摘要：随着化石燃料燃烧导致的二氧化碳排放不断加剧气候变化,且化石燃料储量日益减少,寻求可再生能源已成为一项紧迫的任务.其中,藻类衍生可持续燃料因具有成本优势和可运输性,在解决全球能源危机方面展现出广阔前景,备受关注.利用化学转化技术从微藻中提取脂质,并通过酯交换反应可以将其转化为脂肪酸甲酯,是生产绿色生物燃料的有效途径.这一过程涉及游离脂肪酸、磷脂和甘油三酯的提取,并且生产过程能耗低,成为满足日益增长的能源需求的一种理想解决方案.本文综述了微藻脂质提取和酯交换制备生物燃料的相关研究进展.首先,介绍了微藻脂质的提取方法,包括溶剂提取法、索氏提取法、布利格和戴耶法、超临界二氧化碳提取以及离子液体溶剂法等,并分析了各方法的优缺点.随后,重点阐述了酯交换技术在微藻脂质转化中的应用,包括酸碱催化、酶催化以及原位酯交换反应等,并探讨了这些技术的反应机理、催化剂选择、反应器设计以及生物油生产工艺等方面的研究进展.通过综述上述研究进展,为微藻脂质的生产和应用提供了理论指导.研究表明,通过优化催化剂种类、反应条件以及提取方法,可以有效提高微藻脂质的转化效率和生物油品质.同时,本文也指出了当前微藻脂质生产中面临的挑战,如微藻栽培和生长条件优化、高效转化技术的开发等.随着可持续能源日益受到重视,微藻脂质作为一种可再生能源具有巨大的发展潜力.未来研究应进一步关注微藻的规模化栽培、生长条件优化以及高效转化技术的研发,以提高微藻脂质的产量和品质.同时,应进一步推动和实现微藻生物燃料的实际应用,从而为应对气候变化和能源危机提供有效的解决方案.

摘要：我国燃煤电厂每年排放CO_(2)超过57亿t,为保障双碳目标如期实现,必须大幅降低燃煤电厂的CO_(2)排放。微藻固碳通过高效的光合作用吸收CO_(2)转化为生物质,是极具潜力的燃煤电厂减碳技术,但目前微藻固碳性能严重受限于反应器内光传输。导光管可灵活调节反应器内光分布,而光纤可集中传输光线且光损耗低,因此提出光纤/导光管微藻光生物反应器,扩大藻液受光面积,增加藻细胞色素的光捕集,促进微藻光合固碳。利用光学仿真软件对光纤/导光管内传输的光线进行追踪,获得了光纤/导光管管壁的光强分布。在不同反应器、输入光能条件下进行微藻培养实验,获得了微藻生物量、固碳速率与叶绿素含量的变化趋势,分析了内置光纤/导光管对微藻固碳的影响规律。结果表明:平面末端的光纤射出光的光强在导光管侧30~140 mm内迅速下降,导光管发光范围集中。在导光管底部添加锥形反光件反射抵达管底的透射光、并设计阶梯型光纤使输入光由不同阶梯分级发出,可使微藻光生物反应器内光分布更加均匀,反应器内部远离光源区域的藻细胞可以有效接受光能进行光合固碳。当光能输入为3.3 W/L时,含两级阶梯结构光纤和锥形反光件的导光管管侧表面最低光强为47μmol/(m^(2)·s),平均光强达64μmol/(m^(2)·s),较无光纤仅顶部给光的导光管侧面平均光强提高了2.6倍。微藻在插入阶梯型光纤的光生物反应器(SF-PBR)培养7 d后生物量达到1.9 g/L,比在插入平面端光纤的光生物反应器(FF-PBR)中培养的生物量高46.2%,比仅顶部受光的光生物反应器(LG-PBR)中培养的生物量高111.1%。当提升光源输入至5.0 W/L,微藻培养7 d后的生物量高达2.8 g/L,培养期间保持高固碳速率(608.3 mg/(L·d)),比对照组LG-PBR的固碳速率提高1.9倍。

摘要：碳中和是指CO_(2)"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CO_(2)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CO_(2)、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。生物技术应用涵盖了从上游的藻种选育、生长代谢过程的多组学调控、培养条件及光生物反应器的优化设计到下游的采收提取纯化及应用等微藻的全生命周期。以碳的收支为主线综述了微藻生物技术在碳中和领域的应用研究现状,讨论了其价值、意义及应用中存在的问题及改进方向。针对关键节点改善碳足迹,以实现微藻在碳中和领域更多应用。

摘要：社会经济与工业化飞速发展,导致二氧化碳(CO_(2))排放量与日俱增,温室效应日渐严重,碳减排已成为亟待解决的全球性环境问题。在常见的CO_(2)去除方法中,生物固碳技术具有经济、可持续和副作用最小的优势。其中,微藻固碳技术是通过微藻自身的光合作用机制实现固碳目的。微藻将CO_(2)转化为脂质、蛋白质等细胞组分,经进一步分离提取,可制成多种高附加值化工产品,全过程绿色、安全且稳定,对有效缓解全球温室效应意义重大。首先阐述了微藻光合固碳技术原理、优点,及其生物质资源在各领域的应用;然后对影响微藻固碳效率的因素进行了分析;最后总结了光生物反应器的研究现状,并对光反应器的设计优化和发展提出了建议。

摘要：介绍了海水养殖废水的常规处理方式,包括化学方法和生物方法。然而这些方法存在效率低、二次污染、成本高等问题。基于微藻净化废水能够实现污染物去除和废水资源化利用的显著优势,阐述了微藻净化海水养殖废水的研究现状,并就目前的研究提出了微藻净化海水养殖废水存在的问题。针对这些问题,给出了解决微藻净化海水养殖废水难题的建议,为今后利用微藻提净化海水养殖废水提供了参考。

