利用微藻制备生物能源的研究进展
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利用微藻制备生物能源的研究进展郝国礼刘佳陈超李兴杰姜峰(唐山师范学院生命科学系唐山063000)摘要:随着全球范围内的能源需求不断增加,化石燃料日趋枯竭,环境污染日益严重,因此开发可再生、环保的替代燃料已成为经济可持续发展最重要课题之一。
微藻具有巨大的生物能源生产潜力。
本文结合目前能源微藻在藻种选育、影响微藻产油因素以及生产工艺方面的研究现状和微藻综合利用发展中存在的问题,综述了近年来各国在微藻能源开发方面的重要科研工作,以及微藻能源与低碳的关系,并对微藻能源开发的相关研究方向和进展进行了评述。
关键字:能源微藻;低碳;影响因素;工艺流程;综合利用Advances in production of bio-energy from microalgaeHao Guoli Liu Jia Chen Chao Li Xingjie Jiang Feng (Tangshan Teachers College, Department of Biological Sciences, 08 T echnical Class)Abstract:With the increasing demand of worldwide energy, depletion of fossil fuels, and the increasingly serious environmental pollution, the exploration of renewable and environmentally friendly alternative fuels has become one of the most important subjects of sustainable economic development .Microalgae has enormous potential for bio-energy production. In this paper, algae species selection, factors that affect the oil-production of microalgae, current situation of production process and problems in the development of utilization are all included to review the recent scientific effort of many countries in exploring microalgae. Furthermore, the relationship between microalgae energy and low carbon life, and direction and progress of microalgae-energy were also made a comment. Keywords: Energy Microalgae; low-carbon; Factors; Process; Utilization1前言世界经济的现代化,得益于化石燃料的开发与应用。
微藻生物柴油的现状与进展一、本文概述随着全球能源需求的持续增长和环境保护意识的日益加强,寻找可再生、环保的替代能源已成为全球科研和工业领域的热点。
微藻生物柴油作为一种新兴的绿色能源,其独特的优势与潜力正逐渐受到人们的关注。
本文旨在全面概述微藻生物柴油的当前发展状况、技术进步、应用前景以及面临的挑战,以期对微藻生物柴油的研究与应用提供有益的参考和启示。
文章将首先介绍微藻生物柴油的基本概念、特点及其作为可再生能源的重要性,然后重点分析微藻生物柴油的生产技术、产业链构建、市场应用等方面的现状与进展,最后探讨其未来发展趋势和可能遇到的问题。
