利用絮凝进行微藻采收的研究进展

微藻可生产不饱和脂肪酸及色素等多种高附加值产品,同时也可用来生产可再生清洁能源如生物柴油等,具有良好的应用前景。但是,目前微藻细胞的采收成本高居不下,已成为限制微藻生物技术大规模应用的重要因素之一。与其他方法相比,絮凝采收成本低、操作简便,是很有应用前景的采收方法。本文综述了国内外利用化学絮凝、物理絮凝及生物絮凝等方法对不同微藻细胞进行采收的研究,重点对生物絮凝方法进行了总结。利用微生物絮凝剂及微藻细胞的自絮凝进行微藻生物量的回收,是微藻采收技术中环境友好、低成本和行之有效的新方法之一。     

利用基因工程技术提高微藻油脂含量的研究进展

利用微藻油脂制备生物柴油因具有重要的战略意义而受到世界各国的重视,成为近年来的研究热点。利用微藻制备生物柴油具有生长周期短、易于大规模培养、能大量吸收CO2及不占用耕地等优点。但是,由于对藻类油脂合成代谢中的调节机制了解不多,导致微藻基因组研究相对滞后,极大地限制了微藻生物能源的大规模开发和利用。随着现代生物技术的发展,通过基因工程、代谢工程等方法调控微藻脂类的合成代谢,提高藻类含油量和生物量已成为可能。概述了微藻中油脂的合成代谢,归纳总结利用基因工程技术提高微藻油脂含量的研究进展,为获得含油量高的工程微藻及微藻制备生物柴油提供技术储备。     

封闭式光生物反应器研究进展

国际上80～90年代,封闭式光生物反应器是微藻生物技术的重要研究热点,也是微藻生物技术产业化的关键技术之一。本文较全面地介绍了用于微藻大规模培养的封闭式光生物反应器研究现状。将封闭式光生物反应器分为柱式、管式、板式和光导纤维反应器等类型。工业放大前景的管式和板式光生物反应器采取了典型个案分析的方法,列表比较了典型反应器的主要技术参数,并对它们的技术发展趋势进行了归纳总结。     

二氧化碳减排产柴油微藻培养体系研究进展

污水资源化、二氧化碳减排及微藻生物柴油是当前能源与环境领域的前沿课题。以下围绕污水及烟道气资源化培养产油微藻的培养体系,就藻种、营养条件、培养方式、培养环境及微藻生物反应器等影响产油微藻培养的因素研究进展进行了综述。在综述的基础上提出：由于微藻具有特殊营养方式,通过藻种筛选、微藻营养条件和培养环境的优化以及高效光生物反应器和生产工艺等的创新,可利用污水进行产油微藻生产,以获得生物柴油等高附加值产品,实现微藻生物能源、污水资源化处理和CO2减排三者高度耦合的产油微藻生产体系,从而减少微藻培养费用及污水处理费用,因此,该体系具有重要的环境、社会、经济价值和商业化应用前景。     

微藻生物炼制技术

积极发展以生物质原料为基础的生物炼制产业,对于解决能源危机、改善能源结构具有重大意义。微藻作为一种重要的生物质资源,具有分布广、生物量大、光合效率高、环境适应性强、生长周期短和产量高等突出特点,是进行生物炼制的优良材料,它在生产微藻燃料、开发微藻生物制剂和提取生物活性物质等方面具有广阔的开发前景。综述了微藻的培养特点和功能,介绍了微藻生物炼制技术的内容和领域,并对其发展前景作出展望。     

从情报学角度看微藻生物能源研究进展

作为化石能源的替代品,以微藻能源为核心的生物能源受到越来越多的关注。作为单细胞生物,微藻有生长周期短、易培养、光合效率高及含油量高等优点,在各类生物能源中具有理想前景。从情报学角度出发,通过分析微藻能源相关文献和专利,对微藻能源的发展概况进行分析,并根据科学研究和公司产业发展现状,对微藻的国内外进展进行对比,总结微藻能源研究的进展,并对微藻能源的发展进行展望。     

微藻生物柴油的发展

微藻生物柴油是一种具有较大发展潜力的可再生能源,与动、植物为原料制备的生物柴油相比,它有不占用耕地、产油效率高等优点。目前,微藻生物柴油在国内外都有很大发展,产业化的进程也在逐步推进。介绍了高油脂含量微藻的种类、微藻合成油脂的机理研究、微藻的培养技术及微藻生物柴油的产业化现状,并对微藻生物柴油发展中的一些问题进行了分析。     

