能源微藻的應用

宋瑞雪

（河南師范大學，河南新鄉 453007）

微藻是一類古老的低等生物，在陸地、海洋分布廣泛，營養豐富、光合利用度高，其細胞代謝產物在很多領域都具有很好的開發前景。藻類個體大小懸殊，其中，只有在顯微鏡下才能分辨其形態的微小藻類類群被人們稱為微藻。

1 能源微藻的主要優勢

隨著全球一體化及經濟的高度發達，能源危機越來越突出[1]。一方面表現在傳統的化石燃料等資源的過度開發造成的資源短缺，另一方面，不合理的能源消耗所造成的環境惡化[2]。相對于其他生物燃料資源，利用藻類作為生物燃料資源是一個相對較新的技術。和普通的陸生植物相比，能源微藻的主要優勢是可以利用各種類型的水資源來大規模進行種植，同時，能源微藻的生物量特別大，生長周期比較短，而且其脂質含量也很高，更重要的是能源微藻具有不占耕地、單位面積產出量高等特點，已成為生物柴油燃料的首選。利用能源微藻提供能量、同時消耗CO2，可以在解決環境問題的同時，產生巨大的能量，而這種能量又相當保守，因此微藻能源被認為是當今最有開發前途的能源。當下，要認識到能源微藻在今后各項發展中的重要性，努力開發更清潔更綠色的能源物質。

藻類是世界上光能利用最成功、光能利用率最高的有機體，其能較少的反射太陽光，并通過網格毛孔捕獲太陽能[3]，微藻固定CO2的能力是其他微生物的3倍以上。通過光合作用將太陽能固定為可利用的化學能，并產生少量的氫氣，這部分氫氣可被收集作為生物產能的一部分，其他大部分被固定的能量經過卡爾文循環被以糖類和脂類的形式儲存起來[4]。當經過篩選和培育的能源藻可獲得性狀優良的高含油量藻種，然后在適合的環境內吸收陽光、CO2等[5]，生成能源藻生物質即富集油脂[6]，然后經過分離采收集、濃縮等加工過程[7]，最后轉化為能源微藻生物柴油[8-9]。

2 能源微藻的發展潛力

能源微藻在未來有很廣闊的發展潛力。如今，能源微藻的研究和發展給人類生活的許多方面都帶來了不可估量的便利和價值。比如，在能源利用方面，利用微藻制成的能源微藻生物柴油，有望代替傳統的化石燃料；在環境保護方面，微藻在提供能量的同時，消耗了大量的CO2，能有效減緩溫室效應，同時微藻可以吸收各種污水中的營養物質，起到凈化水體的作用；在食品方面，微藻可以作為食物素材來供人類和各種家畜食用，其含豐富的蛋白質和油脂，微藻還可以被用于制成各種食品添加劑；在醫療衛生方面，微藻中存在新的抗生素、抗氧化劑、抗癌和抗病毒等各種藥物成分，為醫療衛生事業的發展作出了重要貢獻。可見，微藻資源是一種可持續利用的優質資源，具有很廣闊的應用前景，希望微藻能夠對未來產業布局產生重要影響。

3 能源微藻的主要用途

大多數的能源微藻可以利用各種污水中含量很豐富的營養物質，特別是能夠利用有機碳和無機氮、磷,從而可以良好地生長。同時，微藻加強了廢水中的營養、重金屬和病原菌的去除[10]，為異養細菌提供氧氣用于礦化有機污染物[11]。早在1957年，Oswald提出了將藻應用于廢水治理[12]，但并沒有引起很大的反響，因為大家都已經習慣了利用一些比較常規的方法，比如化學處理法和活性污泥法。污水中含有非常豐富的營養物質，尤其是氮和磷，這些營養物質對水體生態環境來說是非常有害的，它們可以造成水體富營養化，如產生很常見的“水華”。對于大多數商業廢水，磷從廢水中析出形成一種固體不溶性組分[13]，依靠那些常規方法很難完全降解、回收這些不溶性固體。而微藻能夠有效地去除廢水中的氮、磷和有毒金屬[14]，起到強大的恢復作用，和普通的凈化污水的方法相比，通過微藻能夠更環保、更有效地發揮作用。利用微藻來治理污水盡管還存在一些困難和問題，而且還沒有大規模的應用實施，但這一項目的研究前景還是非?？捎^的。

微藻生物柴油是可滿足全球需求的可再生的重要生物柴油之一，其具有非常大的發展潛力和發展前景。從技術方面而言，微藻微生物柴油的研發和實施非常可行，但要想實現規模化應用，還需要加大對其經濟投資和支持。要想使微藻生物柴油成為傳統的化石燃料等資源的有效替代能源，一定需要提高這一項目的技術水平和生產效率，盡可能降低其生產成本?？梢耘囵B易于大規模養殖的富脂藻類，加強微藻生物柴油精煉技術開發、充分利用，同時建立高效的商業化培養模式。

4 結語

能源微藻作為一種重要的可再生能源物質，利用其來生產微藻生物柴油這一研究項目具有非常重要和深遠的意義。目前的研究中還存在一些問題，這些研究還只是停留在理論階段，只是在進行基礎研究，實驗設備和技術手段還不夠完善，還不能達到大規模生產的要求，因此，利用能源微藻來生產可再生能源物質，還有一些實質性的問題噬待解決。盡管這一研究的進展還不夠成熟，但在今后的研究中，相信在不斷的努力下，我們一定可以完善出更可行的理論方法，同時建立健全各項技術手段和所需要的各種實驗室條件，我們堅信能源微藻將會有更廣闊的開發應用。