微藻生物质能源
微藻生产生物燃料的技术与应用
微藻生产生物燃料的技术与应用近年来，随着能源需求不断增长，基于可再生能源的替代技术也得到了广泛关注。
而微藻作为一种具备生产能源的潜力的生物体，其生物燃料产业应用也逐渐成为研究的焦点。
本文将针对微藻生产生物燃料的技术和应用做出详细的探讨。
一、微藻生产生物燃料的技术1. 微藻初级生产方式微藻生产生物燃料的技术主要包括初级和次级生产方式。
初级生产方式即为利用光合作用将二氧化碳转化为生物质。
微藻的自然生态环境具备一定的光照、温度、营养和盐度等条件。
如果在人工控制下，力求提供良好的温度、光照、氧气、CO2和营养条件，将产生高产量的微藻。
2. 微藻次级生产方式次级生产方式即为从微藻中提取油脂，通过化学反应将其转化成可燃烧的生物燃料。
这是充分利用微藻所需的额外生产工艺，以产生具有更高能量密度和更方便运输的微藻生物燃料。
二、应用微藻生产的生物燃料因其良好的可再生性、低污染程度和高效性等优点，已经被广泛应用于产品的生产的多个领域，以下为该技术主要应用领域的描述：1. 工业部门目前，微藻生产的生物燃料已被应用于工业领域。
其在一些消耗能源较大的行业如钢铁、化工、纺织、造纸等，原油价格的上涨经常给企业带来生产成本的压力，因此利用微藻生产生物燃料来代替石油，降低成本，极大地改善了这些企业的能源问题。
2. 水产养殖目前，水产养殖已经成为微藻生产生物燃料的又一个重要应用领域。
在微藻生产生物燃料的同时，水产养殖又可以用剩余的藻体来作为第二个货源。
可以说，微藻和水产养殖两项就在一起产生了互惠互利的很好局面。
3. 食品产业实际上，微藻生产生物燃料在食品产业中也大有可为。
由于微藻中含有丰富的蛋白质、脂肪、绿色色素等对人体有益的成分，可以用来制作蛋白粉、色素和提取鱼肉中的脂肪等。
结语总而言之，微藻生产生物燃料技术作为一项极具应用潜力的技术，在发挥可再生能源作用的同时，还有利于水产养殖、食品工业等领域的范畴，这是创造创造更加绿色环保的生产方式的一项重要的技术。
藻类生物质能源的种类及开发利用研究
藻类生物质能源的种类及开发利用研究随着经济的快速发展和人口的不断增长，全球能源消耗量日益增加，传统化石能源的储量日渐减少，能源危机愈演愈烈。
因此，寻找替代能源成为挑战，藻类生物质能源逐渐成为开发利用的热点。
本文将介绍几种常见的藻类生物质能源及其开发利用研究。
1.微藻生物质能源微藻是一类单细胞海洋植物，其生长速度快、生物量高、营养成分丰富、日照利用率高，具有很高的生物质能源潜力。
利用微藻生产生物燃料、生产高级生物材料、食品等都有着很广泛的应用。
研究表明，微藻可以通过复杂的培养方式获得更高的生物质量和更高的油脂产率。
此外，微藻脂肪酸组成单一，可以作为燃料的原料。
许多国家和地区正在投入巨资进行微藻利用技术的开发研究。
2.淡水藻生物质能源与微藻不同，淡水藻一般生长在湖泊、水库等淡水环境中，是一种丰富的水源生态系统。
淡水藻具有快速生长和适应性强的特点，是一种重要的生物质能源来源。
近年来，随着燃料价格的上涨，藻类生物燃料的研究逐渐走向淡水藻领域。
淡水藻的研究还包括其对废水和含有重金属的水的净化性，淡水藻可以吸收大气中的氮和磷，减轻水体中氮磷的浓度，从而使污染严重的水体得到净化。
3.海藻生物质能源海藻是生长在海洋环境中的多细胞藻类，是一种重要的海洋资源。
海藻生物质具有很广泛的应用前景：可以作为食品、化学原料、生物燃料等多个领域的材料。
其中，作为生物燃料的应用前景尤其广泛。
海藻生物质能源的开发研究主要有两个方面：一是海藻生物质能源的加工提取方法，二是海藻生长环境的调控技术。
海藻的取样与分离通常采用的是潜水或鱼网等方式，提取方法则根据海藻的特点选择理化方法。
海藻生物质能源的开发利用在很多国家已经有了实际应用。
如韩国，船舶燃料已经采用生物柴油和生物液化气，这些都是由海藻提取生物质能源得到的。
