光生物反应器培养微藻研究进展

微藻具有固定CO2和净化有机废水的能力,在环保、食品饲（饵）料、医药和生物能源开发等领域备受关注,但规模化培养及其产业化仍是研究的难点,亟待解决。就常用于大规模培养微藻的光生物反应器的特点和结构进行了综述。其中,封闭式微藻光生物反应器能够较好地调控藻种的培养条件、不易遭受污染,藻种的纯度容易控制,但培养规模小,生产成本较高;而开放式微藻光生物反应器无法精确控制藻种生长环境,但生产规模大、产量高、生产成本低,因此应用广泛。最佳的方法是综合两者优点,即首先利用封闭式微藻光生物反应器进行中试放大,大量繁殖藻种,然后投入开放式微藻光生物反应器内进行大规模商业生产,此方法有望成为微藻光生物反应器的发展方向,以期为微藻大规模培养提供参考借鉴。     

微藻生物能源产业化若干问题的思考

正通过总结新奥在微藻生物能源规模化养殖过程中获得的经验教训,分别从规模化养殖藻种筛选、养殖反应器、敌害生物的防治、碳源、水等方面进行了思考。微藻具有光利用效率高、可直接利用二氧化碳烟气、油脂含量高等特性1,以微藻为原料的第三代生物燃料,吸引了全世界的目光。经过多年的努力,我     

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开展的趋势。本文对一些新型光生物反应器系统如优化的浅水道工生产系统、密闭管道式、发酵罐式光生物反应器、高密度藻类光生物反应器以及其它类型的光生物反应器进行了较为详细的介绍。     

光生物反应器脱除空气中CO2的模型研究

微藻光生物反应器具有脱除空气中CO_2能力。从光生物反应器构型、进气流速、混合传质,及微藻光合/呼吸速率等方面,探讨气升式光生物反应器脱除空气中CO_2效果,提出了时间离散化和集中参数法两种分析方法。运用集中参数法建立了气升式柱型光生物反应器脱除CO_2的数学模型,模拟了藻液中溶氧浓度(DO)、pH随时间的变化情况,及进气CO_2浓度影响,预测并验证了光照条件下出气CO_2、O_2浓度的变化趋势。模拟结果和实验数据基本吻合,所提出的模型对光生物反应器的优化设计、微藻的高密度培养,及CO_2去除能力预测具有参考意义。     

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。     

一种用于微藻培养的新型板式光生物反应器

微藻的闪光效应可以大幅提高微藻的光效率,提高微藻产量。通过在传统的板式光生物反应器中加入斜挡板以增强微藻的闪光效应。以小球藻为模型藻种,考察了新型板式光生物反应器内不同光强和不同进口流速对小球藻生长速率和光效率的影响。结果表明,当进口流速为0.16 m/s时,随着光强的提高,小球藻的细胞浓度逐渐增加,光效率逐渐降低;在500μmol/(m2·s)的光强条件下,小球藻细胞浓度和光效率均随着进口流速的提高而增加。新型板式光生物反应器内小球藻的细胞浓度比传统板式光生物反应器提高了39.23%,表明在传统板式光生物反应器内加入斜挡板可有效增强微藻的闪光效应。     

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。     

光生物反应器脱除空气中CO2的模型研究

微藻光生物反应器具有脱除空气中CO₂能力。从光生物反应器构型、进气流速、混合传质,及微藻光合/呼吸速率等方面,探讨气升式光生物反应器脱除空气中CO₂效果,提出了时间离散化和集中参数法两种分析方法。运用集中参数法建立了气升式柱型光生物反应器脱除CO₂的数学模型,模拟了藻液中溶氧浓度（DO）、pH随时间的变化情况,及进气CO₂浓度影响,预测并验证了光照条件下出气CO₂、O2浓度的变化趋势。模拟结果和实验数据基本吻合,所提出的模型对光生物反应器的优化设计、微藻的高密度培养,及CO2去除能力预测具有参考意义。     

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( V/L)等表征反应器光合效率的参数.     

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。     

用管式光生物反应器培养螺旋藻的研究

微藻大规模培养主要有敞开式大池培养和封闭式光生物反应器培养两种主要方式。管式光生物反应器是封闭式光生物反应器的主要类型之一。与其它类型相比,管式光生物反应器放大较易,成本较低。国外关于管式光生物反应器已有不少研究［１～３］但关于管式光生物反应器产率与光强和光暗比的关系等方面的研究尚未得出明确的结论。国内管式光生物反应器的研究较少［４］,尚未见有关管式光生物反应器中微藻悬浮液流变特性基础参数和产率影响因素的报道。螺旋藻是丝状体蓝藻,螺旋藻蛋白质含量高,其蛋白质所含必需氨基酸丰富,是国内外大规模商业…     

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     

微藻培养过程的光特性研究进展

微藻培养过程中光的吸收、衰减以及光暗循环等特性是影响微藻的生长速度及其产量的重要因素。本文分析了微藻的光吸收过程、光在微藻培养液中的衰减特性以及微藻培养过程中的光暗循环特性,重点综述了国内外各类光生物反应器中光特性的研究进展,并对其发展方向进行了展望,为微藻培养光生物反应器的设计提供参考依据。     

