微藻生物技术在碳中和的应用与展望

碳中和是指CO2"零排放",在一段时间内通过节能减排、增加碳汇等途径,抵消各类活动所产生的CO2的排放.微藻是含有叶绿素a的原生生物,可以利用太阳能通过浓缩机制(CCM)进行光合作用高效固定CO2、通过异养同化作用转化固定有机碳.微藻生物质可转化为生物燃料、生物材料及生物肥料等,实现对传统化石燃料、塑料及化肥等的替代....     

利用烟道气培养微藻的机制与应用

微藻生物柴油是唯一有潜力代替传统化石燃料解决交通用油问题的可再生生物能源,但其产业化主要受到微藻培养高成本的制约。工业废气(烟道气)不仅含有大量CO2,还含有硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)。因此,利用烟道气培养产油微藻既可以降低微藻生物柴油的生产成本,又可以减少温室气体和污染气体的排放。综述了微藻液体悬浮培养系统吸收、转化CO2、SOX和NOx的机理和利用烟道气培养微藻的研究与实践,基于微藻细胞具有高效吸收、转化CO2、SO2和NOx的能力,提出了建立微藻产油、固碳、脱硫、除硝一体化模式来帮助解决当前能源和环境问题的设想。     

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.     

微藻固定CO2研究进展

空气中CO2浓度升高所导致的温室效应已成为重大的环境问题,受到人们普遍关注.概述了高效固定CO2微藻藻种的筛选和培养方法,分析了微藻固定CO2的无机碳利用形式和浓缩机制,讨论了高效光生物反应器设计和运行目标,简要介绍了微藻(酶)-膜生物反应器集成新技术.并认为今后的研究方向主要是在进一步探索微藻固定CO2有关机理的基础上,构建高效固定CO2的转基因微藻,开发高效膜生物反应集成系统.     

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。     

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。     

微藻固定燃烧烟气中CO2 的研究进展

空气中CO2浓度升高导致的气候变暖问题已经成为全球性的环境、科学、政治、经济问题。近年来,对可用于直接固定工业废气尤其是燃烧烟气中CO2的捕捉和封存 (CCS) 技术进行了广泛的研究。在这些技术中,微藻生物固定CO2是一种具有大规模应用前景和经济上可行的CCS技术。以下从藻种的筛选、烟气条件对微藻固定CO2的影响、高效光生物反应器的开发和微藻产物的利用等方面对微藻生物固定烟气中CO2的现状和发展以及作者所在实验室在这一领域的研究情况进行了分析和总结,最后对其技术前景进行了展望,以期对微藻固定燃烧烟气中CO     

微藻——小身材,大能量

正微藻是一类个体较小、通常为单细胞或群体的,能够高效进行光合作用、将太阳能转化为可利用的化学能的水生低等植物,种类和数量非常庞大。作为一种"活细胞生物反应器",微藻有集"碳减排、新能源、大健康、水处理"于一体的独特优势。在能源领域,微藻有望成为继粮食作物生物乙醇、纤维素生物乙醇和陆生作物生物柴油之后第三代生物质能源的     

不同二氧化碳浓度培养对两株栅藻碳固定速率及油脂积累的影响

正人类在利用化石燃料的过程中会导致大量有害温室气体CO_2的排放,促进全球气候变暖。微藻可通过光合作用固定CO_2,同时大量的微藻生物质还能作为生物能源的原料[1],因此,越来越多的研究关注于微藻生物固碳以达到降低碳排放的目的。利用微藻光合作用进行CO_2固定是一种能量节约型和环境友好型技术手段[2]。在利用微藻进行CO_2生物固定以及生物燃料生产时,研究微藻的CO_2固定能力、CO_2对微藻的生长以及油脂积累的影响等都是十分重要的。国内外利用微藻进行生     

微藻生物柴油研发态势分析

微藻是光合效率最高的原始植物之一,与农作物相比,单位面积的产率可高出数十倍。微藻生物柴油技术首先包括微藻的筛选和培育,获得性状优良的高含油量藻种,然后在光生物反应器中吸收阳光、CO2等,生成微藻生物质,最后经过采收、加工,转化为微藻生物柴油。完整的微藻生物柴油成套技术链涵盖多个技术环节,是一个复杂的系统工程,包括微藻生物工程技术、微藻高效规模化养殖技术,以及微藻生物质采收、加工与转化技术等。其中,降低生产成本是当前微藻生物柴油研究面临的主要挑战,各国的研究机构为此开展了多方面的研究。     

