污水及煙道氣資源化培養(yǎng)產(chǎn)油微藻的研究進(jìn)展

污水及煙道氣資源化培養(yǎng)產(chǎn)油微藻的研究進(jìn)展

目前和未來生物柴油市場非常豐富。微藻生物柴油的利用可以在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)，但經(jīng)濟(jì)應(yīng)用仍然存在挑戰(zhàn)。這與微藻生產(chǎn)技術(shù)、分離技術(shù)和后續(xù)回收技術(shù)的效率有關(guān)。其中,微藻生產(chǎn)技術(shù)可行性是首要的,并對下游技術(shù)經(jīng)濟(jì)性有很大影響。而影響微藻培養(yǎng)因素眾多,包括:藻種、營養(yǎng)條件、培養(yǎng)方式、微藻反應(yīng)器及培養(yǎng)環(huán)境。當(dāng)前,將微藻培養(yǎng)、微藻生物柴油的生產(chǎn)與污水處理相結(jié)合是短期內(nèi)最有可能商業(yè)化應(yīng)用的。因此,如何優(yōu)化上述因素并通過工藝創(chuàng)新,形成高光合效率、高傳質(zhì)、高固碳率、高細(xì)胞產(chǎn)率及低能耗的微藻生產(chǎn)光生物反應(yīng)器,利用污水營養(yǎng)物質(zhì)及煙道氣中的CO2實(shí)現(xiàn)微藻快速生長及高密度培養(yǎng),降低微藻生產(chǎn)費(fèi)用及微藻下游處理成本是當(dāng)前研究工作的重點(diǎn)。文中圍繞污水及煙道氣資源化培養(yǎng)產(chǎn)油微藻體系論述以上因素的研究進(jìn)展及優(yōu)化可能。1小球藻和斜生柵藻的篩選藻種的篩選與其應(yīng)用場合、培養(yǎng)難易程度以及藻的后續(xù)利用等因素密切相關(guān)。例如篩選合適的微藻藻種對于CO2生物減排效率及生物減排工藝成本競爭力具有顯著的影響,其通常要求:光利用率高;CO2轉(zhuǎn)化率高;比生長速率快;耐pH、溫度范圍寬;耐高CO2濃度;對煙道氣中微量成分如SOx、NOx和重金屬具有高耐性;盡可能多的副產(chǎn)物和協(xié)同產(chǎn)物,例如生物柴油和固體燃料;易于收獲,可與污水處理相結(jié)合等。如表1所示,藍(lán)藻和綠藻具有較大的優(yōu)勢,其中小球藻和斜生柵藻具有耐污能力強(qiáng),并可直接利用污水中的有機(jī)物,成為研究的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)藻種。而對于利用微藻生產(chǎn)生物柴油的藻種最好還要滿足:高產(chǎn)油率;在開放池生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)為優(yōu)勢藻種;能生產(chǎn)高價(jià)值副產(chǎn)物;具有短的生產(chǎn)周期等。圍繞富油微藻展開的研究主要為綠藻和硅藻,例如布朗葡萄藻Botryococcusbraunii、小球藻Chlorellasp.、微擬球藻Nannochloropsissp.、杜氏鹽藻Dunaliellaprimolecta、三角褐指藻Phaeodactylumtricornutum等。顯然,要從自然界篩選出同時(shí)滿足以上所有要求的藻種很困難甚或不可能。其中,尤以產(chǎn)油微藻其含油率和生長速率之間存在著嚴(yán)重的矛盾為甚,如表1所示,B.braunii油脂含量高,卻生長緩慢。斜生柵藻Scenedesmussp.生長快、碳固定能力高,很適合CO2固定,而油脂含量卻不高。綜合來看,小球藻是個(gè)不錯的選擇。綜上,如何同時(shí)提高生物量和細(xì)胞含油率以獲得最多的油脂產(chǎn)量是急需解決的問題。微藻遺傳基因操作也許是一個(gè)選擇并具有很好的前途,但至今還沒有基因工程法促使微藻大量生產(chǎn)油脂成功的報(bào)道,這個(gè)領(lǐng)域還處于起步階段?？赡芤€(wěn)定地大規(guī)模培養(yǎng)生長迅速的富油微藻的要求也不是一定要通過基因改造微藻來實(shí)現(xiàn),而關(guān)于優(yōu)勢藻種的選育、培養(yǎng)工藝及微藻分離技術(shù)的創(chuàng)新研究工作可能在短期內(nèi)更有前景。