自然力驅動的微藻培養: 開啟綠色寶藏的金鑰匙

国产v亚洲v天堂a微藻光合作用效率顯著高於陸生植物,其生物質除蛋白質、脂類、碳水化合物等主要成分外,還有多種結構特殊的化合物,在藥品、保健品、食品、飼料、生物化學品、生物燃料生產方面應用前景巨大,還可以用於廢水處理和二氧化碳固定,實現水體凈化和碳減排。

国产v亚洲v天堂a微藻的產業化應用前景

  微藻的產業化應用將改變人類社會單獨依賴陸生植物的現狀,對推動食品、健康、能源、環保等各領域的技術革新和產業進步,將產生重大而深遠的影響。但是,目前微藻的生產成本過高,是制約其產業化應用的短板。

  與傳統農業不同,微藻培養需要將二氧化碳從排放源通過人工手段補充到微藻生長微環境中,而目前這壹過程成本過高。另壹方面,微藻培養用光生物反應器成本顯著高於傳統農業。而且,目前微藻培養投入能量過高,甚至經常高於產出能量,不但導致高成本,更成為生產生物燃料的主要障礙。因此,減少能耗和降低微藻生產成本,是當今微藻產業化的當務之急,也是重中之重。

 

微藻產業化

微藻產業化

  最近,大連理工大學遲占有教授課題組改變傳統微藻培養過程中用電能驅動光生物反應器中通氣和混合的老路,另辟蹊徑設計了壹種全新的微藻培養系統。

  該系統在培養液中添加碳酸氫鈉,為嗜鹽堿微藻的生長供應二氧化碳,替代了傳統的通氣(CO2)補碳方式。實驗結果表明,嗜鹽堿微藻可在高達1摩爾/升的碳酸氫鈉環境下生存並高效生長。

  由於不需要復雜的通氣管道系統,光生物反應器的設計和制作大大簡化,壹個簡單的塑料袋即可作為光生物反應器用來培養微藻。這個塑料袋置於壹個搖動平臺上,由水力來驅動其往復運動來實現反應器中流體的混合。

 

水驅動搖動平臺微藻培養系統示意圖

水驅動搖動平臺微藻培養系統示意圖

  利用該裝置進行1平方米規模戶外培養,微藻生物質濃度可達1.88?g/L,與傳統光生物反應器在同壹水平,初步證明了該系統的可行性。使用自然力來驅動微藻培養,避免了過去通過消耗能源(主要是燃燒化石能源產生的電能)來生產能源的死循環,為微藻培養提供了新思路、新方法。而且,該系統大大降低了光生物反應器的制作成本和二氧化碳的通氣供應成本,具有日常維護簡單、運行成本低等優點,是極具發展前景的新型光生物反應器系統。

  值得指出的是,該培養系統並不局限於水力驅動,也可由風能、波浪能、潮汐能等自然力來驅動。遲占有教授課題組的另壹項工作即是海上浮動平臺微藻培養系統的開發,目前已經實現了單個光生物反應器100平方米規模的海上培養。在未來,通過制作大量此規模的光生物反應器即可實現產業化規模的培養,大量生產微藻生物質及高附加值產品。

 

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