通过本文的阐述,读者可以对微藻生物柴油有一个全面而深入的了解,为相关研究和产业发展提供有益的参考。
二、微藻生物柴油的基础知识微藻生物柴油是一种由微藻经过特定培养和处理过程后提取出的可再生能源。
微藻,作为一类微小的水生植物,具有生长迅速、光合作用效率高、生物量产量大等特点,因此被视为生物柴油生产的理想原料。
微藻生物柴油的生产过程主要包括微藻的培养、收获、油脂提取和生物柴油的合成等步骤。
在微藻培养阶段,需要选择适合的培养基和光照条件,以促进微藻的生长和油脂的积累。
收获阶段则采用离心、过滤等方法将微藻从培养液中分离出来。
油脂提取则利用有机溶剂或物理方法将微藻细胞内的油脂提取出来。
通过酯化或酯交换反应,将提取出的油脂转化为生物柴油。
与传统的化石柴油相比,微藻生物柴油具有可再生、环保、可持续等优点。
微藻生物柴油的原料来源广泛,生长周期短,不受地域限制,因此具有巨大的生产潜力。
微藻生物柴油的燃烧产物主要是二氧化碳和水,对环境影响小,有利于减缓全球气候变化。
微藻生物柴油的燃烧效率高,动力性能良好,能够满足现代交通工具的需求。
然而,微藻生物柴油的生产也面临一些挑战和限制。
微藻生物柴油的生产成本较高,主要包括微藻培养的成本、油脂提取和生物柴油合成的成本等。
微藻生物柴油的生产过程中会产生一些废弃物和废水,需要进行有效的处理和处置。
利用微藻热化学液化制备生物油的研究进展前言随着现代工业的飞速发展,大量化石能源消耗所带来的化石燃料紧缺和严重的环境污染问题已成为制约全球可持续发展的两大难题。
生物质能储量丰富,并且是唯一可以转化为液体燃料的可再生资源,现已逐渐成为国内外新能源研制和开发的热点。
而在众多的生物质中,微藻具有光合作用效率高、生物量大、生长周期短、环境适应能力强、易培养、脂类含量高、生长过程中可高效固定二氧化碳等特点,是制备生物质液体燃料的良好材料[1~5]。
利用微藻制备液体燃料在环保和能源供应方面都具有非常重要的意义,商业化前景良好[6,7]。
2007年, Williams[8]综合近年来的研究成果,指出微藻生物燃料的开发可以降低因使用化石能源给社会和环境带来的影响,将会成为未来生物燃料开发的趋势。
Ayhan Demirbas[9]则指出藻类即将成为最重要的生物燃料来源之一,微藻能源的广泛使用将会解决威胁全人类的全球气候变暖问题。
微藻热化学液化制备生物油技术将藻类转换成液体燃料的研究始于 20世纪 80年代中期,当时人们通常用溶剂萃取微藻中的脂类成分,分离得到油脂后进一步甲酯化或乙酯化生产生物柴油(萃取酯化法)。
该技术起步早,生产工艺相对成熟,所得油品质量好,使用性能与矿物石油基本相当,是目前国内外研究者以微藻为原料制备液体燃料最常用的实验室方法。
但萃取酯化法只能将微藻的脂类组分能源化,对原料脂类含量有较高要求,所得产物性能受脂类组成的影响很大,并存在生产步骤多、过程总体效率较低、能耗高等缺点,难以实现大规模工业化应用。
近年来,人们又研究采用热化学液化的方法将微藻转化为优质的生物油。
生物油是便于运输、存储的绿色燃料,经过精制可转化为替代石油的常规燃料。
生物油(由快速热解木材和微藻制备)与石油的部分典型属性值比较见表1[10]。
热化学液化方法预处理和生产过程简单、生产成本相对较低、转化率高,是实现藻细胞所有组分能源化,获得高产率绿色液体燃料的有效方法,对其进行深入研究,对于解决当前化石能源短缺和环境污染问题具有重要的现实意义。
藻类生物质能源的种类及开发利用研究随着经济的快速发展和人口的不断增长,全球能源消耗量日益增加,传统化石能源的储量日渐减少,能源危机愈演愈烈。
因此,寻找替代能源成为挑战,藻类生物质能源逐渐成为开发利用的热点。
本文将介绍几种常见的藻类生物质能源及其开发利用研究。
1.微藻生物质能源微藻是一类单细胞海洋植物,其生长速度快、生物量高、营养成分丰富、日照利用率高,具有很高的生物质能源潜力。
利用微藻生产生物燃料、生产高级生物材料、食品等都有着很广泛的应用。
研究表明,微藻可以通过复杂的培养方式获得更高的生物质量和更高的油脂产率。
