微藻在高溫、低pH值、高濃度CO2條件下的生長(zhǎng)及產(chǎn)油性能研究.pdf

1、CO2減排和能源危機(jī)是當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展所面臨的重大難題，特別是工業(yè)煙道氣中 CO2固定和新能源開發(fā)。微藻具有生長(zhǎng)速度快，固碳效率高，環(huán)境耐受力強(qiáng)，對(duì)高濃度CO2具有潛在的生物固定能力，藻細(xì)胞所含的脂肪酸甲酯（Fatty acid methyl esters，F(xiàn)AMEs）等脂類又是制備生物柴油的理想原料，因此，利用微藻吸收固定 CO2和制備微藻生物柴油在工業(yè)碳減排中具有重大的環(huán)境效應(yīng)和現(xiàn)實(shí)意義。但是，用于工業(yè) CO2生物固定進(jìn)而制備生物柴

2、油的微藻需具有一定耐高溫性、耐低pH值和耐高濃度CO2性，以應(yīng)對(duì)煙氣持續(xù)通入培養(yǎng)體系后引發(fā)的高溫、酸性、高濃度 CO2逆境環(huán)境對(duì)微藻生長(zhǎng)的抑制作用，同時(shí)，所用微藻應(yīng)保持較高油脂含量以獲得較高的產(chǎn)油量。本研究從耐高溫、耐低pH值和耐高濃度 CO2三方面對(duì)購(gòu)買所得的7株微藻(2株蛋白核小球藻(Chlorella phyrenoidosa)、普通小球藻(Chlorella vulgaris)、海水小球藻(Chlorella pacifica)

3、、杜氏鹽藻(Dunaliella salina)、海生橢球藻(Nannochloropsis maritima)、纖細(xì)角毛藻(Chaetoceros gracilis))和自行分離所得1株溫泉6＃藻(Cyanobacterium aponinum)進(jìn)行檢驗(yàn)比較，最終篩選得到普通小球藻以滿足工業(yè) CO2固定的要求，并評(píng)價(jià)其產(chǎn)油性能。所得結(jié)論如下：
　　(1)模擬煙道氣形成的高溫、酸性和高濃度CO2環(huán)境對(duì)微藻生長(zhǎng)有較大沖擊，不同的微藻

4、其主要生長(zhǎng)限制因素不同。對(duì)于纖細(xì)角毛藻而言，酸性環(huán)境對(duì)其生長(zhǎng)影響最大，而溫泉6＃藻和鹽生杜氏藻受到 CO2影響較大，反之，普通小球藻則在三重壓力脅迫下表現(xiàn)出良好的生長(zhǎng)狀態(tài)，CO2對(duì)其生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，由此可見，普通小球藻對(duì)高溫、酸性和高濃度 CO2具有很好的耐受性，可用于工業(yè)煙道氣中CO2固定。
　　(2)除溫泉6＃藻和纖細(xì)角毛藻的最適生長(zhǎng)溫度為30℃外，4株小球藻、海生橢球藻和鹽生杜氏藻的最適生長(zhǎng)溫度均為25℃，其他溫度下的

5、藻生物量出現(xiàn)不同程度降低。除海水小球藻外，對(duì)于其他7株微藻總脂含量表現(xiàn)為隨溫度升高而降低的趨勢(shì)，說明高溫不利于這七種微藻的總脂積累，而海水小球藻在30℃條件下總脂含量約為25℃時(shí)的兩倍?？梢姡瑴囟葘?duì)微藻總脂含量的影響因藻種而異，且藻株不同影響程度不同。
　　(3)在pH≤4的培養(yǎng)體系中，微藻生長(zhǎng)受到較大抑制。6株微藻的耐酸性順序?yàn)椋簻厝?＃藻>海水小球藻>普通小球藻>纖細(xì)角毛藻>鹽生杜氏藻>蛋白核小球藻Chlorella2＃。相同

6、pH值條件下，H2SO4所致酸性對(duì)小球藻生長(zhǎng)的抑制作用普遍大于HNO3。酸性條件有利于微藻積累脂肪酸(pH6.0時(shí)的海水小球藻除外)，且以普通小球藻總脂含量最高，其次為纖細(xì)角毛藻和蛋白核小球藻，鹽生杜氏藻和海水小球藻再次，而溫泉6＃藻最低。
　　(4)在高溫、低pH值、高濃度CO2的光生物反應(yīng)器培養(yǎng)體系中，鹽藻、纖細(xì)角毛藻和溫泉6＃藻的生長(zhǎng)受到抑制，相反，5~15％CO2提高了普通小球藻對(duì)高溫和酸性環(huán)境的耐受能力。對(duì)于普通小球藻而

7、言，高濃度的CO2不僅促進(jìn)了細(xì)胞生長(zhǎng)，提高微藻的固碳速率，也顯著增加了藻細(xì)胞內(nèi)的總脂產(chǎn)率。本研究中普通小球藻在未經(jīng)過基因改造等手段條件下生物量較高，可到0.691g/L，溫度(35℃)、pH值(4.0)、CO2耐受性(15%)、固碳速率(0.990 gCO2/( L·d))和最高油脂產(chǎn)率(13.8 mg/(L·d))均維持在較高水平。
　　(5)綜合考慮逆境耐受性以及固碳產(chǎn)油要求，認(rèn)為普通小球藻是8株微藻中最適于工業(yè)煙氣CO2固定