微藻光生物反应器ppt

• 我国藻Байду номын сангаас产量居世界首位。微藻工业发展的潜 力取决于生物反应器技术的发展, 而这也是微 藻生物技术产业化的关键技术之一。
微藻主要种类
螺旋藻(Spirulina)
小球藻(Chlorella)
杜氏藻(Dunaliella)
微藻生物反应器
微藻自养培养用的反应器有两大类：
• 敞开式光生物反应器 • 密闭式光生物反应器
影响微藻光生物反应器设 计的主要因素及设计原则：
1 尽可能使反应器充分利用光能，保证稳定的最 大生物量产率；
2 尽可能保持最高的钢能转化效率，保证反应器 整体的高效率运转；
3 选用适宜的材料并根据所培养藻类的特点确定 反应器大小、形状及结构；
4 反应器总体结构简洁、实用。
敞开式光生物反应器
在敞开式反应器中，典型且最常用的是敞 开式跑道池，它是最古老的藻类培养反应器， 且一直沿用至今。目前微藻的大规模培养主要 使用这种反应器，这类反应器每个可大到几千 平方米。
密闭式光生物反应器
• 密闭式光生物反应器又包括： • 管道式光反应器 • 平板式光反应器 • 柱式光反应器
1、管道式光反应器
• 管道式光反应器是利用透明的管道, 借助外部 光照条件进行工厂化藻类培养。后来发展为垂 直管道式、倾斜可调管道式、水平管道式等多 种形式。水平管道式采用泵循环、气升循环等 方式混合, 多数采用自然光, 有的采用人工光 源。
生物工程设备 —微藻生物反应器
微藻
• 微藻是地球上最早诞生的重要生命类群, 是某 些极端环境下的幸存者和适应者, 不少种类有 数万年甚至十亿年发展的演化。微藻强大的生 命力使其家族在地球上广泛分布, 包括终年被 冰雪覆盖的南北两极, pH 极高或很低的湖泊 水潭、盐碱沼泽甚至盐度饱和卤水, 在大洋深 处、火山口、地热温泉、干旱沙漠等生命极端 环境中都有微藻繁衍生息。
2. 培养条件易于控制。除了自然光强度无法控 制外，其它条件均可自动控制，这对微藻代 谢产物的大量积累非常有利。
3. 无污染，可实现纯种培养。 4. 生产期可延长，甚至可终年生产。 5. 适合于所有微藻的光自养培养，尤其适合于
微藻代谢产物的生产。对于转基因微藻及同 位素标记性化合物产生藻，则必须用封闭式 光生物反应器来培养。
• 垂直管道式采用机械搅拌、鼓泡、气升混合, 可分为螺旋管道式和鼓泡柱式等。培养液溶氧 蓄积与闭路管道中内温过高, 藻细胞在窄管系 统循环不畅, 受光不均等问题在一定程度上限 制了该系统大规模应用。另外, 透明的聚乙烯 管比较脆弱, 玻璃钢管的成本较高也是一个限 制因素。
2、平板式光反应器
• 平板式光生物反应器主要是由透明的玻璃或有 机玻璃板制成, 可以根据太阳光强度及入射方 向的变化, 调节最适的采光方向, 增大透光率, 通过调节不同的反应器厚度维持短的光通路, 保证有效液层充分受光, 混合强度也可调节, 易实现高密度培养。反应器主要由光源、循环 装置、平板式反应器、控温系统、培养介质与 CO2 供给系统组成。反应器采用太阳光或卤素 灯, 光强通过调节光源与反应器的距离或光辐 射入射方向加以控制, 反应器内混合系统有气 升式混合、底部鼓泡混合或机械搅拌 。
• 其中密闭式光生物反应器与敞开式相比具有独 特的优点, 在微藻培养中商业化规模的成功取 决于其生产成本。现代技术日新月异, 各种新 材料、新型高效光源的出现与使用, 加上基础 理论研究的深入, 必将使密闭光生物反应器更 为成熟, 生产成本不断降低,从而真正应用到
工业化生产中。
• 微藻生物反应器的研制不仅对现有微藻产业的 改造和发展起着关键作用, 而且可以用于进行 高附加值化合物、药物等的生产。微藻生物反 应器在微藻研究工作中更是一个必不可少的重 要工具和手段, 进行微藻的几乎所有研究工作, 如用藻类生物反映器取代现有的简陋而不完备 的设备、设施, 均可使研究工作变得更简单, 得到更准确、可靠的结果。人类正面临人口膨 胀、陆地资源减少和环境恶化这3大全球性问 题。单一的陆地资源已经很难适应经济快速发 长的需要, 开发利用海洋资源是解决这些问题 的主途径之一。一场以开发海洋生物资源为标 志的蓝色革命正在世界范围内蓬勃兴起。
3、柱式光生物反应器
• 柱状内环流气升式光 生物反应器的结构特 点为:整体为玻璃-不 锈钢结构,耐酸和碱 的腐蚀、可全方位接 受光照,具有pH、温 度和溶解氧自动调节、 监控和记录的功能; 可进行完全灭菌,实 现藻体的纯培养。
封闭式光生物反应器的优点
1. 培养密度高。微藻细胞浓度每升可达几克 （比敞开式跑道池中的细胞浓度高出1～2个 数量级），这给采收带来了很大的方便。