利用微藻技术减排二氧化碳的研究进展

第一作者:左魁昌,男,1988年生,本科,研究方向为藻类的资源化利用。

#通讯作者。

*国家水体污染控制与治理科技重大专项(No.2008ZX07012 005);淡水生态与生物技术国家重点实验室开放课题(No.2008FB006);中华环境保护基金会T OT O 水环境基金资助项目;华中科技大学自主创新研究基金资助项目(No.M 2009034)。

藻类在环境保护中的作用及其资源化利用研究进展*左魁昌 左椒兰# 胡智泉 朱菁萍(华中科技大学环境科学与工程学院,湖北 武汉430074)摘要 作为地球上最庞大的生物群体,藻类在环境保护中具有重要意义。

主要述评了藻类在固定二氧化碳、去除有毒有害物质、去除难降解有机物、吸附重金属等方面的作用,并从制油,提取色素、藻胆蛋白、生理活性物质等方面评价了藻类的资源化用途,最后对其资源化利用的未来研究方向进行了展望。

关键词 藻类 环境保护 资源化利用The role of algae in environment protection and its resource utilization ZUO K uichang ,ZUO J iaolan ,H U Zhiquan,ZH U J ingp ing.(College of Envir onmental Science and E ngineer ing ,H uaz ho ng Univer sity of S cience and T echnol ogy ,W uhan H ubei 430074)Abstract: A s the mo st eno rmous living or ganisms on t he planet,algae pla yed an import ant ro le in global env i r onment pr otectio n.In t his paper,the pathw ay of alg ae in environment pro tect ion w as intr oduced,including the fix a t ion of carbon dio x ide,remov al of poiso ns or to x ins components,and adsor pt ion of heav y metals.T he methods o f a lg ae resource utilization wer e also summarized,such as the producing o il,the ex tr act ion useful substance and so on.F ina lly,the ho tspot s and future dir ect ion of algae r eso ur ce utilizatio n w ere pr ospected.Keywords: alg ae;envir onmental prot ection;utilization藻类种类繁多,形态各异,目前已知的有30000多种。

以微藻为原料的第三代生物燃料的研究概况摘要温室效应与石化能源紧缺已成为全球问题，生物燃料作为一种可再生且环境友好的替代能源受到人们的普遍关注。

不少微藻油含量高，环境适应性强，净碳值几乎为零，是第三代的生物燃料最重要的原料之一。

本文综述了目前海藻在生产生物燃料过程中的优势、培养方法、技术概况等，提出了目前存在的问题及未来的发展期望。

关键词：微藻;生物燃料;培养方法;转化技术AbstractBiofuel is payed more and more attention as a kind of renewable and environmentally friendly alternate energy source as global warming and fossil energy shortage are becoming global problems. Many microalgaes have higher oil content, better enironmental adaptation and net carbon value is almost to zero. It's the most important raw material of the third generation biofuel. In this article, the advantages of the process of microalgaes' producing biofuel at present, the training method and the outline of technology is reviewed in this article. The problems exists now and the future prospect are proposed as well.Key Words:Microalgae;Biofuel;Training;Method;Transforming Technology1 前言20世纪90年代以来，以燃料乙醇和生物柴油为代表的第一代生物质能得以发展。

微藻营养方式的研究进展作者：张文蕾来源：《中国科技博览》2016年第14期[摘要]全球的能源形式日渐严峻，未来替代能源需求迫切，微藻生物能源具有很好的发展前景。

微藻的大规模培养是目前研究的重点，采用兼养的方式效果显著，但并非所有微藻均可兼养，主要原因在于微藻自身和外源有机物选择。

随着技术的不断发展微藻生物能源必将成为能源领域的主角。

[关键词]微藻；兼养能源中图分类号：S968.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0291-01随着化石能源的日渐枯竭，全球的能源危机日益加剧，目前已发生了多场以石油掠夺为目的的战争，世界安全局势因能源危机而日益紧张。

