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青岛能源所微藻贴壁培养技术取得新进展,产率提升3-5倍

近日,在科技部科技支撑计划、中科院太阳能行动计划二期等项目支持下,中国科学院青岛生物能源与过程研究所能源藻类资源团队在微藻规模培养技术研究取得重要进展。该团队提出了一种基于微藻贴壁培养的新方法,显著提高了培养效率,降低了成本。

微藻生物能源的产业化推进一直受困于规模培养技术的创新突破。传统液体悬浮式开放池或光生物反应器由于光在水体中衰减严重,导致光能利用差、培养效率低、成本高,且耗水量大。户外工业规模的开放池培养面积产率仅为7-20 g/m²/d,远低于100 g/m²/d以上的理论产率,且培养密度低导致收集能耗较高。

为破解这些难题,团队负责人刘天中研究员与王俊峰等提出了基于微藻贴壁培养的新方法。该方法将传统悬浮培养的藻细胞贴附于一定的支撑介质上并保持完全润湿,通过调节培养基组成与供气CO₂浓度,实现了微藻的贴壁生长和油脂诱导积累。研究证明淡水藻、海水藻、绿藻、硅藻等均能在贴壁条件下良好生长(中国专利申请号:201010250866.X)。

在此基础上,为提高光能利用率和光合培养效率,团队提出了光能面积稀释和时间稀释两种策略的微藻贴壁培养反应器设计新原理,并申请了三件反应器发明专利(申请号:201210051552.6,201210048910.8,201210051158.2)。

利用微藻贴壁培养反应器对产油栅藻进行室内和室外培养验证,结果表明:室内培养面积产率达到60-120 g/m²/d,室外培养面积产率达到50-80 g/m²/d,是传统培养产率的3-5倍,并在节水、敌害污染控制、规模放大等方面具有巨大优势。相关研究结果发表在《Bioresource Technology》(Liu T., Wang J. et al., Bioresource Technology. 2013,127: 216–222)。

该技术除用于产油微藻外,还可广泛用于其他经济微藻的规模培养。例如,用于螺旋藻培养时,室外单位面积产率平均可达50-60 g/m²/d,是开放池培养效率的4倍,且水耗大幅降低。该贴壁培养技术的广泛应用,将为我国螺旋藻等经济微藻产业技术升级和微藻产业集群建设提供重要技术支撑。

目前,该团队正在此技术基础上进行能源微藻和经济微藻的规模化培养技术中试示范系统设计和建设。

(责任编辑:泉水)