過(guò)去幾十年以來(lái)，化石燃料已成為人類(lèi)日常生活的一部分。具體來(lái)說(shuō)，化石燃料燃燒之后可以用于運(yùn)輸和發(fā)電，這兩個(gè)方面在提高人類(lèi)生活水平和加快科技進(jìn)步中起到了至關(guān)重要的作用。但是，化石燃料是不可再生資源，儲(chǔ)存量有限，按照現(xiàn)在的使用速度將在可見(jiàn)的未來(lái)消耗殆盡。此外，化石燃料的使用引起了許多環(huán)境問(wèn)題，在這其中溫室氣體（GHG）對(duì)全球變暖有顯著影響。由于工業(yè)化的加快和人口增長(zhǎng)，尋找可再生能源已成為本世紀(jì)以來(lái)的重要挑戰(zhàn)，這刺激了可持續(xù)能源的發(fā)展?？稍偕茉粗械奶?yáng)能、風(fēng)能、水力、海洋溫差能、潮汐能、地?zé)?、生物質(zhì)能和廢棄物等能源已被成功開(kāi)發(fā)和利用來(lái)替代化石燃料。然而，根據(jù)國(guó)際能源署（IEA）最近的一項(xiàng)研究，在可再生能源中可燃性再生能源和廢物產(chǎn)生的能量是最高的。因此，根據(jù)預(yù)測(cè)，在不久的將來(lái)，來(lái)自生物柴油等可燃性再生能源將作為可再生能源突出代表發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)可再生能源的多樣化。
現(xiàn)在生物柴油被認(rèn)為是傳統(tǒng)化石燃料的一種綠色替代品，生物柴油吸引了研究人員、政府以及國(guó)際貿(mào)易商的極大興趣。生物柴油取代化石燃料的優(yōu)勢(shì)是無(wú)毒，可生物降解，擁有較低的溫室氣體排放量。第一代生物柴油是食用植物油，以大豆、油菜、向日葵和棕櫚為主要原料。然而，食用油作為能源的使用卻增加了許多來(lái)自公共輿論和非政府組織的反對(duì)意見(jiàn)。因此，第二代生物柴油來(lái)源于非食用油，如麻風(fēng)樹(shù)（Jatropha carcas L.）被認(rèn)為是一種有效的替代原料。事實(shí)上，麻風(fēng)樹(shù)油可以使用現(xiàn)有的生物柴油廠進(jìn)行生產(chǎn)，而不需要對(duì)設(shè)備和工藝流程進(jìn)行革新，這主要是因?yàn)槁轱L(fēng)樹(shù)油具有與食用油相似的性質(zhì)。但是，和第一代生物柴油相比較麻風(fēng)樹(shù)油含有更高濃度的游離脂肪酸（FFA），這一特點(diǎn)導(dǎo)致需要預(yù)處理步驟。使用麻風(fēng)樹(shù)油的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是麻風(fēng)樹(shù)在不可耕地或荒地上很容易生長(zhǎng)。然而為了確保高產(chǎn)，需要定期灌溉、大量施肥和良好的管理實(shí)踐。因?yàn)檫@些缺點(diǎn)，找到更可優(yōu)良的生物柴油原料的工作仍在繼續(xù)，當(dāng)前研究的重點(diǎn)是微藻。
微藻被認(rèn)為是地球上最古老的生物之一，微藻具有傳統(tǒng)化石燃料和以往生物柴油原料所不具有的優(yōu)勢(shì)：
（1）產(chǎn)油微藻種類(lèi)很多，培養(yǎng)的適用范圍廣；生長(zhǎng)速度快，世代周期短，能夠快速生長(zhǎng)到平臺(tái)期，到達(dá)最高生物量。
（2）相對(duì)于陸地植物微藻的光合效率高，油脂產(chǎn)率也是更高。某些微藻在一定的培養(yǎng)條件脅迫下可大量積累油脂， 例如C. pyrenoidosa 在氮缺乏脅迫下含油量可從5%提升到85%，單位面積的油脂產(chǎn)率高出其他油料植物數(shù)十倍，這是其他產(chǎn)油作物無(wú)法相提并論的。
（3）能夠吸收大量的二氧化碳，具有節(jié)能減排作用。在生產(chǎn)生物柴油的過(guò)程中，微藻能夠固定大量的二氧化碳，生產(chǎn)100 噸微藻生物質(zhì)可以固定大約183 噸CO2，而且有些微藻能耐受高濃度的CO2，因此工廠中化石燃料燃燒排放的廢氣可用于培養(yǎng)微藻，能夠一舉兩得。
（4）占地少，不與糧爭(zhēng)地。傳統(tǒng)的產(chǎn)油植物往往面臨著與糧食爭(zhēng)奪耕地的問(wèn)題，但微藻能夠淡水、海水甚至鹽堿水污水中進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)，不與糧爭(zhēng)地，要優(yōu)于其他的產(chǎn)油植物。
（5）微藻的改造空間大。相對(duì)于傳統(tǒng)的產(chǎn)油植物，微藻具有更大的改造空間；它的遺傳物質(zhì)更為簡(jiǎn)單，世代周期短生長(zhǎng)快，從未進(jìn)行過(guò)遺傳改良。所以利用多種遺傳育種方法能夠得到性狀優(yōu)良的產(chǎn)油微藻。優(yōu)良品種的產(chǎn)油微藻是發(fā)展微藻生物柴油技術(shù)的基礎(chǔ)，優(yōu)良的微藻要具有生長(zhǎng)速度快、油脂產(chǎn)量高和組成好、在生產(chǎn)中便于培養(yǎng)收集加工、抗逆性強(qiáng)和營(yíng)養(yǎng)需求低等優(yōu)點(diǎn)。早期的產(chǎn)油微藻篩選工作主要由美國(guó)能源部1978-1996 年的ASP 計(jì)劃所推動(dòng)的，該研究通過(guò)將3000 余種微藻物種油脂含量的統(tǒng)計(jì)篩選，得到了300 多種微藻，其中針對(duì)硅藻和綠藻的研究較多。微藻中油脂含量在營(yíng)養(yǎng)脅迫條件下最高可達(dá)藻干重85%，在正常培養(yǎng)條件下較常見(jiàn)的是10%～50%之間。
除此之外，微藻也是生物乙醇生產(chǎn)的優(yōu)良原料。除了高脂肪含量外，一些微藻還含有碳水化合物，可作為碳源或發(fā)酵基質(zhì)[8]。盡管微藻生物量發(fā)酵制備生物乙醇的研究還很有少，但這一過(guò)程實(shí)際上有很多優(yōu)點(diǎn)?；谶@些證據(jù)，微藻已經(jīng)成功地將自己定位為最有前景的生物燃料原料之一。從微藻中提取的生物燃料是第三代生物燃料，為可再生能源工業(yè)開(kāi)辟了一個(gè)新的領(lǐng)域。然而，應(yīng)該注意的是，微藻并不是生產(chǎn)第三代生物燃料的唯一原料。其他第三代生物燃料，例如由酵母和真菌生產(chǎn)的生物柴油和通過(guò)直接纖維素發(fā)酵生產(chǎn)的生物乙醇。
總之，小小的微藻就像大力水手的菠菜一樣，小小的一罐卻能爆發(fā)出巨大的能量。
