目前在产业实践和环境研究领域的热点之一，是解决微藻水热液化生产生物质原油过程中含氮有机物含量过高的问题。由于水热液化所得的生物原油需要进一步精制优化，而如喹啉、吡啶等高氮浓度的杂环化合物会在精制过程中毒害催化剂，导致催化剂失活，给生物原油的精炼生产带来很大的困难。此外，由于高氮有机物与硫化物在生物原油的脱硫过程中存在竞争关系，也使得精炼时的脱硫效果大打折扣。虽然业界在处理氮相关的问题方面已有许多研究，但对水热液化过程中的整个氮反应通路还没有完整和系统的研究。
2022年3月7日，天津大学化工学院的副教授邵媛媛和她的同事一起在《化学科学与工程前沿》杂志上发表文章，建议研究在精炼过程中各类产品中的氮分布，并分析反应条件对氮分布的影响，以探索具体反应途径。
文献截图
根据邵媛媛教授的介绍，该项目以小球藻和螺旋藻为原料，综合考察了反应温度、停留时间和固体负载率对生物粗品收率、氮回收率和化学组成的影响，并且分析了水相中氮的分布。整个研究过程中，得出了一个重要的氮反应通路图。
这种浓缩的藻类黏液，可以在不到一小时的时间内转化为生物原油 | Flickr, Pacific Northwest National Laboratory - PNNL / CC BY-NC-SA 2.0（https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.0/）
论文的第一作者，天津大学化工学院的博士生鲍天翼详细阐述了实验结果：“我们发现生物原油中的高氮有机物主要有三种存在形式，分别是氮杂环化合物、酰胺和胺。这些化合物之间存在一定的转化关系，且在不同产物中的分配比例主要取决于反应条件。虽然实验中使用的两种藻类的化学成分相似，都属于高蛋白低脂微藻，但在生物原油与培养阶段的水相中，两者之间的氮含量和分布却有很大差异。”
实际上，在小球藻和螺旋藻蛋白质中，作为代表的氨基酸分别是亮氨酸和精氨酸。就化学结构而言，亮氨酸是一种中性氨基酸，而精氨酸是一种碱性氨基酸。“我们推测，氮在碱性氨基酸中会更倾向于进入培养液，并以水溶性的高氮有机物形式存在。” 这一实验结果表明，在生物原油的生产过程中，对于微藻的选择，特别是对内部蛋白质结构的分析，也将成为今后研究的重点之一。
参考文献
[2]https://www.eurekalert.org/news-releases/953268
编译：茵陈
编辑：靳小明
排版：尹宁流
题图来源：Flickr, Pacific Northwest National Laboratory - PNNL / CC BY-NC-SA 2.0（https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.0/）
研究团队
通讯作者邵媛媛：天津大学化工学院，副教授、博导
课题组主页http://chemeng.tju.edu.cn/cn/szdw?type=detail&id=360
第一作者鲍天翼：天津大学化工学院在读博士研究生
论文信息
发布期刊Frontiers of Chemical Science and Engineering
发布时间2022年03月07日
论文标题Nitrogen distribution in the products from the hydrothermal liquefaction of Chlorella sp. and Spirulina sp.
