近日，在科技部科技支撐計(jì)劃、中科院太陽(yáng)能行動(dòng)計(jì)劃二期等項(xiàng)目支持下，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程所能源藻類資源團(tuán)隊(duì)在微藻規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)研究取得重要進(jìn)展。
微藻生物能源的產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)一直受困于規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)的創(chuàng)新突破。采用液體懸浮式開(kāi)放池或光生物反應(yīng)器來(lái)進(jìn)行規(guī)模培養(yǎng)，由于光在水體中衰減嚴(yán)重，造成光能利用差、培養(yǎng)效率低、培養(yǎng)成本高，同時(shí)耗水量也較大。戶外工業(yè)規(guī)模的開(kāi)放池培養(yǎng)面積產(chǎn)率只有7-20g/m2/d，遠(yuǎn)低于100 g/m2/d以上的理論產(chǎn)率，并且由于培養(yǎng)密度低，使得收集能耗較高。
為破解微藻規(guī)模培養(yǎng)占地、耗水等難題，該團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人劉天中研究員與王俊峰等提出了基于微藻貼壁培養(yǎng)的新方法。此方法將傳統(tǒng)懸浮培養(yǎng)的藻細(xì)胞貼附于一定的支撐介質(zhì)上并保持完全潤(rùn)濕，通過(guò)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基組成與供氣CO2濃度，實(shí)現(xiàn)了微藻的貼壁生長(zhǎng)和油脂誘導(dǎo)積累。研究證明淡水藻、海水藻、綠藻、硅藻等均能夠在貼壁條件下良好生長(zhǎng)（中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?01010250866.X）。
圖1. 微藻貼壁培養(yǎng)方法原理
在此基礎(chǔ)上，為提高微藻的光能利用率和光合培養(yǎng)效率，該團(tuán)隊(duì)提出了光能面積稀釋和時(shí)間稀釋兩種策略的微藻貼壁培養(yǎng)反應(yīng)器設(shè)計(jì)新原理，并申請(qǐng)了三件反應(yīng)器發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)枺?01210051552.6，201210048910.8，201210051158.2）。
利用微藻貼壁培養(yǎng)反應(yīng)器分別在室內(nèi)和室外對(duì)產(chǎn)油柵藻的培養(yǎng)效率進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，其在室內(nèi)培養(yǎng)面積產(chǎn)率達(dá)到了60-120g/m2/d, 室外培養(yǎng)面積產(chǎn)率達(dá)到50-80g/m2/d,是目前傳統(tǒng)培養(yǎng)產(chǎn)率的3-5倍，并在節(jié)水、敵害污染控制、規(guī)模放大等方面具有巨大優(yōu)勢(shì)。相關(guān)研究結(jié)果近日發(fā)表在Bioresource Technology（Liu T., Wang J. et al.，Bioresource Technology.2013,127: 216–222.）。
圖2. 產(chǎn)油柵藻的貼壁培養(yǎng)產(chǎn)率驗(yàn)證（A：室內(nèi)，B：室外）
該技術(shù)除可用于產(chǎn)油微藻的規(guī)模培養(yǎng)外，還可廣泛用于其它經(jīng)濟(jì)微藻的規(guī)模培養(yǎng)。例如，將其用于螺旋藻培養(yǎng)，其室外單位面積產(chǎn)率平均可達(dá)50-60 g/m2/d，是目前開(kāi)放池培養(yǎng)效率的4倍，且水耗大幅降低。該帖壁培養(yǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將為我國(guó)螺旋藻等經(jīng)濟(jì)微藻產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)和微藻產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)提供重要的技術(shù)支撐。
目前，該團(tuán)隊(duì)正在此項(xiàng)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行能源微藻和經(jīng)濟(jì)微藻的規(guī)?；囵B(yǎng)技術(shù)中試示范系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)。
原文鏈接：
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852412014502