日本则大量投资海藻生物质能源研究，已有一些海藻生物燃料的生产企业，海藻成为日本生物燃料市场的主要来源之一。
总之，藻类生物质能源具有丰富的应用潜力和广阔的市场前景。
微藻在能源领域中的应用
微藻在能源领域中的应用近年来，能源问题越来越引起人们的关注。
传统能源消耗量大，而且不环保。
因此，近些年来，人们开始研究并尝试开发可再生能源。
而微藻作为一种独特的生物资源，被越来越多的人们看作是一种具有巨大潜力的可再生能源。
在本文中，我们将探讨微藻在能源领域中的应用。
首先，微藻可以用来生产生物柴油。
生物柴油的生产过程中需要大量的植物油或油脂作为原材料。
而微藻从生物学角度来看，具有许多植物油中所没有的优点，如快速的生长速度、适应性强等。
因此，利用微藻生产生物柴油已经成为了一种值得研究的可行方案。
其次，微藻还可以用来生产生物气体。
生物气体是指利用微生物、农业及其他有机物质在特定条件下发酵得到的一种混合气体，其中主要成分是甲烷气和二氧化碳。
因为微生物发酵所需的能量来自于有机物的分解，生物气体的生产过程是一种可再生的能源，因此，微藻的生物气体生产应用也具有很大的潜力。
第三，微藻还可以用来生产生物质能。
生物质能是指利用植物和微生物等生物体从阳光、空气和无机元素中获得的能量。
微藻由于其高生物量密度和低生产成本的优势，可以实现大规模的生物质生产。
因此，在微藻中寻找和改造某些具有重要功能的基因，以实现高效生产生物质的目的，已经成为了研究的热点。
最后，微藻还可以用来清洁污水。
目前，水污染已经成为了全球性问题，普遍存在于重工业和化工业等企业的废水中；废水如果不进行处理，将对环境和人类健康造成巨大危害。
而微藻凭借其对污染物质的高效吸附、降解、脱氮、除磷等特点，已经成为一种重要的污水处理方法。
总之，微藻在能源领域中的巨大潜力已经逐渐被人们所发现，未来的研究将会更加注重微藻的生物特性，以找到更多可以利用微藻生产能源的方法，并不断探索微藻在能源领域中的应用前景。
高效利用微藻资源生产生物燃料技术研究
高效利用微藻资源生产生物燃料技术研究1. 绪论微藻是一类微小的单细胞藻类生物，生长在水体中，通过光合作用进行光合碳固定和氧气释放。
近年来，随着对可再生能源的需求不断增长，微藻资源作为生物燃料的潜在来源受到了广泛关注。
高效利用微藻资源生产生物燃料技术研究已经成为当今能源领域的热点之一。
2. 微藻资源的潜力微藻具有生长周期短、生长速度快、含油量高等优点，适合用于生物燃料的生产。
与传统的能源作物相比，微藻的种植占地少、生长周期短，能够大幅提高能源生产的效率。
此外，微藻资源还可以有效地利用二氧化碳和污水等废弃物进行生长，具有良好的环境友好性。
3. 微藻生物燃料的生产路径微藻生物燃料的生产主要包括微藻培养、收获、油脂提取和转化为生物燃料等多个步骤。
在微藻培养阶段，需要控制好光照、温度、营养盐等生长条件，以促进微藻的生长和油脂积累。
之后，通过物理或化学方法将微藻收获，并提取其中的油脂，最终通过催化转化等技术将油脂转化为生物燃料，如生物柴油等。
4. 高效利用微藻资源的关键技术为了提高微藻生物燃料的产量和质量，需要研究和发展一系列关键技术。
其中，微藻菌种的筛选和改良、培养条件的优化、收获和提取油脂的技术以及燃料转化技术等都是影响微藻生物燃料生产效率的重要因素。
通过不断创新和完善这些关键技术，可以实现微藻资源的高效利用，提高生物燃料的生产效率和经济性。
5. 微藻生物燃料在能源领域的应用前景微藻生物燃料作为一种可再生清洁能源，具有广阔的应用前景。
在汽车燃料领域，生物柴油等微藻生物燃料可以作为传统石油燃料的替代品，减少对化石燃料的依赖，减少温室气体的排放。
此外，微藻生物燃料还可以应用于航空燃料、船舶动力等领域，为我国能源结构的转型升级提供重要支撑。
