国内微藻研究现状

国内对于微藻的利用及研究进展

摘要：在世界能源危机的影响下，生物质能源由于其环保性，被认为是一个最具有发展潜力的石油替代品。其中微藻就展现了在生物能源方面的重要角色。微藻是一类单细胞或简单多细胞的微生物，其生长快速，能够有效的固定，在细胞内合成油脂用于生物燃料的生产。

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近些年来，在世界能源危机的影响下，社会各界对于寻求新的可再生能源方面的关注度不断的提高。人们已在沼气，生物醇类，生物柴油等方面取得一定的成效。但面对世界对燃料的巨大需求量，人们要不断的研究开发更高效的生物能源获取方式。

藻类作为一种重要的可再生资源，具有分布广、生物量大、光合高效、含脂量高的优点。其中的微藻在此方面更是具有突出地位。随着世界各国各科研机构对微藻的研究的不断深入，利用微藻改善大气环境，生产生物燃料已成为现实。本文结合国内外对微藻研究的进展，综述利用微藻的优势，生产生物柴油的微藻的筛选，生物柴油的生产技术手段，以及生产中存在的问题和展望等。

1 微藻开发的优势地位

微藻是一类数目巨大的可再生资源，具有较高的CO2固定效率。利用微藻开发生物质能源的优势地位可以总结为一下几点：光和效率高，适应能力强，且不占用耕地；细胞结构简单，含油脂量高；微藻燃烧值高，环境友好。同时，微藻通过细胞代谢产生藻多糖、蛋白质、色素、氨基酸等，为丰富的人体必须营养活性成分，可以作为功能保健品和某些疾病的专方或辅助药物。

微藻不论是在减排CO2方面，还是在生物新能源的开发上都是十

分重要的。微藻是一类单细胞或简单多细胞的微生物，生长迅速，固定CO2和储存太阳能的效率是陆生植物的10-50倍。因此，微藻的产业化生产可以用于CO2减排，缓解地球的温室效应。同时，微藻较高的油脂含量，特别是一些微藻在异养或营养限制的条件下，油脂含量可达20%-70%。若按微藻含油脂量30%计算，年产油脂微藻1.5-2.5万吨，可制备微藻生物柴油3000-5000吨，能有效转化CO2约2.7-4.5万吨。

2 利用微藻生产生物能源的研究现状

目前利用微藻开发可再生能源的领域包括：制备生物柴油，微藻产烃，厌氧发酵制备甲烷等。利用微藻生产生物柴油的同时，藻渣可以用于动物饲料、有机肥料和甲烷生产。

2.1 产油微藻的筛选和高富含培养研究

目前国内研究较多的产油微藻有：小球藻、硅藻，小环藻等。大多数的微藻的油脂含量在20%以上；经过特殊培养，微藻油脂含量可以达到50%以上。通过基因工程改良和培养条件的控制，微藻的产油效率会更高，生物能源的生产量也会更高。

提高微藻细胞油脂含量的最主要方式是高油藻的筛选培育和基因工程构建，通过改变微藻的培养方式也可以，控制微藻的代谢途径，也可以达到提高微藻细胞含油率的效果。研究发现，微藻细胞的含油率会受培养光照、温度、盐度、氮源、硅和Fe3+的影响。

氮源对各种微藻的脂类组成起着关键性作用。氮源限制培养可以提高总脂含量。温度对微藻的油脂含量影响因藻种类而不同，但总体

趋势是随着温度降低，脂肪酸不饱和度增加，生长缓慢。CO2浓度在油脂积累和藻体生长起重要作用，研究表明，高浓度CO2培养既可缩短培养时间，又可以提高油脂含量和油脂产率。

2.2 实现微藻生产生物燃料的技术手段

微藻细胞的收采目前多采用絮凝法和气浮法。通过添加絮凝剂和表面活性剂，使用气浮法可以简便安全高效地从培养液中收采微藻细胞。同时，无机陶瓷膜也可以用于微藻细胞的收采。

微藻的干燥处理和油脂提取过程关系到油脂的收率和生物柴油的品质。微藻干燥常采用低温真空干燥法。微藻油脂提取的最适溶剂是正己烷，适宜的提取法是溶剂浸提法。

微藻油脂可以用于生物柴油的生产，可用于发酵生产醇类，也可以直接焚烧微藻体，能量回收用于发电。微藻的利用途径和方式如下图：

3 微藻应用的问题与展望

微藻生产生物能源，要求微藻细胞具有较高的油脂含量，科研和生产工作者要不断的进行优质微藻的选育，基因工程的构建等方式提高微藻油脂含量。目前在微藻生产生物能源方面，仍存在生产成本较高，生产技术不够成熟等问题。要解决这些问题，就要投入大量的科研资助，加大对产业化生产的瓶颈研究。

新型可再生能源的开发和研究是势不可挡的，是世界发展的必经之路。微藻被认为是21世纪最理想的可再生资源，在环保及能源问题上具有重要的地位。国内民营能源巨头新奥集团正在酝酿利用微藻生产生物燃料。其计划2013年在内蒙古达旗的微藻生态基地建设达到280公顷，2014年正式投入产业化运行。我国的沿海、内地盐湖荒漠地域广阔，日照充足，自然条件非常适宜微藻能源产业的发展。相信在社会各界的共同努力下，我国微藻生物能源的发展会更上一层楼。

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