微藻生物能源国内外投融资情况

早期微藻生物能源的研究工作主要是在20世纪70年代到90年代间,由美国国家可再生能源实验室完成,该研究项目得到的最终结论是在1996年从微藻提炼生物柴油在经济上是不可行的,因为即使按照最佳的光合作用产率,微藻生物柴油仍然是同等数量柴油价格的两倍以上.但是,从那以后,许多关键性的因素发生了改变,这些改变对于促进微藻能源研究复苏有着重大的影响.世界经历了创纪录的原油价格,不断增长的能源需求,对于二氧化碳排放引起全球变暖的担忧,迅速发展的生物工程技术,以及政府和企业对于发展微藻能源实质性的支持.     

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。     

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。     

用于生物柴油的产油微藻研究进展

在新能源开发过程中,人们注意到利用微藻生产可再生能源.微藻具有光能自养能力,在吸收储存太阳能的同时,还能固定CO2、减轻温室效应.相比于陆生植物,微藻具有生长快、光合作用效率高、节省土地、可以工业化生产等优点.一些微藻在一定的条件下可以以积累油脂的方式贮存太阳能,人们可以利用油脂来生产生物柴油.目前微藻油脂的产量还较低,成本较高,用微藻油脂生产生物柴油还不具有竞争力.要使微藻油脂生物柴油具有现实意义,必须保证微藻高效率、低成本生产油脂.     

利用微藻生产可再生能源研究概况

能源是现代工业的支柱,是国民经济可持续发展的动力。生物质能源作为一种来源广泛的可再生能源,其开发利用不仅有助于缓解化石燃料日益枯竭给全球经济发展带来的危机,还可避免对环境的污染。微藻中很多种类富含油脂,可以用来生产生物柴油（脂肪酸甲酯）;另一些藻类中含有极丰富的烃类物质,化学结构与矿物油相似,提取后可加工成汽油、柴油使用;在特定条件下,绿藻和蓝藻在光合作用的同时可以产生氢气。微藻易培养,生长快,单位面积生物量大,油、烃含量高,是一类重要的生物质能源,已引起各国政府、科学家和企业家的高度关注。文中概述了利用微藻生产油脂、烃类、氢气的研究现状,探讨了利用微藻生产可再生能源存在的问题和对策,并展望了我国微藻可再生能源研究开发的发展前景。     

微藻三酰甘油合成途径及其最新研究进展

三酰甘油(triacylglycerols,TAGs)是动物、植物、微生物和微藻细胞主要的储藏性脂类,它可应用于食品、轻工业和生物燃料等方面,是一种新型可再生能源——生物柴油生产的重要原料。与高等油料作物相比,微藻具有光合作用效率高、生长速度快、油脂产量高、不占用农业耕地和适应多种生长环境等优势,是一种潜在的新型生物柴油生产原料。然而,目前人们对有机体,尤其是微藻细胞内TAG合成与积累的分子机制及细胞的代谢调控机制还知之甚少。对TAG合成的一系列重要过程,包括脂肪酸的合成,TAG生物合成的主要途径和旁路途径,以及与TAG合成相关的关键酶和重要基因等进行了综述,特别对微藻细胞中与TAG合成相关的关键基因的最新研究进展进行了总结,旨在更好地了解油脂代谢的调控途径,为最大限度地供应生物柴油的生产原料提供理论基础。     

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。     

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。     

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。     

微藻生物炼制研究现状及发展策略

前言 资源短缺和环境污染问题已成为制约世界经济可持续发展的瓶颈.以可再生且环境友好的生物质资源替代化石资源已成为解决资源和环境问题的主要途径之一①,Henry R.Bungay②在1982年针对生物质资源开发与利用提出了生物炼制(Bio-Refinery)这一概念.美国国家可再生能源实验室(U.S.NREL)将生物炼制定义为将生物质原料转化为燃料、电热能和化学产品的生物质转化工艺与设备的集成.生物炼制的原料主要有:含纤维素的生物质和废弃物、谷类或玉米、青草、苜蓿、微藻等.其中微藻是一类在海洋、湖泊等水体中广泛分布的微型植物,能够利用光能固定CO2实现自养,其细胞中含有丰富的油脂、色素、蛋白质、维生素等成分.微藻生物炼制是以微藻为原料,生产各种化学品、燃料、生物基材料和食品等产品的工艺与设备的集成.