6. 结语随着能源问题和环境问题日益凸显，高效利用微藻资源生产生物燃料技术的研究具有重要的理论和实践意义。
未来，随着技术的不断创新和完善，微藻生物燃料将成为我国能源领域的重要组成部分，为推动可持续发展和建设资源节约型社会做出重要贡献。
微藻生物质能源
• 1.从实用的角度看，它们易于栽培，可以生长，很少甚至不注意， 使用不适合人类食用的水，容易获得营养。
• 2.与传统的林业、农作物和其他水生植物相比，它们的增长率和 生产力要高得多，比其他生物柴油原料所需的土地面积少得多。
• 3.微藻可以为生物柴油、甲烷、氢、乙醇等几种不同类型的可再 生燃料提供原料。海藻生物柴油不含硫，性能优良，同时减少微
• 微藻是一类在陆地、海洋分布 广泛，营养丰富、光合利用度 高的自养植物，细胞代谢产生 的多糖、蛋白质、色素等，使 其在食品、医药、基因工程、 液体燃料等领域具有很好的开 发前景。
• 原核微藻 • 真核生物
• 1.光 • 光源 • 光质 • 光在细胞悬浮液中的穿透
• 2.营养物质 • 碳、氮、磷等营养元素是微藻细胞合成的基础。
粒物质，CO，碳氢化合物和SOX的排放。
• 微藻中含有多糖、不饱和脂肪酸、蛋白、色素、油脂等生物活性 物质，对于生物活性物质的研究开发是微藻高技术产业发展的一
个重要方面。而其中的油脂可转化为柴油，减少石油使用，减少
二氧化碳排放，改善生态环境，Байду номын сангаас全球变暖、温室效应进行缓解，
在一定程度上减少地球能源负担。
• 3.超临界CO2萃取法
• 提取效率高于传统的有机溶剂 提取法，可提取出微藻样品中 几乎全部的油脂，且此方法无 毒安全，同时，其提取过程不 影响萃取物有效成分。
• 为了避免与食用植物油的竞争，低成本的生物柴油应从低成本的 原料中生产，如非食用油脂、用过的油炸油、动物脂肪、肥皂原 料等。
• 然而，现有的废油和动物脂肪数量不足以满足当今对生物柴油的 需求。
• 微藻的应用十分广泛，但微藻也会对人类产生一定的危害, 对有 益的微藻,应加大开发的力度。对有害的微藻, 应进行深入的研 究, 最后达到防治有毒藻的发生、消除藻类的毒素或改变藻类毒 性、提取藻类毒素供药用等, 化害为益。
利用微藻生产生物质能源的研究
利用微藻生产生物质能源的研究随着全球能源需求的不断增长和化石能源日益枯竭，寻找替代能源已成为当今世界的热点问题。
生物质能源因其可再生、清洁、低碳的特点备受关注，而利用微藻生产生物质能源的研究成为当前研究的热点之一。
1. 微藻生产生物质能源的意义微藻具有光合作用效率高、生长周期短、生长速度快等优势，是生产生物质能源的理想生物资源之一。
利用微藻生产生物质能源可以有效减少对化石能源的依赖，降低温室气体排放，为人类社会可持续发展提供重要支撑。
2. 微藻生产生物质能源的技术路线微藻生产生物质能源的技术路线主要包括微藻培养、油脂提取和生物质能源生产三个环节。
在微藻培养方面，优化光照、温度、营养盐等环境条件对提高微藻生长速度和油脂含量至关重要；油脂提取则是将微藻中的油脂分离并提炼成生物燃料；生物质能源生产则通过将微藻油脂转化为生物柴油、生物乙醇等燃料形式。
3. 微藻生产生物质能源的挑战与机遇尽管微藻生产生物质能源前景广阔，但仍然面临着一些挑战。
例如，微藻培养过程中存在的污染、光照和温度变化对微藻生长的影响等问题亟待解决。
然而，随着科技的不断进步，为微藻生产生物质能源提供了更多的技术手段和方法，未来发展的机遇依然充满希望。
4. 微藻生产生物质能源的发展趋势随着环保意识不断增强，对可再生能源的需求也在逐渐增加，微藻生产生物质能源的发展前景可谓一片光明。
未来，随着技术的日益成熟和生产成本的降低，微藻生产生物质能源有望成为主流能源之一，为人类社会的可持续发展贡献力量。
5. 结语利用微藻生产生物质能源是一个具有巨大发展潜力的研究领域，需要科研人员们共同努力，不断探索创新，以推动微藻生产生物质能源技术的发展。