基于微藻的水产养殖废水处理技术研究进展

摘要：利用微藻处理水产养殖废水是一项污水资源化生物技术。近年来,国内外开展了大量有关藻类培养和废水处理的研究,发展了藻类处理技术,包括藻类塘、活性藻、固定化藻类、光生物反应器。本文综述了微藻净化水产养殖废?水的原理、研究成果及应用实例,并对今后的研究方向提出了建议。     

微藻在CO2生物捕集及废水生态修复领域的研究进展

温室效应、水资源短缺和能源危机是21世纪人类面临的三大挑战。微藻是一种水生植物,在CO₂减排、废水生态修复及生物能源领域已成为全球研究热点。综述了微藻在CO₂生物捕集和废水生态修复的应用研究进展。微藻生物柴油现已成为全球研发热点,但研究主要集中在某个单元的最优化设计,而对各单元之间相互作用和耦合的重要性缺乏充分认知,提出了将CO₂生物捕集、废水生态修复、生物柴油制备、藻渣替代水煤浆与煤共气化的理念,这对微藻生物过程的高效全局优化和环境综合治理具有重要意义,是未来我国发展低碳经济的有效途径,并在此基础上对微藻产业规模化的未来核心研究方向进行了展望。     

微藻减排CO2制备生物柴油的研究进展

碳减排与可再生能源的开发利用是研究可持续发展的热点,而微藻在此方面具有巨大优势.利用微藻减排CO2合成生物柴油生产原料油脂,对于解决能源短缺和全球变暖具有重大战略意义.将碳减排与微藻生物柴油的制备方法相结合,对微藻转化CO2合成生物油脂的机制,微藻油脂积累的影响因素以及国内外在工业上的研究概况等方面进行综合归纳和评述,并对微藻生物油脂的发展前景进行了展望.     

产生物柴油微藻培养研究进展

石油的大量使用会导致能源枯竭和温室气体（CO2）排放的增加。为了实现经济和环境的和谐发展,必须使用可再生能源代替石油。可再生能源使用后不会造成温室气体排放的增加。生物柴油是一种理想的可再生能源, 能满足以上要求,所以近年来得到迅速发展。微藻是一种主要利用太阳能固定 CO2,生成制备生物柴油所需油脂的藻类。因此以微藻油脂为原料转化成的生物柴油是石油理想的替代品。简要介绍了产油微藻的种类和微藻油脂的合成,较详细地阐述了微藻自养培养、异养培养、生物反应器、工程微藻的最新研究进展,并初步展望了微藻产油研究的未来发展方向。     

我国微藻生物柴油的研究背景与发展战略

生物柴油是可再生能源开发利用的重要发展方向。藻类制备生物柴油具有产油量高、生长速度快、环境适应能力强、不与农作物争夺农田和淡水资源等优势。从微藻制备生物柴油着手,简要介绍了生物柴油的生产原料与发展历程、微藻油脂的组成与生物合成途径、微藻制备柴油的工艺与瓶颈及解决策略,最后对微藻制备生物柴油技术提出了近中远期发展目标及展望。     

微藻与其他微生物共培养的研究进展及应用

化石燃料的挖掘和燃烧导致环境污染以及气候变化.与化石燃料相比,微藻被认为是一种更有前途的生物柴油生产原料,它具有生长速度快、含油量高、不占用耕地的特点.尽管微藻被认为是生产第三代生物燃料的最佳生产者之一,但单独培养微藻容易污染且采收成本高,与化石燃料和传统可再生能源相比缺乏竞争力.利用微藻与其他微生物共培养能够实现自絮...     

