理性能进行了研究，并与市售大豆生物柴油进行了比较。

设置：

来自每个微生物(微藻)的燃料Chaetoceros股薄肌、酵母弯曲隐球菌，和细菌红球菌)操作一台连接到涡流测功机（一种用于测量功率的装置）的两缸间接喷射柴油发动机。报告了每种微生物生物燃料的发动机马力和扭矩输出，并与柴油和大豆生物柴油的输出进行了比较。在3500转/分的稳定转速下，收集每种生物燃料空载时的关键排放数据，以便与石油柴油和大豆生物柴油的排放进行比较。环境温度读数是使用远地点热敏电阻(st - 100)并用电子显微镜测量了发动机缸体和涡流制动器的表面温度远地点红外辐射计（S1-121）.

结果:

通常用于生产生物柴油的植物油在脂肪酸组成方面可与之媲美，主要含有C16和C18脂肪酸。然而，微生物油可以有很大的不同，并且可能包含链长和结构都不同的不常见脂肪酸。从脂肪酸链长度来看，从酵母获得的生物柴油与大豆生物柴油最相似，C18脂肪酸衍生生物柴油占生物柴油的83%。

与化石燃料相比，生物燃料的一个重要缺点是其含氧量较高，这有助于降低能源密度。正如预期的那样，每种生物柴油的单位质量热值低于石油柴油（平均15%）。然而，与石油柴油相比，生物柴油的体积能量密度差异将单位体积的能量密度差异降低到大豆的6%，微藻的7%，酵母的8%，细菌的11%。能量密度的差异在柴油和生物柴油产生的功率和扭矩输出中非常明显。

最终，每种燃料产生的功率与燃料的体积能量密度直接相关。能量密度较高的燃料（如柴油）的功率输出高于能量密度较低的燃料（如细菌生物柴油）。观察到的每种燃料的扭矩输出遵循类似的趋势，能量密度最高的燃料获得最高的扭矩输出，能量密度最低的燃料产生的扭矩最小。由含油微生物产生的生物柴油的功率和扭矩输出表明，这些燃料能够像大豆生物柴油一样有效地运行。

结论:

微生物生产的生物柴油可以作为替代石油柴油和植物油生物柴油的有效燃料。与大豆生物柴油相比，由酵母、细菌和微藻制备的微生物生物柴油产生的功率和扭矩相似。与石油柴油相比，所有微生物和大豆生物柴油都减少了碳氢化合物和CO排放。这项研究表明，微生物衍生生物柴油在测试参数方面与大豆生物柴油具有可比性。未来广泛使用微生物油作为生物柴油的来源，需要在大规模培养、脱水和油提取方面取得进展。

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