与此同时，化石能源的利用所造成的环境污染不断加剧，特别是近年来由于煤炭燃烧和汽车尾气排放的增加，雾霾的出现愈发频繁。

因此，对清洁可持续替代能源的开发迫在眉睫。

目前的清洁能源有天然气、氢气和乙醇汽油等，这些替代能源主要由作物秸秆等材料经发酵制得，因此对农业生产的依赖比较强，而现在由于城市的发展和土壤污染可用耕地面积日益减少，使得这些能源的开发利用受到很大的制约。

我们生活的地球约三分之一的面积为海洋，海洋中蕴含着巨大的生产力。

因此，人类社会未来发展的方向必然是海洋，未来能源的开发也将来自于海洋。

海洋藻类特别是海洋微藻是主要的生产者，也是未来能源生产的主要利用对象。

1.微藻营养方式的研究目前对利用进行微藻生物能源生产的研究已有许多报道，研究主要集中在探索微藻产生如氢气、甲烷和油脂等代谢产物的机理和提高代谢产物产量的方法上。

无论想要获得哪种微藻代谢产物均需要对微藻进行大规模培养，微藻的生物量通常与其代谢产物的量呈正相关，因此微藻的培养是进行一切其它研究的起点和重点。

微藻具有多种不同的营养方式，大多数是以光合自养的形式生长，也有部分藻具有利用外加有机物进行异养生长的能力。

对于大规模的工业培养，采用光合自养方式不利于获得大量的微藻生物量这主要是由于当微藻细胞密度达到一定程度时会阻挡光的照射引起光能限制。

微藻固定利用燃煤烟气co2的产业工程示范全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：微藻固定利用燃煤烟气CO2的产业工程示范随着全球工业化进程的加快和人们对环保意识的日益增强，大气中二氧化碳（CO2）排放量的增加已成为当今社会面临的严重问题之一。

