基于微藻养殖的沼液资源化利用与高价值生物质生产耦合技术研究

综述了微藻培养技术研究进展,并分析了沼液作为资源制备微藻生物质可行性,提出了沼液资源化利用与高价值生物质生产耦合工艺技术系统。结果表明,沼液预处理技术、目标藻种筛选技术、微藻规模化培养技术和藻渣高值利用技术是耦合系统的四大关键技术。基于微藻培养技术,该耦合系统促使沼液处理系统从"处理工艺"向"生产工艺"转化,实现了多元功能耦合,即沼液除磷脱氮耦合氮磷回收,沼液净化处理耦合生物能源生产以及CO2的固定耦合沼气净化。

微藻养殖中的新型光生物反应器系统

目前世界上微藻的大规模养殖仍普遍采用开放池式生产系统，该系统具有许多不足之处，开发高效、易于控制的新型生产系统是今后发展的趋势。本文对一些新型光生物反应器系统如优化的浅水道式生产系统、密闭管道式、发酵罐式光生物反应器。

论我国西部湖泊微藻养殖业的发展潜力——以内蒙古岱海为例

对于内陆湖泊,由于存在补给能力小、换水周期长、咸化趋势明显等自身的一些特性,开发利用中的保护显得尤为重要,而湖泊本身又是内陆地区极为重要的经济源泉,不可能不去开发。如何在利用的同时又达到保护的目的?本文以岱海为例,通过对藻类生长环境和潜在经济价值的分析,以及对西部湖泊资源条件和新技术的综合运用,探讨了利用湖泊自身条件和特殊的技术手段,在内陆湖泊进行封闭式管道化微藻生产的可行性及若干优势,尤其在农业新产业价值和避免污染以及减少湖面蒸发方面,进一步提出了在广大西部湖区推广微藻养殖的理论及现实意义。

微藻养殖反应器分类及生物质产率计算方法

微藻养殖的本质是光能转化,而光线的接收和传递受反应器形状和排布方式的影响非常大。实验室中的微藻养殖反应器主要有两种,锥形瓶和柱型广口瓶,前者的光程比后者短得多。室外微藻养殖实例较少,开放池和光生物反应器的大小、形状和排布方式差异大,光程的计算和比较更复杂。为了便于比较和推算不同类型反应器的光合作用参数和生物质产率,本文分别讨论了圆柱形反应器(玻璃反应瓶、平行管式和立柱式反应器)和长方形反应器(开放池和板式反应器)的容积、表面积及占地面积生物质产率的计算方法,并给出了不同产率的换算关系。本文还介绍了光程(LP)、藻液受光率(S/V)和藻液占地率(眈)等表征反应器光合效率的参数。

新型塔式立体微藻养殖反应器的流体力学和传质性能研究

针对现有微藻养殖反应器培养密度低、设备处理能力小、占地面积大、效率低,难以适应工业CO_2排放的大规模连续固定和工业化生产需求的现状,研发了一种新型塔式立体微藻养殖反应器,通过流体力学和传质性能实验表明,新型塔式立体微藻养殖反应器具有板面液层高、气体通量大、液体停留时间长、传质效率高、操作弹性大、板压降低、容易解析出藻类释放的氧气等优点,可以实现微藻养殖和工业CO_2减排偶联,满足CO_2的大规模立体连续化固定和能源化利用需求,对于实现CO_2减排与资源化利用、解决能源紧缺具有双层意义。

挪威TCM技术中心将捕集的CO_2用于微藻养殖

挪威Mongstad技术中心（TCM）获得了挪威国会100万美元资助,用来建设300m2的中试装置——CO2Bio,该项目旨在利用捕集的CO2养殖藻类,用于生产挪威养鱼业短缺的Ω-3脂肪酸和其它高价值产品。除了CO2Bio项目以外,TCM还在为壳牌公司（Shell＂Cansolv＂CO2捕集工艺）、挪威石油公司和萨索尔公司（Sasol）验证CO2捕集技术提供支持。

中国石化石油化工科学研究院建成微藻养殖实验室并投入运行

作为地球上最古老的单细胞生物物种，微藻以其繁殖生长速度快、光合效率高、对环境适应能力强、品种众多、产油潜力大而倍受青睐，被看成未来最有希望的环境友好的可再生的生物质能源资源。

新型盘管微藻养殖机的技术特点和应用

本藻中富含蛋白、脂肪、多糖、维生素、抗氧化物质、色素、微量元素等,营养价值可与肉蛋奶类食品相媲美。随着健康养殖的理念在水产养殖中日益受到重视,微藻在不久的将来必将产生巨大的应用市场。微藻养殖离不开微藻养殖机,本文介绍了一种新型的盘管微藻养殖机。首先介绍了新型的盘管微藻养殖机的技术特点,包括:新型的盘管微藻养殖机的结构,新型的盘管微藻养殖机的工作方式和新型的盘管微藻养殖机的技术特点。然后介绍了型盘管微藻养殖机的应用领域,主要包括:藻类、光合细菌、光合生物的科学培养和研究;各种高纯度、大容量的光合微生物原种的扩繁培育;为螺旋藻、雨生红球藻、小球藻、盐藻、光合细菌等已经进入产业化的项目采用,生产出更高质量、更加稳定的健康食品级和药用级产品;水产育苗中单胞藻的培养、高浓度生产,某些海藻球状体培养和扩繁保存;鲜食性微藻产品的生产;治理环保和生态循环利用的多种微藻高纯度、快速繁育。