微藻产油技术进展

发展微藻生物能源是解决能源危机和环境问题的有效途径之一。目前微藻生物能源的藻种筛选、室外养殖、采收、油脂提取、能源制备等各工艺环节均已经打通,但成本高制约了微藻生物能源的产业化发展。本文分析了微藻生物能源的制备工艺(包括藻种特性、培养技术、油脂诱导技术、油脂转化技术等)及应用研究进展(包括反应器),并结合多年在藻种选育、室外规模化培养、低成本采收和藻油多组分分离方面的研究结果与经验,从多角度为微藻生物能源发展给出建议。指出微藻的全价开发将是微藻生物能源发展的有效模式,其中筛选采收成本低、耐污染、油脂含量较高、富含高值副产物的藻种非常重要,丝状藻是一个非常有潜力的方向,并考虑将物理法和水热液化法结合,实现微藻的多成分提取与分离,提高微藻价值的全价开发。     

平板式光生物反应器培养液混合强度对螺旋藻生长的影响

目的：探讨平板式光生物反应器内培养液混合对螺旋藻生长的影响规律。方法：在平板式光生物反应器中进行钝顶螺旋藻（Spirulina platensis）户内和户外培养,通过改变通入反应器内气体的流量来控制培养液的混合强度,测定藻细胞的面积产量和叶绿素含量。结果：在一定的混合强度范围内,藻细胞的面积产量随着混合强度的增加而增加;室内培养时,混合强度的改变不会影响藻细胞的光合反应特性,户外高密度培养时,培养液混合强度的改变会造成藻细胞光合反应特性的变化。结论：强化培养液的混合可以提高螺旋藻产量。     

产油嗜碱绿球藻MC-1的烟气适应性

为了降低微藻产油成本和减少温室气体的排放,利用煤炭烟气培养一株具有pH快速漂移和高碱适应特性的产油微藻Chlorococcum alkaliphilus MC-1.首先于15L光生物反应器中分三组(空白组、CO2组和烟气组)进行小体积培养实验,然后在24 m2开放式跑道池中进行放大培养,研究了微藻MC-1对烟气培养的适应性.结果表明,在光生物反应器培养实验中,烟气组的最高生物量浓度、生长速率、藻体总脂含量和CO2固定速率分别为:(1.02±0.07) g/L、(0.12±0.02) g/(L·d)、(37.84±0.58)％和(0.20±0.02) g/(L·d),比CO2组分别提高了36％、33.33％、15.34％和33.33％.在开放式跑道池培养实验中,烟气与纯CO2的培养效果相似,烟气培养下的最高生物量浓度、生长速率、藻体总脂含量和CO2固定速率分别为:147.40 g/m2、14.73 g/(m2·d)、35.72％和24.01 g/(m2·d);烟气培养产出的藻粉中有毒重金属Pb、As、Cd和Cr的含量均低于国家限量标准.实验同时测定了烟气培养下藻液对烟气中CO2、NO和SO2的吸收效果,结果显示,在光生物反应器和开放式跑道池培养中此三种气体的平均吸收率均高于以往研究结果.上述结果说明,该藻能适应烟气培养条件,耦合微藻MC-1产油与烟气减排的室外放大培养是可行的.     

微藻规模培养技术研究进展

产油微藻是最具潜力的生物能源油脂资源之一,有关微藻生物能源的技术研究开发近年来受到国内外持续重视。微藻能源生产是一个涉及到从藻种、规模培养技术与装备,到能量转化加工全产业链的复杂过程,其中以解决微藻生物量资源的规模培养是整个产业过程的核心。从微藻的产能潜力分析出发,对微藻的光自养与异养模式以及微藻的开放池和光反应器培养研究进展进行了总结,特别分析了近些年发展起来的微藻序贯式异养—稀释—光诱导和贴壁培养技术等。并对涉及微藻培养的相关技术包括光能利用、水源和二氧化碳源解决,以及污染及其控制研究进展进行了分析。在此基础上,提出微藻规模培养必须以高效抗逆工业性状和高值化学品联产特色藻种的选育,与装备创新为重点和突破口,并将废气/废水等利用与规模培养相结合,从而构建起与环境处理相耦联的微藻能源—高值化学品多联产产业技术体系。     

基于模糊综合评价的产生物柴油微藻藻种筛选

产生物柴油微藻大规模培养对微藻藻种的性能要求较高。从丰富的藻种资源中筛选到高品质的藻种一直是个亟待解决的问题。通过研究3株产油微藻,从系统工程的角度综合整个微藻生物柴油的技术工艺,建立了以生长速率、含油率、油脂组成等18种指标的二级评价体系,采用二级模糊综合评价的模糊数学方法对产生物柴油微藻的性能进行综和分析、筛选。最终确定供评价的三株微藻二级模糊综合评价集：小球藻LICME001［0.360 0.315 0.192 0.069 0.064］,微绿球藻LICME002［0.277 0.331 0.236 0.104 0.052］和葡萄藻LICME003［0.325 0.371 0.232 0.071 0.060］。根据最大隶属度法则分析得：小球藻LICM001株产生物柴油微藻品质为优等级别,适合产生物柴油的技术工艺要求;微绿球藻LICME002和葡萄藻LICME003为良等级别的产生物柴油藻种。     

微藻藻种的筛选和育种及基因工程改造

正利用微藻油脂、烷烃或微藻淀粉生产生物柴油或生物酒精已成为国际生物能源研究领域的前沿和各个国家尤其是西方发达国家能源科技竞争的热点。然而,微藻生物燃料面临用于大规模工业化培养的微藻品种较少、生产成本高而难于商业化应用的问题。文章深入研究微藻生物技术的发展,对目前微藻藻种筛选、育种和基因工程技术改造进行分析,为进一步发掘筛选新的微藻生物资源、获得富含生物燃料原料成分及多种生物活性成分的优良藻种提供指导,加快微藻的生物产品和生物燃料商业化生产。