燃煤是目前全球主要的能源来源之一，然而燃煤燃烧会释放大量的CO2，加剧全球温室效应和气候变化。

如何有效地减少燃煤烟气中的CO2排放已经成为各国政府和科研机构关注的重要课题。

微藻是一类具有高效吸收CO2能力的微生物，通过光合作用将CO2转化为有机物质。

利用微藻固定和利用燃煤烟气中的CO2，不仅可以降低燃煤燃烧对环境的影响，还能将CO2转化为有益物质，实现资源化利用。

微藻固定利用燃煤烟气CO2的产业工程示范成为了一个备受关注的领域。

一、技术原理微藻固定利用燃煤烟气CO2的技术原理主要包括两个方面：一是利用微藻对CO2进行光合作用固定和转化；二是将固定的CO2转化为生物质或高附加值化合物。

1.微藻固定CO2微藻是一类单细胞藻类生物，具有高效的光合作用能力。

在适当的生长条件下，微藻可以吸收大量的CO2，并将其转化为有机物质，同时释放氧气。

通过将微藻培养在含有燃煤烟气CO2的培养基中，可以实现微藻对CO2的高效吸收和利用。

2.生物质生产固定的CO2可以被微藻利用合成生物质，如脂肪酸、蛋白质等。

这些生物质不仅可以用作食品、饲料等用途，还可以作为生物燃料和化工原料，实现资源的有效利用和再次循环利用。

二、示范项目为了验证微藻固定利用燃煤烟气CO2技术的可行性和经济效益，建设一座示范工程是非常必要的。

该示范项目应包括以下几个方面：1.选址规划示范项目应选址在一个工业区域的燃煤电厂附近，以确保充分利用燃煤烟气中的CO2资源。

示范项目应与当地政府和相关企业进行合作，实现资源共享和互惠共赢。

2.建设规模示范项目的建设规模应适中，既能保证充分验证技术的可行性，又能降低建设和运营成本。

建设规模主要包括微藻培养池、CO2收集系统、生物质转化设备等。

海洋微藻羟基自由基固碳-储碳技术研究引言：随着全球气候变化日益严重，寻找有效的碳汇技术成为了全球关注的焦点之一。

海洋微藻羟基自由基固碳-储碳技术作为一种潜在的碳汇途径，引起了科学家和环保专家的广泛关注。

本文将重点探讨海洋微藻羟基自由基固碳-储碳技术的研究进展、原理和应用前景。

一、海洋微藻的固碳能力海洋微藻是一类微小的单细胞生物，广泛分布于海洋中。

它们通过光合作用吸收二氧化碳，并将其转化为有机物质，同时释放氧气。

研究表明，海洋微藻具有较高的固碳能力，是重要的自然碳汇之一。

其中，一种重要的固碳机制就是通过羟基自由基的介导，将二氧化碳转化为有机碳。

二、羟基自由基的形成机制羟基自由基（·OH）是一种高度反应性的氧化物，具有强氧化能力，可以与二氧化碳发生反应，并将其转化为有机碳。

羟基自由基的形成主要依赖于光解反应和光化学反应。

在光解反应中，太阳光能被微藻吸收后，激发微藻中色素分子的电子跃迁，形成激发态的色素分子。

随后，这些激发态色素分子会与水分子发生反应，产生羟基自由基。

在光化学反应中，微藻中的色素分子与光敏剂反应，也可产生羟基自由基。

三、羟基自由基固碳-储碳技术原理羟基自由基固碳-储碳技术主要包括两个步骤：固碳和储碳。

在固碳过程中，海洋微藻通过光合作用吸收二氧化碳，并产生羟基自由基。

这些羟基自由基通过与二氧化碳反应，将其转化为有机碳。

在储碳过程中，固定的有机碳通过微藻的生物合成作用被转化为脂肪酸、蛋白质等有机物质，以及微藻细胞本身。

这些有机物质和细胞可以长期储存在海洋中，成为碳的长期储存形式。

四、技术应用前景海洋微藻羟基自由基固碳-储碳技术具有广阔的应用前景。

首先，该技术可以有效减少二氧化碳的排放，降低温室气体的浓度，缓解全球气候变化。

其次，通过海洋微藻的固碳作用，可以促进海洋生态系统的健康发展，提高海洋生物多样性。

此外，海洋微藻还可以作为生物质能源的重要来源，用于生产生物柴油、生物乙醇等可再生能源，实现碳中和。

济效益2023-11-06CATALOGUE目录•引言•微藻生物柴油技术概述•微藻生物柴油固碳减排分析•微藻生物柴油经济效益分析•微藻生物柴油技术应用前景•研究结论与展望01引言研究背景和意义全球气候变化由于人类活动导致大量温室气体排放，全球气候变暖问题日益严重。

