近日，生物工程學(xué)院遲占有教授團(tuán)隊(duì)在《生物技術(shù)趨勢(shì)》（Trends in Biotechnology）發(fā)表了題為《基于碳酸氫鹽微藻生產(chǎn)系統(tǒng)的進(jìn)展》（Progress toward a bicarbonate-based microalgae production system）的文章，系統(tǒng)總結(jié)了經(jīng)碳酸氫鹽途徑固定CO2生產(chǎn)微藻方面的研究進(jìn)展，并指出了未來研發(fā)方向，為利用微藻實(shí)現(xiàn)“碳中和”明確了關(guān)鍵路徑。
微藻在地球早期將大氣中>10%CO2固定為有機(jī)碳，如今在全球生物圈固碳中仍占據(jù)半壁江山。微藻可為合成生物學(xué)提供光自養(yǎng)底盤細(xì)胞，在直接固定CO2生產(chǎn)各種生物工程產(chǎn)品（食品、飼料、酶、生物化學(xué)品、可降解塑料、生物燃料等）方面有重大應(yīng)用潛力，其大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化對(duì)實(shí)現(xiàn)“碳中和”具有重要意義。
微藻實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的主要障礙在于高成本。與高等植物無需任何成本從空氣中獲取CO2不同，傳統(tǒng)微藻培養(yǎng)過程供碳成本過高，并造成生物反應(yīng)器開發(fā)和放大困難。針對(duì)此問題，遲占有教授于2011年在《生物技術(shù)趨勢(shì)》發(fā)表了題為《碳捕獲產(chǎn)生碳酸氫鹽用于微藻培養(yǎng)》（Bicarbonate produced from carbon capture for algae culture）的觀點(diǎn)性文章，提出了循環(huán)利用高濃度碳酸氫鹽形成“碳池”為微藻高效供碳的新思路。在此之后，一直致力于相關(guān)研究，經(jīng)過整整十年努力，取得了一系列重要研究成果，包括：驗(yàn)證了多種微藻可耐受高濃度碳酸氫鈉；證明了循環(huán)利用碳酸鹽吸收CO2進(jìn)行微藻培養(yǎng)的可行性；發(fā)現(xiàn)了碳酸氫鹽方式供碳比CO2氣體生長效率更高，而碳利用率高達(dá)96.7%（CO2氣體一般不足5%）；發(fā)明了利用空氣中CO2為“碳池”充碳支持微藻高效生長的技術(shù)（圖1）；證明了間歇曝氣可比連續(xù)曝氣降低能耗60%；開發(fā)了利用碳酸鹽提取藻油之后吸收CO2用于循環(huán)培養(yǎng)、自發(fā)形成高堿環(huán)境誘導(dǎo)絮凝實(shí)現(xiàn)低成本微藻采收的新技術(shù)?；诠┨技夹g(shù)的突破，研發(fā)了結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉的波浪驅(qū)動(dòng)漂浮反應(yīng)器和水力驅(qū)動(dòng)反應(yīng)器，成功用于培養(yǎng)螺旋藻、小球藻、鹽生杜氏藻、金藻、超嗜鹽桿藻、膠球藻等，并成功實(shí)現(xiàn)戶外放大，得到審稿人“非常值得關(guān)注、對(duì)微藻生物技術(shù)的寶貴貢獻(xiàn)（very interesting and a valuable contribution to microalgal biotechnology）”的評(píng)價(jià)。
基于在該領(lǐng)域的顯著創(chuàng)新業(yè)績，遲占有教授再次收到《生物技術(shù)趨勢(shì)》雜志的邀請(qǐng)，發(fā)表了上述文章。基于對(duì)相關(guān)研究進(jìn)展的全面總結(jié)，該文章系統(tǒng)性闡述了此路徑的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，確認(rèn)了其可行性和先進(jìn)性，并分析了其進(jìn)一步大幅降低成本的潛力，展望了在大宗商品中實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用突破的研發(fā)路線，為利用微藻實(shí)現(xiàn)“碳中和”明確了關(guān)鍵路徑。