相信在不久的将来，微藻生产的生物质能源将会成为能源领域的新宠，为人类社会的绿色发展贡献更多力量。
微藻生产技术及其在能源领域中的应用研究
微藻生产技术及其在能源领域中的应用研究随着能源危机的愈演愈烈以及环境污染问题的凸显，人们对于可再生能源的需求日益迫切。
微藻作为一种非常重要的单细胞生物，其生长速度快，繁殖能力强，同时具有高效的光合作用等特点，被视为是一种重要的生物能源资源。
在微藻生产技术应用方面，国内外多项研究表明，微藻可以被用作生产生物质燃料、生物柴油、生物氢等方面，能带来很大的经济效益和环境效益。
一、微藻生产技术研究现状1. 光合材料的优化微藻的光合作用是其生长和繁殖的最重要途径，而光合材料的优化对于提高微藻的生产效率非常重要。
传统的光合材料中主要以玻璃制品为主，但是其对光线的反射和折射导致能量分散，不利于微藻生长。
目前，研究者们尝试使用一些新型材料，如透明塑料、聚碳酸酯、丙烯酸等材料作为光合材料，提高微藻光合作用的效率。
2. 化学合成方法的改进微藻生产技术中有很多化学合成的步骤，如微藻的筛选、培养、收获等步骤，而化学合成方法的改进，可以使生产效率更高。
目前，研究者们尝试使用新型的生物材料，以提高微藻的繁殖速率、更好地抗菌、抗氧化以及耐低温等特性。
二、微藻在能源领域中的应用研究1. 微藻在生物柴油生产中的应用微藻中的油脂含量较高，经过一系列处理后，可以转化为生物柴油。
生物柴油相对于普通柴油来说，不仅来源稳定，而且环保、经济、安全等方面都具有显著优势。
因此，微藻生产生物柴油在未来的能源结构中也将扮演重要角色。
2. 微藻在生物质能源生产中的应用微藻作为一种生产生物质能源的重要生物资源，其含有大量蛋白质、纤维素等生物质，可以被化学或者生物方法加工成生物燃料，并在电力、热能等领域进行应用。
此外，微藻也可以被用作气体生产，例如生物氢、直接渗透甲醇燃料电池等，同时可以降低生产成本、提高总体能量利用效率。
三、微藻生产技术及其在能源领域中的应用的挑战与发展1. 技术的不成熟目前，微藻生产技术的应用还面临许多挑战，例如微藻的培养、收获、制备等过程中还存在很多技术难点，当前的微藻生产技术还需要不断地进行完善和优化。
微藻生物质能的生产及利用
微藻生物质能的生产及利用微藻生物质能：新能源的未来随着能源消耗的不断加剧，化石能源愈发显露出其有限和不环保的弊端。
近年来，人们对新能源的研究逐渐受到了持续的关注。
而微藻生物质能，由于其丰富的品种、高效的生物固碳、种植周期短等特点，已经成为研究的热点。
一、微藻生物质能的基本特点微藻生物质能，是指微小单细胞生物体——微藻的生物质，能够被用作生产氢、甲烷、乙醇、生物柴油等生物燃料的原材料。
微藻是在海洋、淡水，甚至是陆地上都可见的微小单细胞生物体。
其生长迅速，在适宜的生长环境下，微藻的繁殖率可以达到每天两倍以上，且一般一周左右即可收获。
此外，微藻对光照的利用率也比较高，具有较高的光合效率，能够很快地进行光合作用，将太阳能转化为发电、制氢、制油等燃料。
二、微藻生物质能的生产方法水培法是微藻生物质能的主流生产方法之一，将微藻培养于水中，充分利用温室、太阳能等自然能源，同时添加适量的营养物质来促进微藻的生长，可在短时间内收获大量的微藻。
此外，还可使用土壤培养法、液体培养法等方法进行微藻的培养。
三、微藻生物质能的应用前景1.替代传统的化石能源，对环境有利微藻生物质能是一种新型、环保的能源，可以代替部分的传统化石能源，从而减少二氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等有害气体的排放，有利于环境的保护和改善。
2.应用范围广泛由于微藻生物质能的生产方法简单，并且能够在不同的生境中进行生长，而且微藻生产的燃料种类繁多，因此微藻生物质能的应用范围非常广泛，不仅能够用作发电、制氢、制油等化工品，还能被应用于养殖、医药等众多领域。