台泥（01136）与台湾工研院签署研发合约扩建微藻养殖系统

7月19日，台泥集团（01136）与台湾工业技术研究院（以下简称“工研院”）签署新阶段研发计划合约，台泥将投入超过新台币2500万元的研发经费与工研院合作，扩建微藻养殖示范系统及研发中心。

海洋微藻的生态化学计量学与微藻增养殖氮磷化学计量条件的应用与研究进展

总结关于元素化学计量的文献基础上,回顾了化学计量的起源和发展,从不同层面介绍了海洋浮游植物的生态化学计量学,阐述了几种应用较为广泛的生态化学计量模型,同时介绍了氮磷化学计量学在海洋微藻增养殖中的应用,分析了常用培养基配方中氮和磷的组成特征。该领域的研究已证明,浮游植物的生长率控制与环境因子、细胞元素组成及其培养基的组成有着密切的关系。重要的是氮磷比不是决定浮游植物增殖的唯一因素,而应该同时考虑氮和磷绝对浓度的影响,特别是在解决营养限制问题时尤其需要综合考量。

罗姆宝克力模塑料助Algoliner公司革新微藻养殖技术

罗姆公司2022年6月17日称,德国Algoliner公司以罗姆PLEXIGLAS宝克力为原料,以卡车为“工厂”,以在现场生产并安装的方式,彻底改变了藻类反应器的建造过程。卡车里的设备不断挤出PLEXIGLAS宝克力管材。这些长管从轨道上滑落,只需简单几步,就可安装到支架上。一个微藻养殖场就此组装完成。这些管材由宝克力7H模塑料挤出而成,轮缘则由宝克力8N注塑而成。这两个元件通过罗姆旗下基于MMA/PMMA的粘合剂ACRIFIX连接在一起。

基于微藻培养的沼液处理相关耦合技术进展

基于微藻培养的沼液处理相关耦合技术是近些年沼液资源化处理利用领域的研究热点。本文综述了沼液处理与CO_2固定耦合技术、沼液处理与高值生物质生产耦合技术、沼液处理与生态农业耦合技术等耦合技术的研究发展现状与优缺点,并指出了各耦合技术发展的关键问题,如沼液处理与CO_2固定耦合技术中高CO_2耐受性藻株选育与固碳影响机理研究问题、沼液处理与高值生物质生产耦合技术中低成本、低能耗高值生物质生产技术开发问题、沼液处理与生态农业耦合技术系统性评价体系缺乏问题等。最后,为促进耦合技术突破现有瓶颈,从微藻选育、微藻培养、沼液处理与沼气工程综合经济性4个角度提出相关的建议。

日照和蒸散发量对微藻生长的影响

【目的】微藻是可以进行光合作用的水生生物,不仅可用作为生产生物柴油的原料,同时也可用于生产高蛋白食物和动物饲料等。微藻生长不与陆生植物竞争土地资源,其整体应用对可持续农业发展的潜力巨大。高产量微藻养殖对微藻整体产业发展至关重要,以室外硅藻养殖为实例,探讨生长阶段光照和需水量等要素与产量的关系,为大规模养殖管理提供指导。【方法】利用深圳兆凯生物能源研究中心室外硅藻养殖平台,研究硅藻养殖的适宜设备和生长条件,收集开放式光反应器硅藻养殖系统生长阶段的每日产量数据;同时从深圳市气象局和深圳大学城北大气象观测站收集相应的温度、光照、湿度等气象资料。通过光合作用模型量化硅藻生长的光照需求,同时利用SIMMETEO模型结合温度、光照、湿度等气象要素模拟硅藻生长过程的日蒸散发量。最终通过统计分析建立光照、水分需求量和硅藻产量的关系模型,研究其对硅藻生长的影响。【结果】在年均温度较高的地区,相较于太阳辐射等气象因素,温度对硅藻日产量的影响相对较小,其线性拟合优度R=0.464。太阳辐射对硅藻日产量影响显著,其线性拟合优度R^2=0.656。同时,太阳辐射与蒸散发量有显著相关性,其sigmoida1曲线拟合优度达0.962。当每日太阳辐射值为9.67—12.67 MJ·m^(-2)时,其对硅藻的蒸散发量影响最大;当每日太阳辐射值超过12.67MJ·m^(-2)时,硅藻的日蒸散发量不再随太阳辐射增大而增加,维持在4.63mm左右,表明该生长系统的水分需求已达饱和。蒸散发量实际代表硅藻生长阶段的水需求量,硅藻日产量与日蒸散发量的线性拟合优度R^2=0.637,表明蒸散发量对硅藻生长也有显著影响,硅藻生长需要适当的水分供给,当水分供给受限,不能满足生长需求,产量增长则受到限制;同时,硅藻生物量的增加也会导致水需求量的不断增大,以满足生理生化过程。【结论】太阳辐射和蒸散发对微藻生长有显著影响,是提高微藻产量时必须考虑的重要因素。硅藻需水量相比光照需求,更易量化和控制,研究硅藻的蒸散发量可以明确硅藻实际生长过程中的水分需求,为有效地进行水分供给提供依据,可应用为微藻养殖供水管理方面的有效工具。

