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。     

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。     

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CO2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...     

光照对光生物反应器中微藻高密度光自养培养的影响

光生物反应器是实现微藻高密度培养的重要装置,其设计的关键技术之一是选择合适的光照方式。根据国内外近十年来的相关研究成果,重点介绍了入射光性质(光源、光强、光质和光暗循环)和光能分布对微藻生长的影响,评述了用于微藻高密度培养的光照技术,展望了进一步的研究方向,为高效光生物反应器的设计和优化提供参考。     

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。     

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。     

微藻培养系统内光现象的研究进展

分析了微藻培养系统内光传递过程的数学模型和光分布影响因素,重点综述了光暗循环对微藻生长影响的实验研究和CFD技术应用研究进展,展望了微藻培养系统内光现象的发展方向,以期为规模化、高效微藻培养光生物反应器的设计、优化和放大提供参考。     

能源微藻规模化培养及光生物反应器研究现状与发展策略

引言 众所周知,资源、能源和环境是当前人类社会发展必须面临和解决的三大难题.传统化石能源的过量使用导致了石油资源短缺、全球气候变暖和环境污染.目前,各国政府和企业开始大力开发可再生能源,其中生物能源被认为是最具潜力的可再生能源之一.微藻能源集生物能源、生物固碳及N/P废水处理等多种功能于一体,具有独特的优势,已经成为国内外研究与开发的热点①.能源微藻的低成本规模化培养是实现微藻能源产业化的关键,也是当前限制微藻能源产业化的瓶颈.     

微藻生物柴油的现状与进展

微藻生物柴油能够解决目前使用植物原料发展生物柴油面临的耕地不足、气候变化对产量影响大和引起农作物价格上涨等突出问题。通过转基因技术培育“工程微藻”,繁衍能力高,生长周期短,比陆生植物产油高出几十倍,并且能用海水作为其天然培养基进行工业化生产。介绍了微藻生物柴油的优势,高脂质微藻选育,以及工程微藻研究与下游生产工艺的研究现状和进展。     

Photobioreactors for cultivation and synthesis: Specifications,challenges, and perspectives

Due to their versatility and the high biomass yield produced, cultivation of phototrophic organisms is an increasingly important field. In general, open ponds are chosen to do it because of economic reasons; however, this strategy has several drawbacks such as poor control of culture conditions and a considerable risk of contamination. On the other hand, photobioreactors are an attractive choice to perform cultivation of phototrophic organisms, many times in a large scale and an efficient way. Furthermore, photobioreactors are being increasingly used in bioprocesses to obtain valuable chemical products. In this review, we briefly describe different photobioreactor set‐ups, including some of the recent designs, and their characteristics. Additionally, we discuss the current challenges and advantages that each different type of photobioreactor presents, their applicability in biocatalysis and some modern modeling tools that can be applied to further enhance a certain process.     

微藻异养高密度培养研究进展与发展趋势*

微藻细胞可以积累大量油脂、蛋白质、多糖、色素、不饱和脂肪酸等物质,在能源、食品、饵料、保健品及药品等行业有巨大的应用价值。然而,微藻在传统光自养模式下很难实现高密度培养来大量生产这些重要的物质,进而限制了微藻的实际应用。相反,微藻在异养模式下生长速度快、生物质浓度高,可以短时间内获得大量微藻生物质。因此,异养高密度培养微藻具备大规模、高效率培养微藻生产目标产物的巨大潜力。阐述微藻异养培养的优缺点及相应技术难点的解决思路、影响微藻异养生长及目标产物积累的主要营养因子和环境因子、微藻异养高密度培养的方式及微藻异养高密度培养的当前发展水平。结合文献报道分析微藻异养高密度培养的四个具有极大发展潜力的发展方向,以期更好地利用异养模式来高效率、低成本培养微藻生产大量目标产物,满足上述多个行业对微藻原材料的巨大需求,从而加速微藻产业的发展。     

Cultivation of Microalgae in Dairy Farm Wastewater Without Sterilization

The present study investigated the feasibility of cultivating microalgae in dairy farm wastewater. The growth of microalgae and the removal rate of the nutrient from the wastewater were examined. The wastewater was diluted 20, 10 and 5 times before applied to cultivate microalgae. A 5 dilution yielded 0.86 g/L dry weight in 6 days with a relative growth rate of 0.28 d^?1, the 10× dilution gave 0.74 g/L and a relative growth rate of 0.26 d^?1 while the 20× dilution 0.59 g/L and a relative growth rate 0.23 d^?1. The nutrients in the wastewater could be removed effectively in different diluted dairy wastewater. The greatest dilution (20×) showed the removal rates: ammonia, 99.26%; P, 89.92%; COD, 84.18%. A 10× dilution removal% was: ammonia 93; P 91 and COD 88. The 5× dilution removal% was: ammonia 83; P 92; COD 90.     

利用废水培养微藻的研究进展

微藻被认为是一种有潜力的、可被开发为再生能源的重要生物材料。一些微藻种类具有较强的异养和混养能力,能直接利用有机物作为碳源。工农业生产和城市生活中所排放的废水中通常含有大量的有机碳、氮、磷等营养物质。利用废水培养微藻,一方面可以将废水中的碳、氮、磷等营养物质转化为具有更高价值的微藻生物质,另一方面又可实现废水的净化和营养物质的再利用。本综述了不同种类废水的特点,讨论了两类微藻培养模式的优劣,同时还探讨了微藻对营养元素的利用,并总结了微藻培养需突破的瓶颈。     

产油微藻的筛选及大规模培养的研究进展

产油微藻具有生长速度快、油脂含量高和抗逆性强等特点,是极具生产潜力的生物柴油的原料.微藻生物柴油技术包括微藻藻种的筛选、大量培养和采收、油脂的提取和生物柴油的制备.该文对近些年产油微藻藻种的筛选和规模化培养的研究进展进行综述.     

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。     

产油微藻的选育及其培养条件优化

为了利用微藻处理废水生产生物质燃料，实现治理环境污染和缓解化石能源短缺的耦合，需要筛选能够适应石家庄本地气候，生产状况良好且油脂产率较高的微藻藻株。从石家庄市自然河流中采样，经过BG11培养基分离纯化后筛选出10株微藻，利用SPASS 19.0软件对培养中的相关数据进行方差分析及LSD多重比较发现，自养条件下藻种DK-3生物量、总脂含量较其他藻株高,分别为：1.86 g·L-1、(10.23 ± 2.63) mg·L-1·d-1，经18S rDNA 鉴定为栅藻（Scenedesmus meyen），构建其系统发育树。利用Box-Behnken Design (BBD)设计耦合响应曲面法（RSM）探索藻种DK-3最佳异养培养条件，最终藻种DK-3最佳培养条件为葡萄糖20 g·L-1、K2HPO4·3H2O 90 mg·L-1、MgSO4·7H2O 200 mg·L-1（其他成分参考BG11培养基），经验证在此培养条件下，经240 h培养后生物量为5.47 g·L-1，油脂产量为1.28 g·L-1，比对照组生物量3.37 g·L-1提高了62.31%，因此，藻种DK-3具有较高的研究潜能。     

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。