3.可生产高附加值产品微藻生物质能除了能够生产含油、含脂等燃料产品外，更可以制成余糖、珍珠粉、色素、蛋白质等高附加值产品，形成完整的微藻产业链。
4.可以为农村经济发展提供一条新思路由于微藻生物质能的生产方法较为简单，对生态环境的要求较低，因此对于农村地区的经济发展具有巨大的促进作用。
通过微藻生产提供新的资源和新的产业链，将为农村经济的发展提供强有力的支撑。
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2018 年秋季学期研究生课程考核考核科目:绿色黄金-微藻生物质液态能源学生所在院（系）:学生所在学科:学生姓名:学号:学生类别:考核结果阅卷人微藻生物质能源一．立项报告（一）立项背景能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。
纵观人类社会发展的历史，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。
能源的开发利用极大地推进了世界经济和人类社会的发展。
与世界相比，中国资源总量虽大，却不易开发。
中国煤炭资源地质开采条件较差，大部分储量需要井工开采，极少量可供露天开采。
石油天然气资源地质条件复杂，埋藏深，勘探开发技术要求较高。
未开发的水力资源多集中在西南部的高山深谷，远离负荷中心，开发难度和成本较大。
非常规能源资源勘探程度低，经济性较差，缺乏竞争力。
而且中国人口众多，人均能源资源拥有量在世界上处于较低水平。
煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的1/15左右。
因而如今处于二十一世纪的中国正面临着严峻的能源短缺问题，也正是上述原因，开发新能源，发掘新型能源的潜力我们势在必行。
2009年11月在珠海举行的中国藻类学会议上，利用微藻生产生物能源的研究十分抢眼。
从会议报告来看，许多学者的研究甚至达到了一定的深度。
而其中微藻大规模快速培养技术的研究发展得更是十分迅速。
从研究规模和投入看，目前已有中国科学院水生生物所、中国科学院武汉植物园、过程工程研究所、中国科学院南海海洋所、中国科学院青岛海洋所等单位开展了选种、育种、大量培养、收集和提油等研究，并积极开展与我国大型石油化工企业的合作。
不仅中国如此，世界各国都在摩拳擦掌。
1978年，美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）最早启动了这项利用微藻生产生物柴油的水生生物种计划。
从1990年到2000年，日本国际贸易和工业部曾资助了一项名为“地球研究更新技术计划”的项目，该项目利用微藻来生物固定二氧化碳, 并着力开发密闭光合生物反应器技术，通过微藻吸收火力发电厂烟气中的二氧化碳来生产生物质能源。
2009年日本再次启动利用微藻生产生物能源的计划。
进入21世纪，石油价格一度大幅上扬，刺激了微藻生物柴油技术的研究。
目前各国的总投入达到数百亿美元。
从目前的研究进展和热衷程度看，一个能够替代石油的新能源似乎已经被找到，利用微藻生产生物燃料的产业化道路也似乎已经被开辟，让我们相信一个高效、清洁、环保的新能源时代已经到来。
微藻就是浮游植物，遍布全球各种水体。
其类群繁多，种类丰富。
作为生态系统中初级生产者，在能量转化和碳元素循环中起到举足轻重的作用。
微藻能够把光合作用产物转化成油贮藏起来，在细胞内形成油滴，如葡萄藻、小球藻。
有些藻类在缺氮等条件下，可大量积累油脂，含油量可高达70％。
首先通过萃取、热裂解等方法从这些微藻中将油提取出来，再通过转酯化后可转变为脂肪酸甲酯，即生物柴油。
因此，微藻确实能够生产生物能源。
