比較了池塘和光生物反應(yīng)器的生長情況
藻類生長在室外池塘、溫室、照片生物反應(yīng)器、發(fā)酵罐和生物反應(yīng)器和池塘的混合系統(tǒng)中。
隨著新技術(shù)和新系統(tǒng)的到來，海藻微型農(nóng)業(yè)將會(huì)變得更便宜，更便捷，也更容易被世界各地的人們所接受。新興技術(shù)將刺激可伸縮的生長系統(tǒng)和當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)微型農(nóng)場的分布式發(fā)展，并為附近地區(qū)提供有價(jià)值的食品和生物醫(yī)學(xué)藥物。
像杜氏鹽藻這樣的藻類生長在少量混合液的深鹽水池塘里。像螺旋藻這樣的藻類生長在淺水區(qū)的跑道池塘里，通過旋轉(zhuǎn)槳輪混合壓縮空氣，可以讓培養(yǎng)的的藻液來回在賽道上移動(dòng)。這種湍流將藻類細(xì)胞轉(zhuǎn)移到吸收陽光的表面。藻類生物量通過微濾網(wǎng)、過濾器、離心機(jī)或絮凝法獲得的。
跑道池規(guī)模大小的池塘，具有簡單、低成本的施工和維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。今天大部分的藻類生產(chǎn)都是放在開放式的跑道池上，因?yàn)榕艿莱靥恋慕ㄔ旌瓦\(yùn)作都很便宜。在熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)，溫度高，雨量少，云量少，跑道池的生產(chǎn)效率更高。
跑道池的缺點(diǎn)是由于缺乏溫度控制，水分蒸發(fā)減少，隨著時(shí)間的推移，水分蒸發(fā)增加，鹽度增加，影響了培養(yǎng)的藻細(xì)胞的穩(wěn)定性。在室外池塘，很難控制像變形蟲、纖毛蟲、細(xì)菌、輪蟲、病毒、真菌和浮游動(dòng)物等藻類捕食者，它們能在數(shù)小時(shí)內(nèi)摧毀藻類生物量。開放的池塘更容易受到來自灰塵、風(fēng)載有機(jī)物、昆蟲和鳥類的污染。
藻類商業(yè)化生產(chǎn)者有策略去減少開放池塘中機(jī)會(huì)性雜質(zhì)的污染。在高鹽水濃度下，生產(chǎn)者培養(yǎng)杜氏鹽藻以抑制相互競爭的物種。為了限制污染，生產(chǎn)商在增加產(chǎn)量的同時(shí)，批量生產(chǎn)小球藻，直到收獲整個(gè)數(shù)量的藻液，凈化池子，然后再從清潔的純實(shí)驗(yàn)室重新開始培養(yǎng)。
光生物反應(yīng)器、平面板還有袋培式相比于室外跑道池，屬于資本密集型產(chǎn)品,主要用于藻類產(chǎn)品更高價(jià)值開發(fā)。上述資本密集型設(shè)備在寒冷的天氣和低光照條件下，通過增加熱量和光的來源，其優(yōu)勢明顯，正逐步增加。封閉的系統(tǒng)提供了更嚴(yán)格的污染控制，限制住不需要的雜藻，浮游動(dòng)物捕食者，灰塵和碎片。缺點(diǎn)是，除了成本之外，包括在炎熱的天氣中過熱，需要冷卻降溫，還有從污垢中進(jìn)行高清洗維護(hù)。
考慮到這些因素，新的研究中心和藻類孵化器已經(jīng)在小范圍內(nèi)測試了各種池塘和光生物反應(yīng)器系統(tǒng)，以比較結(jié)果并開發(fā)更智能的自動(dòng)化系統(tǒng)。這里有兩個(gè)研究孵化器的例子:
1.亞利桑那州的藻類技術(shù)和創(chuàng)新中心
亞利桑那州立大學(xué)的藻類技術(shù)與創(chuàng)新中心是最令人印象深刻的研究中心之一，位于亞利桑那州梅薩的亞利桑那州立大學(xué)理工學(xué)院。阿茲卡蒂試驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)是跑道池塘、圓柱和平板光電生物反應(yīng)器和其他由納米科技公司建造的新型系統(tǒng)，這是一家清潔技術(shù)領(lǐng)域的工程服務(wù)提供商。AZCATI是基于藻類產(chǎn)品的研究、測試和商業(yè)化的中心。其中包括生物燃料、藥品、營養(yǎng)保健品和其他藻類生物類產(chǎn)品。
