污水能源微藻体系构建及其环境调控的机理研究

微藻生长快，能量密度高，含油率较高，是制备生物柴油的优良原料，因此微藻能源技术受到重视。但是由于技术突破的困难，淡水微藻和海水微藻的开发利用，依然存在技术经济上的障碍。针对这一难题，考虑到藻类能对水中营养物质进行吸收并转化生物柴油的特性，本项目将藻类制油与污水处理相耦联，从环保角度有望显著降低微藻能源制油的生产成本。目前微藻污水处理与生物柴油生产相耦联技术仍处于探索阶段。污水微藻中油脂含量过低不能满足规模化生产的需要是该耦联技术目前遇到的瓶颈问题之一。本项目通过对污水处理过程中的微藻进行筛选、选育及基因改造，获得油脂含量高、污水处理效果明显的藻种，针对不同污水水质构建污水能源微藻体系，采用实时定量技术监测污水能源微藻体系油脂含量及其变化情况，探索可能存在的有利于微藻油脂积累的生化"开关"，研究污水能源微藻体系的环境适应性机制和调控机理，为污水微藻制油技术的发展与应用提高理论依据。

目前，世界各国对能源危机以及温室效应的认识逐渐加强。传统化石能源不仅对环境造成危害，而且对人类健康也产生了较大的影响。由于微藻对环境友好且适用于各种培养环境，因此逐渐成为一种可持续发展的生物质能。 微藻可以积累大量的油脂并可通过转酯化的形式制备成为生物柴油。但是，目前微藻大规模商业培养的成本还远高于传统的作物。. 本项目针对目前能源微藻培养成本过高的问题，提出利用污水作为微藻能量及营养的来源，以减少微藻对淡水资源以及营养物质的额外需求，并减少对微藻培养的限制。利用微藻单独制备生物柴油或去除污水中植物性营养物质的研究虽然有其优势，但是也存在很多不足。本项目将污水处理和藻类制油技术相偶联，克服了单一系统的缺陷，在处理污水的同时获得生物柴油，以及减少CO2产生量。. 项目主要研究内容包括自污水处理厂以及其他不同水体分离筛选能源微藻，研究能源微藻对环境的适应性及其调控机理，采用尼罗红染色等方法实时定量监测微藻中油脂含量及其变化情况；针对污水培养系统，设计并开发了多种不同规格的微藻光生物反应器，研究了微藻在不同光生物反应器中的生长以及油脂积累情况；利用分离筛选出的能源微藻，构建了多种污水能源微藻体系，研究该体系对城市生活污水的处理效果以及微藻油脂积累情况，结果表明，污水能源微藻体系可以较好的处理城市生活污水的同时获取高油脂含量的微藻；采用分子生物学技术，研究了不同污水能源微藻体系对环境适应性机制和调控机理，结果表明，不同污水能源微藻体系，其对污水处理效果的差异主要取决于微藻的种类以及相关其他微生物（尤其是细菌）的相互作用，其具体的机理还需要进一步研究；此外，项目进一步研究了不同的采收方法对微藻采收的影响，并开发了一种新型的微藻絮凝剂。项目形成了一套从微藻培养、调控到微藻采收以及制备生物柴油的整套体系。项目的研究为污水资源化、能源化以及能源微藻规模化培养提供了理论与技术支撑。. 本项目共发表研究论文6篇，其中4篇被SCI收录，1篇被EI收录，1篇被CSCD收录；4篇SCI收录论文中，3篇论文被一区期刊收录，累计影响因子16以上。申请中国发明专利2项，参与并获得天津市科学技术二等奖1项。