微藻光合作用效率顯著高于陸生植物，其生物質(zhì)除蛋白質(zhì)、脂類、碳水化合物等主要成分外，還有多種結(jié)構(gòu)特殊的化合物，在藥品、保健品、食品、飼料、生物化學(xué)品、生物燃料生產(chǎn)方面應(yīng)用前景巨大，還可以用于廢水處理和二氧化碳固定，實(shí)現(xiàn)水體凈化和碳減排。
微藻的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景
微藻的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用將改變?nèi)祟惿鐣?huì)單獨(dú)依賴陸生植物的現(xiàn)狀，對推動(dòng)食品、健康、能源、環(huán)保等各領(lǐng)域的技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)進(jìn)步，將產(chǎn)生重大而深遠(yuǎn)的影響。但是，目前微藻的生產(chǎn)成本過高，是制約其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的短板。
與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)不同，微藻培養(yǎng)需要將二氧化碳從排放源通過人工手段補(bǔ)充到微藻生長微環(huán)境中，而目前這一過程成本過高。另一方面，微藻培養(yǎng)用光生物反應(yīng)器成本顯著高于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)。而且，目前微藻培養(yǎng)投入能量過高，甚至經(jīng)常高于產(chǎn)出能量，不但導(dǎo)致高成本，更成為生產(chǎn)生物燃料的主要障礙。因此，減少能耗和降低微藻生產(chǎn)成本，是當(dāng)今微藻產(chǎn)業(yè)化的當(dāng)務(wù)之急，也是重中之重。
最近，大連理工大學(xué)遲占有教授課題組改變傳統(tǒng)微藻培養(yǎng)過程中用電能驅(qū)動(dòng)光生物反應(yīng)器中通氣和混合的老路，另辟蹊徑設(shè)計(jì)了一種全新的微藻培養(yǎng)系統(tǒng)。
該系統(tǒng)在培養(yǎng)液中添加碳酸氫鈉，為嗜鹽堿微藻的生長供應(yīng)二氧化碳，替代了傳統(tǒng)的通氣(CO2)補(bǔ)碳方式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，嗜鹽堿微藻可在高達(dá)1摩爾/升的碳酸氫鈉環(huán)境下生存并高效生長。
由于不需要復(fù)雜的通氣管道系統(tǒng)，光生物反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和制作大大簡化，一個(gè)簡單的塑料袋即可作為光生物反應(yīng)器用來培養(yǎng)微藻。這個(gè)塑料袋置于一個(gè)搖動(dòng)平臺(tái)上，由水力來驅(qū)動(dòng)其往復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器中流體的混合。
利用該裝置進(jìn)行1平方米規(guī)模戶外培養(yǎng)，微藻生物質(zhì)濃度可達(dá)1.88?g/L，與傳統(tǒng)光生物反應(yīng)器在同一水平，初步證明了該系統(tǒng)的可行性。使用自然力來驅(qū)動(dòng)微藻培養(yǎng)，避免了過去通過消耗能源（主要是燃燒化石能源產(chǎn)生的電能）來生產(chǎn)能源的死循環(huán)，為微藻培養(yǎng)提供了新思路、新方法。而且，該系統(tǒng)大大降低了光生物反應(yīng)器的制作成本和二氧化碳的通氣供應(yīng)成本，具有日常維護(hù)簡單、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，是極具發(fā)展前景的新型光生物反應(yīng)器系統(tǒng)。
值得指出的是，該培養(yǎng)系統(tǒng)并不局限于水力驅(qū)動(dòng)，也可由風(fēng)能、波浪能、潮汐能等自然力來驅(qū)動(dòng)。遲占有教授課題組的另一項(xiàng)工作即是海上浮動(dòng)平臺(tái)微藻培養(yǎng)系統(tǒng)的開發(fā)，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了單個(gè)光生物反應(yīng)器100平方米規(guī)模的海上培養(yǎng)。在未來，通過制作大量此規(guī)模的光生物反應(yīng)器即可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的培養(yǎng)，大量生產(chǎn)微藻生物質(zhì)及高附加值產(chǎn)品。