對于下一代科學(xué)家和工程師來說，AZCATI是一個(gè)塑造全能型人才的優(yōu)秀的學(xué)習(xí)環(huán)境。它為藻類行業(yè)和社區(qū)研究提供了一個(gè)開放的測試和評估設(shè)施平臺(tái)。它可以通過藻類價(jià)值鏈評估個(gè)體和聯(lián)合單位操作的性能。
這里有令人難以置信的藻類技術(shù)，從跑道池塘到光生物反應(yīng)器、袋式、平板式和混合系統(tǒng)，這些都是為各式各樣的藻類物種生長準(zhǔn)備的。生產(chǎn)用的跑道池塘和像這樣的光生物反應(yīng)器將進(jìn)入未來的景觀，進(jìn)入綠色光合膜的居住建筑，并進(jìn)入當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的食物和能源。
2.荷蘭瓦赫寧根的AlgaePARC
AlgaePARC(藻類生產(chǎn)和研究中心)的目標(biāo)是為在工業(yè)化的燃料、化學(xué)品、食品和工業(yè)原料提供可持續(xù)生產(chǎn)微藻的知識、技術(shù)和加工策略。AlgaePARC提供不同的室外光生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)比較。
AlgaePARC的光生物反應(yīng)器是基于最先進(jìn)的技術(shù)選擇的，它將提供完善的對光電生物反應(yīng)器操作系統(tǒng)和擴(kuò)大基礎(chǔ)方面進(jìn)行的最重要的研究，例如光的系統(tǒng)、物質(zhì)轉(zhuǎn)移和光合效率。該系統(tǒng)能并行運(yùn)行，并與技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)性性能進(jìn)行優(yōu)勢比較。
試驗(yàn)設(shè)施包括4個(gè)大(24 m2)和3個(gè)小(2.4 m2)的光生物反應(yīng)器。這些系統(tǒng)并行運(yùn)行，并對技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)性的性能進(jìn)行比較，結(jié)果將用于建立微藻類商業(yè)化批量產(chǎn)品生產(chǎn)所需的知識。
商用室內(nèi)模塊化種植系統(tǒng)。
世界各地的許多公司都在光生物反應(yīng)器中種植藻類。下面是兩種不同方法的例子，它們都成功地產(chǎn)生了高價(jià)值的藻類產(chǎn)品。
在美國的佛羅里達(dá)州，藻類Omega2正在從紅球藻中生成蝦青素。在大的倉庫里，光通過三種方法被引入到非常大的容器中:太陽能燈管把光從屋頂帶到地表，太陽能收集器通過光纖內(nèi)部的光纖傳輸光線，用發(fā)光二極管進(jìn)行人工照明。
在荷蘭的海牙地區(qū)，利用微擬球藻生成omega3是一項(xiàng)藍(lán)寶石項(xiàng)目工程。在荷蘭，人們廣泛使用的大型高科技暖房，在陽光燦爛的日子里，陽光照亮了藻類的培養(yǎng)，在陰天和短時(shí)間的非生產(chǎn)季節(jié)，也可以補(bǔ)充人工照明進(jìn)行藻類培養(yǎng)。
城市和屋頂?shù)哪K化水上復(fù)合養(yǎng)殖花園。
城市和社區(qū)花園是一個(gè)快速興起的運(yùn)動(dòng)，在城市社區(qū)和郊區(qū)，在空地，甚至屋頂。因?yàn)樵孱愒谝粋€(gè)能在小區(qū)域多產(chǎn)的物種，所以藻類生長系統(tǒng)是城市菜園的理想選擇，也是種植食物的容器系統(tǒng)。