生物柴油产业生物柴油产业是替代传统石油能源的重要领域，而微藻生物柴油具有较高的固碳减排潜力。

研究意义研究微藻生物柴油的固碳减排和经济效益对推动可再生能源发展和应对气候变化具有重要意义。

010302研究目的和方法研究目的本研究的目的是评估微藻生物柴油的固碳减排效果和经济效益，为相关政策制定和企业决策提供科学依据。

研究方法本研究将采用文献综述、实验研究和经济分析等方法，综合分析微藻生物柴油的固碳减排效果和经济效益。

02微藻生物柴油技术概述微藻生物柴油技术定义与原理微藻生物柴油技术是一种利用微藻细胞通过光合作用吸收并固定大气中的二氧化碳，同时生产生物柴油的技术。

其原理是基于微藻细胞内的脂类物质，通过一定的工艺条件，将脂类物质转化为生物柴油。

微藻生物柴油技术目前正处于研发阶段，尚未实现大规模商业化应用。

然而，近年来在技术研发和政策支持方面取得了一定的进展，一些科研机构和企业正在积极探索其应用潜力。

微藻生物柴油技术发展现状VS微藻生物柴油技术优势与挑战02具有固碳减排、减缓气候变化的作用。

03同时生产生物柴油，有助于替代传统化石燃料，降低碳排放。

微藻生物柴油技术优势与挑战•微藻生长速度快，适应性强，可利用废弃土地或海水进行养殖。

微藻生物柴油技术优势与挑战挑战技术仍处于研发阶段，尚未完全成熟。

生产成本较高，需要进一步降低成本才能实现大规模应用。

微藻养殖过程中可能出现营养物质不足、病毒侵害等问题，需要加强风险管理。

03微藻生物柴油固碳减排分析微藻生物柴油的碳足迹远低于传统柴油。

在生产过程中，微藻生物柴油的碳排放量比传统柴油低约80%。

微藻生物柴油的生产过程不需要像传统石油提炼过程中那样使用大量的能源和水资源，因此有助于减少能源消耗和节约水资源。

每日科普微藻“吃掉”二氧化碳，产出“生物柴油”二氧化碳过度排放是全球气候变暖的罪魁祸首之一，怎么减少大气中的二氧化碳？比如，能不能把二氧化碳“吃掉”？还别说，有一种古老的生物就有这种好胃口，它们不仅可以捕食大气中的二氧化碳，还能利用二氧化碳生产“生物柴油”，成为我们利用自然规律实现固碳减排、碳中和的得力助手。

一呼一吸间，离不开的小小微藻微藻（microalgae）是细小藻类群体的总称，属于单细胞生物。

微藻是浮游植物，通常存在于淡水和海洋系统中，在陆地系统也有分布，它们体积很小，从几微米到几百微米不等，通过肉眼难以捕获到。

微藻单独存在或者以群体形式存在于环境中。

与高等植物不同，微藻没有根、茎、叶组织构造。

它们特别适应以黏力为主导的环境中。

当然在其他极端环境也会有发现，比如螺旋藻是最耐碱的生物，在pH 值11以上的环境也能存活。

微藻体内含有叶绿体，意味着它可以进行光合作用。

另外，部分微藻细胞体外有细胞壁，可以起到保护作用，还有部分微藻表面具有鞭毛，可以帮助其在水中游动。

微藻有原核微藻和真核微藻两大类。

目前我国学者一般将藻类分为11门：蓝藻、红藻、隐藻、甲藻、金藻、黄藻、硅藻、褐藻、裸藻、绿藻、轮藻。

如下图所示，微藻的形状奇奇怪怪，有球状、三角状、椭圆状、星状，以及其他不规则形状。

另外，微藻体内还含有各种色素，比如雨生红球藻体内含有的虾青素，使得其颜色为红色。

种类繁多的微藻构成了一个奇特的小世界。

奇形怪状的微藻微藻是自然生态系统中的重要组成部分，在物质循环过程中发挥着重要作用。

比如微藻体内具有光合色素（叶绿素等），能高效地利用光能、二氧化碳和水进行光合作用，产生氧气并合成碳水化合物，与其他光合细菌一起为食物链上游端生物提供营养，并且微藻本身也可以利用二氧化碳以光营养的方式生长。

微藻能够进行光合作用对地球上的生命非常重要，可别小瞧了这个过程，地球的大气氧气中约有一半都是靠这些微藻进行光合作用产生的。

“吃”的是二氧化碳，挤的是“生物柴油”让我们“文艺复兴”回到2013年的电影《泰囧》，影片中，徐峥给王宝强展示了一种叫做“油霸”的液体，“你去加油站加油，加到一半，滴几滴'油霸’，油箱自动涨满”。

微藻碳捕捉技术的研究与发展作者：曾存，胡以怀，李凯，方云虎，张陈，许聆琳【转载】来自：《能源与环境》时间：2020-04-200引言随着全球范围内能源逐渐枯竭，能源危机和温室效应问题会越来越突出。

有数据表明:到2008年止，全世界因使用燃料产生的co2总量已达到293.81亿t,2010年更是突破到306亿t，而煤炭作为主要燃料能源，每年煤炭碳排放所占比重更是达到了42.9%。

现有处理co2的技术主要包括化学、物理以及生物三个方面，其中化学法是不合理、不科学的处理方法，这里不做讨论;物理法主要是指碳捕捉和封存技术;生物法则通过植物的光合作用吸收CO2。