Microalgae cultivation in air-lift reactors: modeling biomass yield and growth rate as a function of mixing frequency

The slow development of microalgal biotechnology stems from the failure in the design of large-scale photobioreactors where light energy is efficiently utilized. Due to the light gradient inside the reactor and depending on the mixing properties, algae are subjected to certain light/dark cycles where the light period is characterized by a light gradient. These light/dark cycles will determine productivity and biomass yield on light energy. Air-lift reactors can be used for microalgae cultivation and medium-frequency light/dark cycles will be found in these systems. Light/dark cycles are associated with two basic parameters: first, the light fraction, i.e., the ratio between the light period and the cycle time and second, the frequency of the light/dark cycle. In the present work, light/dark cycles found in air-lift reactors were simulated taking into account the light gradient during the light period. The effect of medium-frequency cycle time (10-100 s) and light fraction (0.1-1) on growth rate and biomass yield on light energy of the microalgae Dunaliella tertiolecta was studied. The biomass yield and growth rates were mainly affected by the light fraction, while cycle time had little influence. Response surface methodology was used and a statistical model describing the effect of light fraction and cycle time on growth rate and biomass yield on light energy was developed. The use of the model as a reactor design criterion is discussed.     

微藻废水生物处理技术研究进展

微藻因生长速率快、细胞脂质含量高及具有生物隔离二氧化碳能力,已作为新一代生物质能源受到广泛关注.然而,投入大量淡水资源并需在生长期间持续提供营养物质已成为规模化培育微藻的主要障碍.将微藻培育系统与废水处理相结合是经济可行的污水资源化方案.基于微藻生长期间对氮磷等营养物质的利用机制,本文综述了微藻在各类废水生物处理过程中的应用情况,着重分析了其对废水中有机与无机化合物、重金属以及病原体的去除或抑制能力.同时,考察了废水初始营养物浓度、光照、温度、pH与盐度以及气体交换量等环境因素对微藻生长代谢的影响.此外,结合微藻规模化应用所面临的问题,对微藻废水处理技术的应用前景及发展方向进行了展望,旨在为水生态系统的建设与管理提供参考.     

利用微藻固定CO2实现碳减排的研究进展

CO2减排是目前社会经济发展所面临的重大环境问题之一,如何高效、绿色地进行减排已成为各国科研工作者关注与研究的热点。利用微藻技术进行减排符合碳循环规律,显示出很好的应用前景。本文结合笔者近年在利用微藻技术进行碳减排方面的研究工作,从固定CO2的微藻选育、微藻的培养、微藻减排在光生物反应器方面的开发以及CO2减排与污水深度处理及高价值生物质生产的耦合等4个方面对近些年来国内外在利用微藻技术实现CO2减排方面的研究情况进行了归纳与评述,并对前景进行了展望。     

微藻规模化培养研究进展

微藻作为地球上最古老的物种之一,其诞生可追溯到35亿多年前。微藻的种类十分丰富,形态也多种多样。微藻一般都含有叶绿体,因此可进行光合作用,有研究表明微藻固定CO_2的能力是陆地植物的10倍。微藻以其丰富的代谢产物及独特的生理特性在可再生能源、生物医药、食品工业和环境监测等方面有着广泛的应用。然而如何在控制成本的前提下对微藻进行规模化培养成为困扰微藻应用行业的一大难题。为此,本文将从微藻的生化特点及其在各领域中的应用、微藻的规模化培养和微藻的采收3个方面对微藻的规模化培养近十年的研究进展进行综述,旨在为微藻高效培养、低成本采收的研究开发提供参考。     

A Critical Review of Genome Editing and Synthetic Biology Applications in Metabolic Engineering of Microalgae and Cyanobacteria

Being the green gold of the future, microalgae and cyanobacteria have recently attracted considerable interest worldwide, for their metabolites such as lipids, protein, pigments, and bioactive compounds have immense potential for sustainable energy and pharmaceutical production capabilities. In the last decades, the efforts attended to enhance the usage of microalgae and cyanobacteria by genetic manipulation, synthetic and metabolic engineering. However, the development of photoautotrophic cell factories have rarely compared to the heterotrophic counterparts due to limited tools, bioinformatics, and multi‐omics database. Therefore, recent advances of their genome editing techniques by clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) technology, and potential applications of their metabolic engineering and regulation approaches are examined in this review. Moreover, the contemporary achievements of synthetic biology approaches of microalgae and cyanobacteria in carbon fixation and sequestration, lipid and triacylglycerol (TAG), and sustainable production of high value‐added chemicals, such as carotenoids and docosahexaenoic acid (DHA), have been also discussed. From recent genomic study to trends in metabolic regulation of microalgae and cyanobacteria and a comprehensive assessment of the current challenges and opportunities for microalgae and cyanobacteria is also conducted.