此外,微藻脂肪酸组成单一,可以作为燃料的原料。
许多国家和地区正在投入巨资进行微藻利用技术的开发研究。
2.淡水藻生物质能源与微藻不同,淡水藻一般生长在湖泊、水库等淡水环境中,是一种丰富的水源生态系统。
淡水藻具有快速生长和适应性强的特点,是一种重要的生物质能源来源。
近年来,随着燃料价格的上涨,藻类生物燃料的研究逐渐走向淡水藻领域。
淡水藻的研究还包括其对废水和含有重金属的水的净化性,淡水藻可以吸收大气中的氮和磷,减轻水体中氮磷的浓度,从而使污染严重的水体得到净化。
3.海藻生物质能源海藻是生长在海洋环境中的多细胞藻类,是一种重要的海洋资源。
海藻生物质具有很广泛的应用前景:可以作为食品、化学原料、生物燃料等多个领域的材料。
其中,作为生物燃料的应用前景尤其广泛。
海藻生物质能源的开发研究主要有两个方面:一是海藻生物质能源的加工提取方法,二是海藻生长环境的调控技术。
海藻的取样与分离通常采用的是潜水或鱼网等方式,提取方法则根据海藻的特点选择理化方法。
海藻生物质能源的开发利用在很多国家已经有了实际应用。
如韩国,船舶燃料已经采用生物柴油和生物液化气,这些都是由海藻提取生物质能源得到的。
日本则大量投资海藻生物质能源研究,已有一些海藻生物燃料的生产企业,海藻成为日本生物燃料市场的主要来源之一。
总之,藻类生物质能源具有丰富的应用潜力和广阔的市场前景。
微藻的能源代谢分析与应用研究在当今的能源危机中,寻找可持续替代能源的研究变得越来越重要。
微藻作为一种优良的生物能源材料,具有发展前景。
而微藻的能源代谢分析及其应用研究,不仅能为解决能源难题提供新的思路,同时也有重要的实践意义。
一、微藻的代谢特征微藻是一类单细胞藻类,其特点是体积小,生长快,适应范围广,并且具有很多有利的生理特性。
微藻的代谢可以分为两种,即有氧代谢和厌氧代谢。
有氧代谢通常是指微藻在存在足够氧气时的代谢过程,其主要通过光合作用产生的ATP为微藻提供能量,同时产生许多重要的有机物,如蛋白质、脂质等等。
同时,有氧代谢也可以通过在细胞内对糖、蛋白质和脂质进行代谢,从而满足微藻生物体所需的能量和其他生命活动的需要。
相对于有氧代谢,厌氧代谢过程需要采用不同的代谢路径进行代谢,其主要方式是在缺氧的环境下进行ATP代谢。
此过程中,微藻主要利用其细胞质内储存产物,如淀粉、葡萄糖等等,进行能量合成和供应。
同时,厌氧代谢还可能针对一些特定的环境进行代谢途径的调整,以满足微藻的能源需求。
二、微藻的能源利用随着社会的发展和人类对能源的需求日益增长,人与能源利用之间的关系也变得越来越紧密。
而微藻又是一个理想的廉价替代能源资源,其多样的代谢路径提供了多种适合不同需求的生物能源。
在生物质能中,微藻主要通过生长发酵和热解两种方法进行能源利用。
其中,生长发酵主要利用微藻放置在适宜的培养液中,通过分解微藻细胞内的淀粉和蛋白质等有机物,产生糖分等发酵产物。
而在热解能源中,微藻被利用作为可替代的燃料,主要通过热解和气化进行。
此外,微藻还可以通过生物燃料方面的应用进行广泛利用。
利用微藻作为生物燃料材料,最常见的方法为将其进行油脂提取后,转化为柴油、生物酮或直接作为燃料。
近年来,微藻生物燃料的研究和应用得到了范围的拓展,利用微藻能够更为经济、环保地生产燃料。
三、微藻的应用价值在生物能源领域,微藻不仅在生产上具有极大的潜力,其在生态、医药、环境、食品等多个领域也有着广泛的应用前景。
高效利用微藻资源生产生物燃料技术研究1. 绪论微藻是一类微小的单细胞藻类生物,生长在水体中,通过光合作用进行光合碳固定和氧气释放。
近年来,随着对可再生能源的需求不断增长,微藻资源作为生物燃料的潜在来源受到了广泛关注。
高效利用微藻资源生产生物燃料技术研究已经成为当今能源领域的热点之一。
2. 微藻资源的潜力微藻具有生长周期短、生长速度快、含油量高等优点,适合用于生物燃料的生产。
与传统的能源作物相比,微藻的种植占地少、生长周期短,能够大幅提高能源生产的效率。
此外,微藻资源还可以有效地利用二氧化碳和污水等废弃物进行生长,具有良好的环境友好性。