在中国，减少CO2排放主要是通过提高能源利用效率、发展可再生能源、碳捕捉与封存技术实现。

但是，国际能源组织曾指出，通过提高能效和利用可再生能源来减缓全球温室效应潜力有限，解决温室气体的主要措施还是碳捕捉和封存技术(carbon captureand storage,CCS)。

然而，CCS技术主要应用于处理电厂废气，而且对封存的地质要求很高，容易造成“二次污染”。

利用生物法进行碳排放控制有较大潜力，在众多的生物中，微藻的光合效率较高，可以吸收大量的co2，亦能够提取生物柴油，缓解能源危机，因此成为目前人们利用生态解决全球温室效应，缓解能源紧张趋势的较佳选择。

1、CCS技术CCS是现代火电厂处理CO2的主要手段，它是先将CO2从工业或相关设备排放的废气中分离出来，再输送至封存地点，与大气进行长期隔绝的过程。

一般来讲，CCS技术包含捕捉、运输和封存三个环节。

捕捉环节可以通过三种方式实现:燃烧前捕捉、燃烧后捕捉以及富氧燃烧a。

图1为碳捕捉的概念图5。

燃烧前捕捉是在燃料燃烧之前进行分离处理为H2和CO，然后采用H2作为燃料避免产生CO2。

这种捕捉方式提高了燃料的热值，但是技术成本较高，不适合商业推广。

富氧燃烧是现代控制CO2排放的另一大途径，化石燃料在纯氧或是富氧的环境中燃烧时，其产物一般为水蒸气和CO2，通过冷凝处理可以有效地将CO2分离出来，但是这种碳捕捉方式对氧气要求很高且有杂质产生，不利于收集纯净的CO2.由于燃烧前捕捉技术和富氧燃烧技术的成本较高，大多数电厂仍采用燃烧后捕捉技术，这种技术是先通过吸附法、吸收法、低温法以及膜系统法这四种工艺将废气中的CO2分离出来，再将提纯后的CO2进行压缩、输送以及储存。

第32卷第4期武汉科技大学学报Vol.32,No.42009年8月Journal of Wuhan University of Science and Technology Aug.2009收稿日期:2009 04 10基金项目:湖北省自然科学基金资助项目(2008CDB354);武汉市青年科技晨光计划资助项目(200750731288). 作者简介:陈明明(1983 ),女,武汉科技大学硕士生.E mail:ch enmm 1213@利用微藻技术减排CO 2的研究陈明明1,杨忠华1,吴高明2,李轩科1,袁观明1(1.武汉科技大学化学工程与技术学院,湖北武汉,430081;2.武汉钢铁(集团)公司安全环保部,湖北武汉,430080)摘要:利用诱变育种技术对用来固定CO 2的微藻进行育种,获得耐受高CO 2浓度、可高效固定CO 2的斜生栅藻突变株WU ST 04,其最适宜生长的CO 2浓度由诱变前的5%提高到诱变后的15%。

在5L 的光生物反应器中初步研究了该微藻的固碳工艺。

结果表明,在适宜的CO 2浓度下,微藻的CO 2固定效率提高了17.5%,最大CO 2固定效率达1.846g/d L 。

关键词:CO 2减排;CO 2固定;微藻;斜生栅藻;紫外诱变中图分类号:X511;X172 文献标志码:A 文章编号:1674 3644(2009)04 0436 05CO 2减排已成为当前各国政府、企业界、学术界关注的焦点之一。

京都议定书!对各国承担CO 2减排的义务进行了明确规定。

目前,欧美等国家已经开始征收CO 2排放税,严格管理与控制其排放[1]。

我国已经正式签署 京都议定书!,并承诺承担减排义务,提出到2010年底将实现减少温室气体排放9.5亿吨的目标[2]。

目前主要的碳减排技术有两类:∀CO 2的物理固存,主要为地质封存;#通过化学或生物转化达到对CO 2的固定。

物理固存是一种相对容易实现的技术,但存在合适的封存地质条件不易取得、需要纯的CO 2等因素的限制[3]。