能源微藻的应用

宋瑞雪

（河南师范大学，河南新乡 453007）

微藻是一类古老的低等生物，在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高，其细胞代谢产物在很多领域都具有很好的开发前景。藻类个体大小悬殊，其中，只有在显微镜下才能分辨其形态的微小藻类类群被人们称为微藻。

1 能源微藻的主要优势

随着全球一体化及经济的高度发达，能源危机越来越突出[1]。一方面表现在传统的化石燃料等资源的过度开发造成的资源短缺，另一方面，不合理的能源消耗所造成的环境恶化[2]。相对于其他生物燃料资源，利用藻类作为生物燃料资源是一个相对较新的技术。和普通的陆生植物相比，能源微藻的主要优势是可以利用各种类型的水资源来大规模进行种植，同时，能源微藻的生物量特别大，生长周期比较短，而且其脂质含量也很高，更重要的是能源微藻具有不占耕地、单位面积产出量高等特点，已成为生物柴油燃料的首选。利用能源微藻提供能量、同时消耗CO2，可以在解决环境问题的同时，产生巨大的能量，而这种能量又相当保守，因此微藻能源被认为是当今最有开发前途的能源。当下，要认识到能源微藻在今后各项发展中的重要性，努力开发更清洁更绿色的能源物质。

藻类是世界上光能利用最成功、光能利用率最高的有机体，其能较少的反射太阳光，并通过网格毛孔捕获太阳能[3]，微藻固定CO2的能力是其他微生物的3倍以上。通过光合作用将太阳能固定为可利用的化学能，并产生少量的氢气，这部分氢气可被收集作为生物产能的一部分，其他大部分被固定的能量经过卡尔文循环被以糖类和脂类的形式储存起来[4]。当经过筛选和培育的能源藻可获得性状优良的高含油量藻种，然后在适合的环境内吸收阳光、CO2等[5]，生成能源藻生物质即富集油脂[6]，然后经过分离采收集、浓缩等加工过程[7]，最后转化为能源微藻生物柴油[8-9]。

2 能源微藻的发展潜力

能源微藻在未来有很广阔的发展潜力。如今，能源微藻的研究和发展给人类生活的许多方面都带来了不可估量的便利和价值。比如，在能源利用方面，利用微藻制成的能源微藻生物柴油，有望代替传统的化石燃料；在环境保护方面，微藻在提供能量的同时，消耗了大量的CO2，能有效减缓温室效应，同时微藻可以吸收各种污水中的营养物质，起到净化水体的作用；在食品方面，微藻可以作为食物素材来供人类和各种家畜食用，其含丰富的蛋白质和油脂，微藻还可以被用于制成各种食品添加剂；在医疗卫生方面，微藻中存在新的抗生素、抗氧化剂、抗癌和抗病毒等各种药物成分，为医疗卫生事业的发展作出了重要贡献。可见，微藻资源是一种可持续利用的优质资源，具有很广阔的应用前景，希望微藻能够对未来产业布局产生重要影响。

3 能源微藻的主要用途

大多数的能源微藻可以利用各种污水中含量很丰富的营养物质，特别是能够利用有机碳和无机氮、磷,从而可以良好地生长。同时，微藻加强了废水中的营养、重金属和病原菌的去除[10]，为异养细菌提供氧气用于矿化有机污染物[11]。早在1957年，Oswald提出了将藻应用于废水治理[12]，但并没有引起很大的反响，因为大家都已经习惯了利用一些比较常规的方法，比如化学处理法和活性污泥法。污水中含有非常丰富的营养物质，尤其是氮和磷，这些营养物质对水体生态环境来说是非常有害的，它们可以造成水体富营养化，如产生很常见的“水华”。对于大多数商业废水，磷从废水中析出形成一种固体不溶性组分[13]，依靠那些常规方法很难完全降解、回收这些不溶性固体。而微藻能够有效地去除废水中的氮、磷和有毒金属[14]，起到强大的恢复作用，和普通的净化污水的方法相比，通过微藻能够更环保、更有效地发挥作用。利用微藻来治理污水尽管还存在一些困难和问题，而且还没有大规模的应用实施，但这一项目的研究前景还是非常可观的。

微藻生物柴油是可满足全球需求的可再生的重要生物柴油之一，其具有非常大的发展潜力和发展前景。从技术方面而言，微藻微生物柴油的研发和实施非常可行，但要想实现规模化应用，还需要加大对其经济投资和支持。要想使微藻生物柴油成为传统的化石燃料等资源的有效替代能源，一定需要提高这一项目的技术水平和生产效率，尽可能降低其生产成本。可以培养易于大规模养殖的富脂藻类，加强微藻生物柴油精炼技术开发、充分利用，同时建立高效的商业化培养模式。

4 结语

能源微藻作为一种重要的可再生能源物质，利用其来生产微藻生物柴油这一研究项目具有非常重要和深远的意义。目前的研究中还存在一些问题，这些研究还只是停留在理论阶段，只是在进行基础研究，实验设备和技术手段还不够完善，还不能达到大规模生产的要求，因此，利用能源微藻来生产可再生能源物质，还有一些实质性的问题噬待解决。尽管这一研究的进展还不够成熟，但在今后的研究中，相信在不断的努力下，我们一定可以完善出更可行的理论方法，同时建立健全各项技术手段和所需要的各种实验室条件，我们坚信能源微藻将会有更广阔的开发应用。