3. 微藻生物燃料的生产路径微藻生物燃料的生产主要包括微藻培养、收获、油脂提取和转化为生物燃料等多个步骤。
在微藻培养阶段,需要控制好光照、温度、营养盐等生长条件,以促进微藻的生长和油脂积累。
之后,通过物理或化学方法将微藻收获,并提取其中的油脂,最终通过催化转化等技术将油脂转化为生物燃料,如生物柴油等。
4. 高效利用微藻资源的关键技术为了提高微藻生物燃料的产量和质量,需要研究和发展一系列关键技术。
其中,微藻菌种的筛选和改良、培养条件的优化、收获和提取油脂的技术以及燃料转化技术等都是影响微藻生物燃料生产效率的重要因素。
通过不断创新和完善这些关键技术,可以实现微藻资源的高效利用,提高生物燃料的生产效率和经济性。
5. 微藻生物燃料在能源领域的应用前景微藻生物燃料作为一种可再生清洁能源,具有广阔的应用前景。
在汽车燃料领域,生物柴油等微藻生物燃料可以作为传统石油燃料的替代品,减少对化石燃料的依赖,减少温室气体的排放。
此外,微藻生物燃料还可以应用于航空燃料、船舶动力等领域,为我国能源结构的转型升级提供重要支撑。
6. 结语随着能源问题和环境问题日益凸显,高效利用微藻资源生产生物燃料技术的研究具有重要的理论和实践意义。
未来,随着技术的不断创新和完善,微藻生物燃料将成为我国能源领域的重要组成部分,为推动可持续发展和建设资源节约型社会做出重要贡献。
海洋微藻生物技术的研究现状与进展王颖新生技0811 0820212132摘要:微藻是一类在陆地、海洋分布广泛,营养丰富、光合利用度高的自养植物,细胞代谢产生的多糖、蛋白质、色素等,使其在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。
本文简要综述了海洋微藻生物培养技术的研究现状,并对其应用前景进行了展望,现代高新技术为海洋微藻的研究开发利用和产业化提供了更广阔的前景。
关键词:微藻、成分、培养技术、应用微藻是指一些微观的单细胞群体,是最低等的、自养的释氧植物。
它是低等植物中种类繁多、分布极其广泛的一个类群。
无论在海洋、淡水湖泊等水域,或在潮湿的土壤、树干等处,几乎在有光和潮湿的任何地方,微藻都能生存。
海洋微藻是海洋生态系统中的主要初级生产者 ,种类多 ,繁殖快 ,在海洋生态系统的物质循环和能量流动中起着极其重要的作用。
近几十年来 ,随着现代生物技术的应用 ,分离鉴定手段的提高 ,遗传工程、基因工程等的迅猛发展 ,人类对海洋微藻的研究开发已进入一个崭新的时期。
由于海洋微藻营养丰富 ,富含微量元素和各类生物活性物质 ,而且易于人工繁殖 ,生长速度快 ,繁殖周期短 ,所以在医药、食品工业、环境监测、生物技术、可再生能源等方面具有广阔的应用前景。
1微藻中的多种成分微藻种类繁多,微藻细胞中含有:蛋白质、脂类、藻多糖、β-胡萝卜素、多种无机元素(如Cu,Fe,Se,Mn,Zn等)等高价值的营养成分和化工原料。
微藻的蛋白质含量很高,是单细胞蛋白(SCP)的一个重要来源。
微藻所含的维生素A、维生素E、硫氨素、核黄素、吡多醇、维生素B12维生素C、生物素、肌醇、叶酸、泛酸钙和烟酸等增加了其作为SCP的价值。
藻中类胡萝卜素含量较高,具有着色和营养的作用,可用来防治癌症、抗辐射、延缓衰老,增强机体免疫力等生理作用。
化学合成均为反式的β-胡萝卜素,对人体有致癌、致畸的作用,而顺式异构体在抗癌、抗心血管疾病功能比全反式异构体高,藻粉中β-胡萝卜素含量高达14%。
微藻在能源领域的应用前景随着气候变化的加剧和化石燃料的污染问题日益严重,全球能源需求的高速增长和清洁能源的需求的上升趋势也变得越来越重要。
而能源领域中的微藻因其高效、低成本和可持续的优点而成为了一个备受关注的研究课题。
本文将结合微藻在能源领域中的应用,对其应用前景进行了探讨。
第一章微藻微藻是一种生长在水中的单细胞藻类,其体积主要为5-50微米。
微藻的生长速度非常快,有些微藻在合适的环境下可以以每日增长100%以上的速度生长。
微藻富含蛋白质、氨基酸、必需脂肪酸、多糖、叶绿素和胡萝卜素等营养物质,这些特性是其在能源领域中被广泛研究的主要原因。