由于微藻的生物量大，可利用滩涂、盐碱地、荒漠进行大规模培养，可利用海水、盐碱水和荒漠地区地下水进行培养，不与农作物争地、争水。
微藻培养还可利用工业废气中的二氧化碳和氮氧化合物，缓解温室气体的排放，减少环境污染。
此外，与柴油相比，生物柴油除了具有较好的燃料性能、润滑性能和安全性能，还具有二氧化硫和硫化物排放低、不含芳香族烷烃等环保特性。
因此利用微藻生产生物能源确实是一个高效、清洁、环保的新能源途径，具有广阔的发展的潜力和优势。
（摘自虞功亮科学网博客/blog-40415-299856.html ）（二）项目研究内容及实施方案然而尽管微藻生物质能源拥有广阔的前景，但如何提取微藻中蕴藏的能源却是一大难题，本文中我们课题组将对微藻的生长、收获、加工等方面进行综述。
并对其潜在应用进行简要讨论。
2.1微藻的简介微藻的定义涵盖了所有单细胞和简单的多细胞微生物，包括原核微藻，即蓝藻和真核生物。
原核细胞(蓝藻)缺乏膜结合的细胞器(质体、线粒体、细胞核、高尔基体和鞭毛)，更接近细菌而不是藻类。
真核细胞许多不同种类的普通藻类，确实有这些细胞器控制细胞的功能，使它能够生存和繁殖。
真核生物被分为多种CLA。
SSE主要由色素沉着、生命周期和基本细胞结构决定[36]。
最重要的是：绿藻(绿藻门)、红藻(红藻门)和硅藻(硅藻门)。
藻类可以是自养的，也可以是异养的；前者只需要二氧化碳、盐类和光能源等无机物才能生长；而后者则是非光合的。
Re需要有机化合物的外部来源以及作为能源的营养物质。
有些光合藻类是混合营养的，即它们既能进行光合作用，又能进行交流。
查询外源有机养分[35]。
对于自养藻类来说，光合作用是它们生存的关键组成部分，通过光合作用将叶绿体吸收的太阳辐射和二氧化碳转化为腺苷。
三磷酸(ATP)和O2是细胞水平上可用的能量货币，然后用于呼吸，产生能量来支持生长。
对我们而言，自养的微藻是我们最好的选择。
光、温度、盐度、营养盐、酸碱度、碳源、有机营养物质和生物因子等，都是影响微藻生长的主要因素。
2.2微藻的培养1）光——在温度和营养不限制微藻生长的情况下，影响微藻生长的因子即光。
a. 光源除可利用人工光源，太阳光是微藻培养的主要光源。
在室外大规模培养和室内小型培养，都可有效利用太阳光源。
但极端易变是太阳光源的特点，这给在培养中控制最适光照强度带来较大困难。
室内小型培养可利用白炽灯或白色日光灯等人工光源。
白炽灯产生的温度很高，能使培养液水温上升，在夏天气温高时不宜使用。
使用人工光源，可较好控制光照强度和时间，但存在成本高的问题，因此生产上二级培养很少使用。
b. 光质光的颜色即是光质，是指不同波长的光线。
盐藻在300～700 nm 光谱区内，出现436 nm和679 nm两个吸收主峰和470 nm一个肩。
三角褐指藻在红、黄、蓝、白和紫等5种不同的光质下的生长速度大小依次为蓝光、紫光、白光、红光和黄光，在蓝光下的生长常数约为0.44，而在黄光下仅为0.26；培养8 d 其多糖含量在红光下最高。
在光照强度低于13.20 μmol/（m²/s）时，螺旋藻的生物量在红光下是最高的。
c.光在细胞悬浮液中的穿透当光线进入藻液中，由于藻细胞的散射和吸收，随着深度的增加，光照强度迅速降低。
藻细胞的密度取决光投入的深度，密度愈低，光透入愈深。
大部分细胞吸收到的光照强度往往不足，这是由于在高密度下，仅仅表层细胞能吸收到可进行光合作用的饱和光照强度，下层细胞实际处于“黑暗”之中。
2）营养物质碳、氮、磷等营养元素是微藻细胞合成的基础。
微藻光合作用的底物为CO2和水,产物除了糖类之外,还合成蛋白质、核酸及脂类等一系列生物活性物质,因此,需要氮、磷等元素的参与。
碳源、氮源、磷源以及一些微量元素的种类和供应水平,在一定程度上影响着微藻光合作用的能力和水平,从而直接影响微藻的生长。
营养盐的形态会影响微藻的生长。