开放式和封闭式反应器的微藻生物质产率评估

微藻的生物质产率不仅和藻种关系密切，受养殖方式的影响也非常大。本文分别估算了多种开放式和封闭式反应器的容积、表面积或占地面积生物质产率。光线的接收和传递受养殖规模、反应器形状和排布方式的影响的非常大，因此，针对大规模微藻养殖生物质产率的评估目标，不能局限于单个反应器，必须着眼于多组反应器养殖实例。文章结合小球藻、螺旋藻、微绿球藻、三角褐指藻、雨生红球藻和紫球藻等较大规模的多组反应器养殖实例着重讨论了光程（LP）、藻液受光率（S／V）和藻液占地率（V／L）等表征光合效率的参数对微藻生物质产率的影响。在此基础上讨论了微藻生物质产率可能达到的水平和发展前景。

我国开发出微藻减排二氧化碳废气中试系统

日前，由中国科学院青岛生物能源与过程研究所与新疆庆华集团合作开发的微藻养殖减排煤化工二氧化碳废气试验中试系统试运行成功。新疆庆华集团煤制天然气项目一期已投产。煤制天然气生产过程中会产生大量的二氧化碳和有毒有害工业废水，如何减排废水废气并实现有效利用成为影响煤制天然气技术应用的重要环节。青岛能源所与新疆庆华集团于2012年7月就利用微藻培养进行二氧化碳固定和处理工业废水联产生物柴油达成合作协议。其中，青岛能源所负责高效固碳藻种的筛选、微藻的二氧化碳和废水培养工艺、相关实验室规划与设计、规模培养试验系统的设计等工作。

创新 推动 引领——嘉兴泽元生物制品有限责任公司微藻生物产业与技术

嘉兴泽元生物制品有限责任公司（以下简称嘉兴泽元公司）是由嘉兴科技城管理委员会、华东理工大学等单位共同投资组建的高新科技企业，公司注册资金3000万元、工业厂房约3000m2、实验室及办公室约4000m2以及户外微藻养殖用土地约25亩。

沼液处理方式及资源化研究进展

该文综述了国内外厌氧发酵概况,以及沼液性质和国内外处理工艺的发展情况,并针对沼液成分的分析,从资源化利用的角度,对沼液回用的现实意义和限制条件进行讨论,综合分析了沼液在微藻养殖应用的优势和前景,论述了沼液作为肥料的农业应用价值和可行性。沼液的处理处置和资源化利用不仅仅是对水资源的保护,也可推进资源型和节约型社会建设,实现变废为宝,化害为利,缓解工业发展对生态环境带来的负面影响。结合沼液处理处置和资源化利用方式的特点,形成最合理、也最符合可持续发展的处理利用模式至关重要。

以发展沼气工程为纽带的中国绿色农业发展思路

为了解决化石农业和规模化饲养业生产的残余物,包括农作物秸秆、畜禽排泄物和食品加工三废物质等的堆积污染问题,本研究提出一个以点面结合,网状发展现代化沼气工程为纽带的现代化绿色农业的产业化构想。它是以农作物秸秆和规模化养殖场的畜禽排泄物为原料,集沼气发电与配送、沼渣有机肥商品化生产支撑有机栽培、沼液规模化养殖经济微藻发展动物保健饲料为一体的绿色农业系统工程。经过技术集成配套、反复演练,该工程有望解决化石农业和规模化饲养业生产的残余物堆积污染问题,成为中国绿色农业、有机食品和能源农业可持续发展的基本方向。

一株溶藻菌CBA02的分离、鉴定及溶藻特性研究

微藻在大规模养殖中易受溶藻微生物污染,为了鉴定一株溶藻菌CBA02的物种分类,研究该溶藻菌溶藻效应和溶藻机制。利用2216E平板法分离纯化该株细菌;采用16S rDNA基因序列对法鉴定细菌种类;以盐生杜氏藻为实验对象,探究其溶藻特性和溶藻方式。经16S rDNA鉴定,菌株CBA02初步定名为Ponticoccus sp.CBA02;CBA02对盐生杜氏藻的溶藻率随菌液发酵时间和添加量的增加而提高,随藻初始浓度的提高而降低;菌液、无菌上清液及高温灭菌处理的无菌上清液均能显著性降低盐生杜氏藻叶绿素a浓度(P<0.05),且经pH处理之后的无菌上清液的溶藻效率随pH的升高而提高。菌株Ponticoccus sp.CBA02对盐生杜氏藻具有的强烈的溶藻作用,其溶藻活性受菌液发酵时间、添加量、藻细胞初始浓度和pH等因素的影响,CBA02是通过分泌溶藻物质间接溶藻,溶藻物质具有热稳定、适宜较高pH的特性。