第二章微藻在能源领域中的应用2.1 生物燃料微藻的生长速度快,其油脂含量高,可以作为生物柴油、生物汽油、生物天然气、生物液化气等各种生物燃料的原料。
由于其高能效和高据点温度,微藻油脂被认为是最具潜力用于燃料生产的生物质资源之一。
2.2 生物质电力微藻的生物量非常丰富,可以通过发酵或气化等方式制备生物质发电。
利用微藻种植,收集微藻产生的有机物质,可以通过氧化还原反应将其转化为电能。
2.3 二氧化碳治理微藻可以利用太阳能、二氧化碳、水等资源进行光合作用,如此能将二氧化碳收集并固定在有机质中,这对节省能源和减少环境污染起到了重要作用。
MICROCARB与ASPNET等研究项目都是目前微藻领域中正在进行的有关微藻固碳的研究项目。
2.4 污水处理及生物膜技术微藻作为一种脱氮脱磷微生物,其钾、钙、镁等等有机物质可以对污水中的污染物质发生化学反应,因此可以应用于污水处理领域。
与此同时,微藻还能够通过光合作用,产生氧气和二氧化碳,这对提高污水处理能力和改善废水排放质量起到了重要作用。
第三章微藻在能源领域中的未来发展趋势随着科技的发展和社会的进步,减少人类对自然的依赖趋势不可避免。
在未来,微藻作为一种富含多种营养成分的单细胞生物,其在生物能源和中间产物领域中的应用前景广阔。
微藻作为一种可持续发展的能源来源,其可以成为自然、环保、可持续的生产供应链。
利用微藻制备生物能源的研究进展郝国礼刘佳陈超李兴杰姜峰(唐山师范学院,生物技术,唐山063000)摘要:随着全球范围内的能源需求不断增加,化石燃料日趋枯竭,环境污染日益严重,因此开发可再生、环保的替代燃料已成为经济可持续发展最重要课题之一。
微藻具有巨大的生物能源生产潜力。
本文结合目前能源微藻在藻种选育、影响微藻产油因素以及生产工艺方面的研究现状和微藻综合利用发展中存在的问题,综述了近年来各国在微藻能源开发方面的重要科研工作,以及微藻能源与低碳的关系,并对微藻能源开发的相关研究方向和进展进行了评述。
关键字:能源微藻;低碳;影响因素;工艺流程;综合利用Advances in production of bio-energy from microalgaeHao Guoli Liu Jia Chen Chao Li Xingjie Jiang Feng (Tangshan Teachers College, Department of Biological Sciences, 08 Technical Class)Abstract:With the increasing demand of worldwide energy, depletion of fossil fuels, and the increasingly serious environmental pollution, the exploration of renewable and environmentally friendly alternative fuels has become one of the most important subjects of sustainable economic development .Microalgae has enormous potential for bio-energy production. In this paper, algae species selection, factors that affect the oil-production of microalgae, current situation of production process and problems in the development of utilization are all included to review the recent scientific effort of many countries in exploring microalgae. Furthermore, the relationship between microalgae energy and low carbon life, and direction and progress of microalgae-energy were also made a comment. Keywords: Energy Microalgae; low-carbon; Factors; Process; Utilization1研究背景世界经济的现代化,得益于化石燃料的开发与应用。
