在溫帶海洋性氣候地區(qū)，傳統(tǒng)生物沼氣提純技術(shù)因高能耗、高成本的固有缺陷，其實(shí)際應(yīng)用范圍長期受限。與之相比，光合生物沼氣升級技術(shù)展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢：該技術(shù)借助藻類吸收沼氣中的 CO?，在提升甲烷純度的同時，還能同步生產(chǎn)高附加值生物產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益的雙重統(tǒng)一，成為該區(qū)域沼氣產(chǎn)業(yè)升級的潛在方向。
然而，溫帶海洋性氣候下 5-20°C 的低溫環(huán)境，對藻種的適應(yīng)性提出了嚴(yán)苛要求 —— 多數(shù)藻類在此溫度區(qū)間生長緩慢、代謝活性降低，直接制約了光合技術(shù)的規(guī)?；茝V。為解決這一核心瓶頸，本研究圍繞 “適配低溫高堿環(huán)境、兼顧生產(chǎn)與收獲效率” 的目標(biāo)，建立了包含七項關(guān)鍵指標(biāo)的藻種篩選體系，對 26 種候選藻株進(jìn)行系統(tǒng)評估。篩選標(biāo)準(zhǔn)具體涵蓋：高 pH 耐受性（9-11）、高堿度耐受性（1.5-2.5 g IC/L）、低溫耐受性（5-20°C）、高 CO?耐受性（>20%）、混養(yǎng)培養(yǎng)能力、高價值代謝物積累能力及易收獲性，全面覆蓋藻種在實(shí)際應(yīng)用中的核心需求。
通過對各項指標(biāo)的綜合量化評分，研究發(fā)現(xiàn)絲狀藍(lán)藻 Anabaena sp. 與 Phormidium sp. 表現(xiàn)最為突出。這兩種藻株不僅在高堿度、低溫環(huán)境下能保持穩(wěn)定的生長速率與 CO?吸收效率，還具備顯著的收獲優(yōu)勢 —— 可通過低成本的浮選法或自絮凝方式完成分離，大幅降低后續(xù)處理成本，完美適配溫帶海洋性氣候區(qū)的應(yīng)用場景。
為進(jìn)一步挖掘藻種潛力，研究還提出了針對性的優(yōu)化策略：建議結(jié)合實(shí)驗(yàn)室適應(yīng)性進(jìn)化（Adaptive Laboratory Evolution，ALE）技術(shù)與非生物因素調(diào)控（如溫度、光照、營養(yǎng)鹽配比調(diào)節(jié)），通過定向馴化與環(huán)境優(yōu)化，進(jìn)一步提升藻株的生物量產(chǎn)量及高價值代謝產(chǎn)物（如生物油脂、色素等）的積累水平。
本研究通過科學(xué)的篩選體系確定了適配溫帶海洋性氣候的優(yōu)勢藻種，同時提出了可落地的藻株性能提升方案，不僅為該區(qū)域光合沼氣升級技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了關(guān)鍵的藻種支撐，也為寒冷地區(qū)微藻碳捕獲技術(shù)的發(fā)展提供了重要的篩選依據(jù)與優(yōu)化思路。
原文鏈接：Selecting optimal algal strains for robust photosynthetic upgrading of biogas under temperate oceanic climates