摘要：微藻是单细胞光合原生生物的统称。微藻富含高价值的产物,如蛋白质、DHA、虾青素等,广泛用于食品、保健品、化妆品和饲料生产。基因编辑技术是微藻遗传学研究和遗传改良的新工具。目前,广泛使用的基因编辑技术有锌指蛋白-核酸酶系统(zinc-finger nucleases system,ZFN)、转录激活样效应蛋白-核酸酶系统(transcription activator-like effector nucleases system,TALEN)和成簇规则间隔短回文重复(CRISPR)-CRISPR合作蛋白系统[clustered regularly interspaced short palindromic repeats(CRISPR)/CRISPR-associated(Cas)system],简称CRISPR/Cas系统。ZFN和TALEN融合了DNA特定序列识别蛋白和核酸内切酶,需要根据拟识别DNA序列修改识别蛋白氨基酸序列,过程繁琐,效率低,而CRISPR/Cas系统操作简便,只需设计拟识别DNA序列小引导RNA即可,编辑效率高,可同步编辑多个基因。目前,已有编辑干扰、编辑激活、编辑敲除、编辑插入等衍生系统,还有引导编辑、碱基编辑等,也可以编辑RNA分子。CRISPR/Cas在微藻中应用广泛。本文综述了CRISPR/Cas9基因编辑技术在微藻中的应用现状。

摘要：针对丝状菌引起的污泥膨胀问题,将膨胀污泥接种在序批式光照反应器内,再接种不同比例的微藻,利用微藻黏附生长特性对膨胀污泥的沉降性能进行恢复。研究结果表明:在投加不同比例的微藻后,膨胀污泥的沉降性能恢复良好,污泥容积指数(SVI_(5))值达到14.98 mL/g,污泥粒径最大增长到103.36μm。恢复了沉降性能的污泥有较高的胞外聚合物质量比。此外,微藻的加入也提升了膨胀污泥的污染物去除性能,其对化学需氧量(COD)的去除率为73.0%,对氨氮(NH^(+)_(4)-N)的去除率为43.6%,对总无机氮(TIN)的平均去除率为37.7%,对总磷(TP)的去除率为84.2%。在膨胀污泥沉降性能恢复过程中,胞外聚合物中蛋白质的质量比最高上升至26.89 mg/g挥发性悬浮物(VSS),而多糖的质量比基本稳定在9.09 mg/g VSS左右。

摘要：采用实验生态学方法和响应面法,探究文蛤与微藻的协同作用对水体无机氮及无机磷的消除效果。设置定性试验和定量试验,其中定性试验设有4个组,即无贝无藻组、有贝无藻组、无贝有藻组及有贝有藻组,每组设3个平行。定量试验根据响应面中心组合设计模型,以文蛤密度和微藻密度为影响因素,共设13个试验组。试验结果显示,文蛤在清水态(无藻)环境中对无机氮及无机磷的消除效果不显著(P>0.05),需与微藻协同才能显著降低水体无机氮和无机磷含量(P<0.05)。文蛤和微藻最佳搭配比例为:文蛤221个/m^(2),微藻1.92×10^(6)个/mL,此时对水体中无机氮和无机磷的日消除率达到最大,分别为6.93%和8.60%。通过实际试验对模型拟合结果进行验证,结果表明,该模型分析结果准确。因此,在实际生产中,文蛤密度约225个/m^(2)(15万个/亩),微藻密度约200万个/mL,可对水体无机氮及无机磷达到最大消除效果,此时无机氮及无机磷日消除率分别为(6.90±0.33)%和(8.57±0.29)%。

摘要：以杜氏盐藻为原料,乙二醇为液化介质、浓硫酸为催化剂进行热化学液化反应。运用中心组合设计及响应面分析(RSA),在单因素试验的基础上建立了预测杜氏盐藻液化产率的数学模型。回归分析表明,液化温度、停留时间与催化剂用量及其交互作用对液化都有显著影响。以液化产率为响应值作响应面和等高线图,揭示了各参数交互关系。通过响应面优化,求得最佳工艺条件为:催化剂用量2.4%,液化温度170℃,停留时间33min,在此条件下液化率达到97.05%。基于生物油广泛应用的目的,对产物生物油的物理化学性质进行了研究,并结合FT-IR、^(13)C-NMR、GC-MS等技术对生物油的主要组分分布进行了分析。结果表明:生物油的主要成分为苯并呋喃酮30.43%、C14～C18有机酸甲酯23.25%和C14～C18有机酸羟乙基酯27.89%。生物油由于高的含氧量,需要进一步改性才能高端应用。

摘要：CO_2气体可为微藻光合作用提供必需的碳源,CO_2在藻液中的混合、溶解及传输特性显著影响了微藻的生长固碳.在微藻光生物反应器中,气泡在藻液中的生长、脱离、聚并、上升等动力学行为主要由气体分布器决定.本文以气体分布器为研究对象,研究在不同孔径及孔间距下对15%(V/V)CO_2气体在悬浮液中的气泡行为、CO_2溶解与混合特性以及对微藻生长固碳的影响.结果表明:气泡上升速度随气体分布器孔径及孔间距的减小而减小,导致CO_2气泡在藻液中停留时间增加,强化了CO_2溶解传输,CO_2体积传质系数提高了143%,混合时间降低了24%,最终使微藻生物质浓度提高18.8%,固碳速率提高23.2%.