然而,由于人们的过度开采,化石燃料终将会枯竭。
化石燃料的利用,也造成环境的严重污染,因此,清洁的可再生能源的开发成为了各国研究的重点, 目前专家学者研究的主要范围包括风能、水能、太阳能、生物能源等。
根据国际能源总署统计,生物能源是目前最被广泛使用的可再生能源。
生物质能是绿色植物通过叶绿体将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。
生物能源是可再生能源的一种,它具有潜在大规模替代汽油和柴油的可能性,因此一直是国内外研究的热点。
到目前为止,生物能源的发展已经经历了三代[1]。
第一代生物能源是以玉米为主要原料生产乙醇。
第二代生物能源以秸秆、枯草等非粮作物中的纤维素为主要原料,生产乙醇、纤维素乙醇和生物柴油等。
第三代以产油微生物为主,其中又以海水微藻的研究最多。
某些微藻因含油量高、易于培养、单位面积产量大等优点,而被视为新一代的、甚至是唯一能实现完全替代石化柴油的生物柴油原料[2]。
René Wijffels 和 Maria Barbosa预测,藻类可能在未来的10-15年中成为燃料给料的一个重要的来源[3]。
微藻生物质与能源植物相比,其具有光合作用效率高、生长周期短、生物质产量高的优势。
在同样条件下,微藻细胞生长加倍时间通常在24h内,对数生长期内细胞物质加倍时间可短至3.5h,生物质生产能力远远高于陆地能源植物。
就单位面积的产油量计算,微藻产油可达陆地油料作物产油量的30倍。
微藻还可以利用盐碱地、沙漠、海域来养殖,存在不与粮争地及不与人争粮的巨大优势。
获得大量的微藻生物质是微藻生物能源发展的首要前提,而优良的微藻种质是提高微藻生物质产量、降低原料成本的关键。
产油量较高的藻类含油量占干重的比例分别是小球藻(28%-32%)、葡萄藻(25%-75%)、三角褐指藻(20%-30%)、杜氏盐藻(23%)等[4]。
2微藻与低碳随着工业的快速发展,CO2的排放量猛增,减排CO2已经成为全世界最为关注的焦点和亟待解决的全球性问题,我国已经正式签署《京都议定书》,并承担减少CO2排放的义务。
目前,国内外对CO2减排所采用的方法主要有海洋深层储存法、陆地蓄水层(或废油、气井)储存法和化学试剂处理的方法,但这些方法有可能对地下水、海洋生物圈以及气候等方面具有破坏作用,而且成本也太高。
从可持续发展的角度来看,利用微藻实现CO2的减排符合自然界环保、经济、彻底的循环模式。
因此藻类制备生物燃料也成为了一种CO2减排及利用的新方式。
陈明明等人利用诱变育种技术对用来固定CO2的微藻进行育种,获得耐受高CO2浓度、可高效固定CO2的斜生栅藻突变株WUST-04,并成功的在5 L的光生物反应器中初步研究了该微藻的固碳工艺[5]。
随着这方面的研究成果的不断发展,微藻固碳产油技术必定成为将来CO2减排的主要途径。
3影响微藻生长及油脂积累的主要因素3.1营养条件国内外的大量研究表明正常情况下,来自不同种类的产油微藻大多数油脂产率较低。
在营养胁迫条件下,细胞分裂停止而细胞继续积累油脂,积累的油脂可达细胞干重的 35%-70%[6]。
Botryococcus braunii在氮饥饿压力下其油脂含量可从46%增加到54%[7];Dunaliella salina在适度盐度胁迫下,油脂含量可以从60%提高到70%[8];而小球藻在高铁离子浓度胁迫下,中性脂含量也可提高到56.6% [9]。