分别在BBM培养基中添加0.1%的乙酸钠、柠檬酸钠、碳酸氢钠作为碳源培养卷曲纤维藻,发现添加乙酸钠作为碳源有利于藻细胞的生长,而添加柠檬酸钠和碳酸氢钠作为碳源对藻细胞的生长没有促进作用。
Berman等采用N03-N,NH3-N 以及次黄嘿吟、尿素、赖氨酸等有机氮源培养微藻,发现当使用尿素作为氮源时,蓝藻的生长最快且氮源得率系数最高。
许多研究表明,培养基中碳源、氮源、磷源的水平是影响微藻营养组成的主要因素。
微藻对碳源的需求量很大,碳源主要影响藻细胞生长和脂类、糖类等物质的积累。
Tang等研究了不同CO2浓度对斜生和蛋白核小球藻总脂含量的影响,发现高CO2水平(30%~50%)有利于总脂和不饱和脂肪酸的积累。
然而,Chen等研究异养小球藻。
在不同的碳氮比(C/N )下细胞内总脂含量和脂肪酸组成时发现:碳源限制或者氮源限制均能促进细胞内油脂合成,且前者更为明显。
高碳浓度能够促使微藻油脂积累可以用碳储存机制解释,但低碳浓度促使微藻油脂积累的机制,目前尚不明确。
微藻对氮源的需求仅次于碳源。
氮源的形态及浓度都会对微藻的营养组成产生影响。
骆育敏等研究发现,当以浓度为0.1 g/L~0.8 g/L的尿素代替Zarrouk培养基中的硝酸盐作为氮源时,能够提高螺旋藻中叶绿素含量。
Caudhury等对比采用NaN03,NH4N03,NH4C1和(NH4)2HP04作为氮源培养螺旋藻,发现(NH4)2HP04更有利于细胞内γ-亚麻酸的积累。
在氮源限制条件下,藻细胞中需要氮元素参与合成的营养组成如蛋白质、叶绿素等含量会下降,而糖类、脂类等不需要氮元素参与合成的营养组成含量会明显上升。
此外,缺氮还能诱导某些藻类细胞内抗氧化性的类胡萝卜素积累氮源限制条件下,特殊细胞营养组成的积累可能与藻细胞在抗逆反应中的自我保护机制相关。
磷源也是微藻生长所必须的重要营养盐之一,己有研究表明,低磷浓度能够促进藻细胞油脂、叶绿素a及微藻囊毒素的积累。
氮磷比是影响微藻营养组成的重要因子之一,合适的氮磷比能够促进藻的生长以及某种特定产物(如叶绿素、脂类)含量的积累。
微藻最适氮磷比没有一个定值,一般因藻种而异,例如小球藻的最适氮磷比为3.5,四尾栅藻的最适氮磷比是20,而聚球藻的最适氮磷比为45。
3）微藻的大规模培养a.开放式培养系统开放式培养系统是微藻培养系统中开发最早、应用最为普遍的一种培养方式,目前世界各国仍然将其作为微藻工业化培养的主要方式。
开放式培养系统最突出的优点就是构建简单、成本低廉及操作简便,主要有两种基本类型:(1)水平式开放池培养:其特点是光生物反应器水平放置,培养液主要靠桨轮或者旋转臂的转动实现循环;(2)倾斜式开放池培养:光生物反应器被放置于一个倾斜面上,通过泵的动力使培养液在斜面上形成湍流完成循环过程。
微藻大规模培养的开放池的占地面积为1000m2~5000m2,培养液深度通常在15cm~ 30cm之间。
在开放池培养中,由于培养液层浅,CO2作为碳源的利用率不会超过20%,直接导致微藻开放池培养成本升高。
开放池培养系统存在着易受污染、培养条件不稳定、光合效率低等难以克服的弱点。
目前,采用开放池进行户外大规模培养的藻种只有螺旋藻(Spirulina )、小球藻(Chlorella )、盐藻(Dunaliella)等少数几种,但都存在着生物量低( 0. 5 g/L~ 1. 0 g/L左右),单位面积产率低[2 g/(m2.d~10 g/(m2.d) ],采收成本较高的问题。
降低开放池培养成本的有效方法是选择适当的培养模式,提高光能及营养盐利用率,从而提高单位面积产量。
Radmann等在培养体积为6L的微型跑道式开放池中用Box-Behnken 设计优化了螺旋藻的培养条件,采用半连续的培养模式、培养基为20%的Zarrouk培养基、生物量为0.40 g/L、更新速率为40%~60%时,螺旋藻生长最优。