微藻固定CO2转化油脂的膜技术强化研究

CO2减排和生物能源研发是环境保护和资源再利用领域的学术前沿热点和高技术竞争焦点。本项目以促进微藻固定CO2和提高油脂产率为目标，拟通过微藻的膜式光生物反应器的高密度培养，进行CO2固定、油脂富集和提取的过程调控和强化研究。研究内容包括：选取高油脂含量和高细胞产率微藻藻种，分别在膜生物反应器中进行高密度培养，优化培养条件，促进CO2固定和转化；比较氮源抑制和pH调控，在高密度培养的基础上快速诱导油脂富集，缩短微藻培养周期，提高油脂含量和产率；利用生物相容性有机溶剂开展耦合连续萃取油脂的微藻膜生物反应器培养，强化微藻培养与原位膜基萃取的传递特性，探讨微藻固定CO2转化油脂的调控和强化机制，促进微藻固定CO2不断转化为油脂。上述研究可为能源微藻的规模培养和生物质能源研制提供关键理论和技术支撑。

CO2减排和生物能源研发是环境保护和资源再利用领域的学术前沿热点和高技术竞争焦点。本项目以促进微藻固定CO2和提高油脂产率为目标，通过微藻的膜式光生物反应器培养，进行CO2固定、油脂富集和提取的过程调控和强化研究。结果表明，以海水小球藻为代表的高细胞产率微藻采用膜生物反应器培养可以显著提高细胞密度，从而强化CO2固定；和氮源抑制相比，本项目提出一种新型pH调控方法，可以实现在小球藻高密度培养的基础上快速诱导富集油脂；通过对小球藻进行耦合油脂膜基萃取的膜生物反应器培养，发现油脂连续分离对小球藻固定CO2促进作用不明显。由于小球藻具有细胞壁结构，不像葡萄藻适于进行油脂的膜基原位萃取。可见膜技术可以促进气液传质从而显著提高CO2固定，但是微藻油脂的膜基原位萃取是以微藻具有特定油脂分泌型细胞结构为前提的。分析小球藻产三酰甘油过程的代谢途径，发现适当环境压力改变可以促进微藻固定CO2并转化为油脂。基于上述研究成果已发表SCI论文6篇，授权专利2个，应邀国际会议口头报告3个。