集裝箱已被重新設(shè)計(jì)，用作模塊化住宅、辦公室和診所。現(xiàn)在，它們正被改造成具有可控環(huán)境系統(tǒng)的集裝箱花園。在一個(gè)20英尺的集裝箱和屋頂或兩側(cè)的溫室里，一個(gè)小小的城市農(nóng)場將會(huì)為一個(gè)小社區(qū)提供幫助和服務(wù)。這個(gè)城市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)可以放置在任何地方，以創(chuàng)造當(dāng)?shù)氐目沙掷m(xù)的新鮮的食物，而且味道更好。
容器的優(yōu)勢在于它們可使用價(jià)格便宜，經(jīng)久耐用，尺寸均勻，易于隔熱，易堆疊的材料，同時(shí)還便于運(yùn)輸和安裝。每個(gè)構(gòu)建都是一個(gè)可重復(fù)的過程，這將形成效率和規(guī)模經(jīng)濟(jì)。下面是一些集裝箱花園的例子:
1.Rostlaubefish是一個(gè)城市農(nóng)民農(nóng)業(yè)公司(urbanfarmers.ch)。它將蔬菜農(nóng)場中的魚菜共生系統(tǒng)與水培法結(jié)合在一起。一個(gè)相互支持系統(tǒng)，使用微生物驅(qū)動(dòng)的生物過濾器將魚的排泄物轉(zhuǎn)化為肥料，植物只需要在水培溫室里生長。Rostlaube在一個(gè)獨(dú)立的單元中重復(fù)了這個(gè)循環(huán)，它可以安裝在你需要食物的任何地方。溫室的溫暖促進(jìn)了蔬菜的生長，魚在水下面很舒服。較低的位置有一個(gè)魚缸，還有有兩個(gè)過濾器系統(tǒng)，回收所有的水，另外補(bǔ)充水份只是為了彌補(bǔ)水分蒸發(fā)量。
2。ArkFab (arklab.org)是一個(gè)用于蘑菇種植的垂直農(nóng)場。一個(gè)被改造過的船運(yùn)集裝箱的壽命預(yù)計(jì)為10年，減去每年的折舊費(fèi)用，提供了更簡易的設(shè)施安裝和搬遷，是一項(xiàng)允許堆疊使用有價(jià)值的房地產(chǎn)。物流和航運(yùn)業(yè)熟悉如何在全球移動(dòng)這些集裝箱，因此集裝箱化的城市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)可以運(yùn)輸?shù)綖?zāi)后恢復(fù)地區(qū)。
3.PodPonics城市農(nóng)業(yè)(podponics.com)。將使用過的海運(yùn)集裝箱轉(zhuǎn)換成模塊化環(huán)境可控制的生長艙。受控環(huán)境和發(fā)光二極管讓植物茁壯成長。PodPonics作物使用的水比傳統(tǒng)農(nóng)場少90%，沒有殺蟲劑，沒有化肥，幾個(gè)小時(shí)后就能從收獲到盤子里。PodPonics城市農(nóng)業(yè)創(chuàng)造了當(dāng)?shù)氐?、可持續(xù)的、新鮮的食物，而且味道更好。
對于模塊化生長系統(tǒng)，目前正在開發(fā)的多種藻類控制栽培系統(tǒng)，主要用于食品和高附加值產(chǎn)品。
未來生活在海藻系統(tǒng)的展望里
生長中的藻類如何改變世界，改善我們的生活?想象一下我們的未來生活在的城市里，那里的建筑被光合作用的皮膚和垂直的花園所覆蓋，收集太陽的能量，為城市居民生產(chǎn)食物和能源。國際藻類競賽向世界各地的人們發(fā)出挑戰(zhàn)，用藻類食品和能源系統(tǒng)來設(shè)計(jì)我們的未來。讓我們來看看我們的未來，看看海藻微農(nóng)場如何能進(jìn)入風(fēng)景，有綠色光合膜的生活建筑，以及生產(chǎn)當(dāng)?shù)厥澄锖湍茉吹纳鷳B(tài)社區(qū)。
本文轉(zhuǎn)自公眾號 微藻博士?https://mp.weixin.qq.com/s/APqO4VVKh2E4rzvZ-PTcZQ