Si缺乏会导致新吸收的碳更多的用于脂类合成,并且之前吸收的碳逐渐由非脂类化合物转化成脂类[10]。
虽然营养胁迫可能会增加微藻油脂的含量,但会使细胞总数及培养液油脂产率减少,因此,Benemann等建议采用分阶段的办法,微藻首先在没有限制条件的情况下生长,待微藻生长到稳定期后,然后在胁迫条件下培养[11]。
此法虽然一定程度上限制了微藻生长速率,但使微藻积累了营养物质,因而并不减少生物量。
3.2温度温度对油脂的积累的影响是随藻种不同而不同的,并且影响的变化也是不一致的。
近些年来温度对微藻积累油脂的影响的研究不是很多,李文权等人研究表明温度对微藻的脂肪酸组成及其不饱和度影响差别较大,随着温度的升高,球等鞭金藻、盐生杜氏藻、三角褐指藻TPUFA百分含量下降,TMUFA和TSFA百分含量提高; 而小球藻的TPUFA、TMUFA百分含量和脂肪酸平均双键数随温度上升先减少后增大,于20℃左右有最小值.TSFA百分含量则是先增加后降低[12]。
由于温度低会导致微藻的生物量减少,从而影响PUFA的总产量,所以,在生产过程中先将微藻在最适温度下培养一段时间,再转入低温中使其积累较高的PUFAs[13]。
3.3光照光照与微藻积累油脂的关系也是因藻种不同而不同,大多数微藻在低光照条件下EPA有最大值,而DHA的含量随光强的增加而减少[14]。
近几年国内的学者研究结果也有与上述相符,廖启斌等报道三角褐指藻和小球藻总多不饱和脂肪酸含量随着照度的增加呈下降趋势[15]。
而孙丽芹等报道一定范围内高光照有利于总不饱和脂肪酸(TUFA)的积累,尤其有利于二十二碳六烯酸(DHA)和亚麻酸含量的增加,但是过高的光照反而不利于不饱和脂肪酸含量的增加[16]。
4微藻产油研究方法综述图1 微藻能源生产流程Figure 1 Process of the energy production from microalgae4.1产油微藻的选育1978-1996年,美国能源部通过国家可再生能源实验室启动的一项利用微藻生产生物柴油的“水生生物种计划”,从3000余种微藻中筛选出300多种油脂含量较高的微藻[17]。
1990-2000年,日本国际贸易和工业部资助了一项名为“地球研究更新技术计划”的项目,耗资近3亿美元,分离出10000多种微藻,并筛选出多株耐受高CO浓度和高温、生长速度快、能形成高细胞密度的藻种。
近年来,以中国科2学院各研究所为代表的相关研究机构在藻种的筛选领域已开展了大量的工作,目前筛选出富油富烃微藻66株。
产油微藻大多是生长在海洋,要从海洋中得到一株高产油脂的微藻首先要进行微藻的分离和纯化。
微藻分离的几种常用方法有样品系列稀释法、水滴分离法、微吸管分离法、固体培养基分离法等[18]。
对微藻细胞中产油量的定性定量分析研究,有些专家提出了用尼罗红进行染色分析[19]。
随着近几年研究的深入,郑晓东等人发明了一种快速筛选高油脂含量微藻的方法,在96孔板上用不同培养基种类和浓度条件对水样进行分离培养,采用酶标仪检测490nm处的吸光值来快速反应藻类的生长情况,采用荧光染料尼罗红进行染色检测藻类体内的油脂的含量,最后筛选出生长速度快、含油量高的微藻[20]。
对藻株进行诱变筛选是获得优良藻种的另一条途径。
向文洲等通过对绿球藻进行诱变,不但提高了其在极端适应条件下的生长速率,而且使其在未充分诱导条件下的含油量达到了46%[21]。
随着藻类生物学相关研究的不断深入,利用现代分子遗传技术对藻株进行遗传改造已成为可能。
迄今为止,虽然转基因藻类的商业应用还未见报道,但有几个基因工程藻类已经展现出了初步的应用前景。
如美国选育的转 ACCase基因硅藻藻株Cyclotella cryptica和Navicula saprophila。
4.2微藻的培养微藻培养技术是影响微藻生物质合成速率的另一关键因素。
目前藻类培养主要包括自养和异养两种方式,其中以自养为主,也有很多开展微藻异养培养的研究。
光自养培养采用的反应器主要有两大类:一类是开放式光生物反应器,即开放池培养系统;另一类是封闭式光生物反应器,包括水平池和倾斜池等。