[生物学]微藻生物能源.pptVIP

过去所开展的微藻光自养培养研究，大多关心具有营养及生物活性的物质，很少关注藻细胞内的油脂，仅有少量研究涉及藻细胞内的多不饱和脂肪酸。 过去大多从事微藻生物技术研究的人近年来及时转向从事微藻生物柴油方面的研究工作。这些人大多从事生物学研究及敞开式培养，仅有少数课题组是从生化工程角度开展微藻培养及光生物反应器方面的研究。 从生物柴油角度开展能源微藻藻种筛选及光自养培养技术研究，仅是近年来的事，目前大多处于实验室阶段。 在国际上最早从事微藻生物柴油研究工作的是清华大学吴庆余教授课题组，主要是通过异养培养小球藻获得生物柴油。 异养培养微藻生产生物柴油存在二大不足：一是成本高且难以和产油微生物竞争，二是失去了光自养培养微藻生产生物柴油的优点（如不仅不能固定CO2反而会排放出CO2）。 * 微藻生物柴油生产过程所涉及的主要技术研究概况 * 微藻的种类有几万种。 目前世界上已实现工业化生产的微藻主要有螺旋藻、小球藻、杜氏藻、雨生红球藻和寇氏隐甲藻（异养生产DHA）等五种（饵料微藻未商品化）。 微藻生物技术产品主要包括：微藻藻粉、β-胡萝卜素、虾青素、 DHA等。 （一） 已实现产业化的微藻及其产品简介 螺旋藻 小球藻 杜氏盐藻 雨生红球藻 * （二） 微藻光自养培养生产藻粉的流程 微藻藻粉的生产流程： 控制培养条件 藻种＋培养液 逐级放大 培养系统 采收 干燥 成品 大规模生产中一般采用半连续流加培养，定期向培养液中补加消耗较大的营养盐，收获后培养液再循环使用 * （1）微藻光自养培养 以光作为能量还原CO2同化为碳水化合物，而获得生物量。光合成反应如下： CO2 + NO3- + PO43- + H2O + 太阳能 [CH2ONP] + O2 目前国内外微藻的大规模培养均属光自养培养。 （三） 微藻光自养培养与光生物反应器 微藻光自养生长的影响因子 光照 溶解氧 温度 培养液pH 营养盐 * 必须要用光照。对于外部光源的反应器，要求反应器的比表面积很大，培养液的深度要相对小，否则藻体就得不到充足的光能。为了充分利用自然光，反应器必须放在户外，而户外的光照条件受地域和气候的影响，难以控制。 从混合角度来看，在藻类培养过程中的混合,除了具有促进气液传递、液固传递、防止细胞沉降作用外，还必须使藻细胞在光照方向上能充分混合，否则藻细胞受光就不均匀。 光不仅有光周期、光质和光强的不同， 还有明显的时、空（纬度、水体深度）非线性变化。 * （2）光生物反应器 微藻的光自养培养所用装置，从广义来说均可称为光生物反应器，但通常人们所说的光生物反应器是指封闭式光生物反应器（Enclcosed photobioreactor） 光生物反应器有两大类：一类是敞开式光生物反应器，另一类是封闭式光生物反应器。 * 国外进行能源微藻藻种筛选工作的单位主要是美国可再生能源实验室、新西兰的Massey University 和德国的University of Tübingen，加拿大、日本和英国的一些大学在藻种筛选和培养方面做了一些工作。筛选出的高油含量微藻主要包括绿藻门、硅藻门、蓝藻门、金藻门的一些种类。 * 对于以获得生物柴油为目标的微藻培养而言，光自养培养积累的脂肪比异养培养要多。 从脂肪含量来看，光自养培养时的最高值为67%，异养培养时的最高值为69.1%。 从培养规模上看，光自养培养的最大规模为110L GWP（Green Wall Panel），异养培养的最大规模为11000L反应器。 目前，微藻的商业化培养规模仍然较小，而且多以开放式大池培养为主，其培养效率低、容易受污染和天气的影响。 微藻生物柴油产业的发展亟需一种高效率、低成本、易放大的微藻培养系统---光生物反应器。 * * （十）微藻采收技术研究 利用物质特性通过离心、过滤、沉降等分離方法。 Isochrysis sp.及Spirulina sp.皆可採高速离心方式回收，另Spirulina sp. 具凝聚特性可使用筛网回收。 2L光合反应器 高速离心机 筛网 * 采收：离心等成本太高 油脂提取与生物柴油制备：小试 其他活性物质研究：实验室研究 目前微藻生物能源存在现状 * 国内外迄今尚未有通过微藻光自养培养生产生物柴油的完整的中试数据 光自养培养微藻生产生物柴油的真实成本目前尚无试验数据 微藻光自养培