2mo、co、zn元素微藻生長所需的營養(yǎng)元素有15~20種,主要為C、N、P、Fe、Mn、Mo、Co、Zn等元素。為促進(jìn)微藻生長、CO2生物固定及生產(chǎn)生物柴油等目的,研究者對培養(yǎng)基碳源、氮源、磷源等的優(yōu)化開展了大量工作。而如何高效資源化煙道氣、污水培養(yǎng)微藻則是當(dāng)前及今后工作重點(diǎn)。2.1生物煙道氣co減排技術(shù)光自養(yǎng)微藻通常捕獲空氣、電廠及工廠生產(chǎn)過程排放煙道氣中CO2或吸收溶解性碳酸鹽來獲得碳源。由于空氣中CO2低濃度(0.036%)及向水中傳質(zhì)限制,易導(dǎo)致微藻培養(yǎng)碳源不足,影響微藻增長,因此,從空氣中固定CO2在經(jīng)濟(jì)上是不可行的。而燃燒化石燃料的發(fā)電廠排放煙道氣中CO2含量高達(dá)15%左右,可實(shí)現(xiàn)更好的CO2捕獲。由于只有很少的一部分藻能適應(yīng)煙道氣中高濃度SOx和NOx,并可以在高鹽含量及高pH值極端條件下生長,因此容易控制入侵生物,具有技術(shù)可行性。目前我國CO2排放量已位居世界第二,CO2減排形勢十分嚴(yán)峻,而我國每減排1噸CO2的指標(biāo)售價(jià)約為100元人民幣。因此,利用微藻實(shí)現(xiàn)煙道氣CO2減排具有一定經(jīng)濟(jì)可行性。并不是所有微藻都能承受高CO2濃度,其能耐受的CO2濃度與藻種、培養(yǎng)基、光照、CO2通量(CO2量/藻液量)等因素有關(guān)。目前已報(bào)道的能在極高CO2濃度下生長的藻類主要是綠藻和藍(lán)藻,如能在60%CO2條件下生長的C.littorale、Chlorellasp.和Scenedesmussp.等。Doucha等通過Chlorellasp.去除煙道氣CO210%~50%,去除率隨著注入培養(yǎng)液中煙道氣量增加而減小?？梢?很多微藻適合生物固定和去除煙道氣CO2,利用微藻進(jìn)行煙道氣CO2減排可望減少微藻培養(yǎng)和微藻能源生產(chǎn)成本,特別是當(dāng)前由于微藻生物柴油工藝技術(shù)的高昂成本及缺乏與石油價(jià)格競爭力而影響商業(yè)開發(fā)時(shí)。反應(yīng)器中微藻密度每增加1g/L,需從藻液中獲得2~3g/L的CO2,而CO2在水中的溶解度僅為1.45g/L(25℃)。因此,要滿足微藻高密度快速增長和煙道氣中的CO2高效去除,需強(qiáng)化CO2在藻液中的溶解速度及傳質(zhì)。CO2的溶解速度取決于壓力、溫度、氣泡尺寸及氣泡與藻液的接觸時(shí)間,并與光照、液體紊流程度、藻密度、CO2濃度等因素有關(guān)。其中,混合、曝氣裝置、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)及CO2濃度是影響CO2溶解度及CO2利用率的關(guān)鍵因素。2.2污水中微藻的處理當(dāng)前及今后生物柴油的市場需求量極大,微藻生產(chǎn)生物柴油具有產(chǎn)量高、所需土地面積小并不與農(nóng)作物爭地等優(yōu)勢,成為目前生物能源領(lǐng)域中的開發(fā)熱點(diǎn)。然而,由于微藻培養(yǎng)的成本仍然較高,極大限制了微藻生物柴油的生產(chǎn)。眾所周知,很多污水中富含微藻可利用的營養(yǎng)物質(zhì),因此,通過將微藻的生產(chǎn)作為污水處理過程的一部分,不僅可達(dá)到污水處理的目的,還可回收利用污水及污染物質(zhì),節(jié)省培養(yǎng)微藻所需化工原料,可望減少微藻培養(yǎng)費(fèi)用。例如,可將城市生活污水經(jīng)格柵、沉砂池處理后進(jìn)入活性污泥法中的短時(shí)高負(fù)荷曝氣工藝處理,利用活性污泥的吸附、絮凝和降解性能將大量的細(xì)小懸浮物、有機(jī)物和細(xì)菌去除,后將富含氮、磷物質(zhì)的處理出水進(jìn)入開放池中培養(yǎng)微藻。如此,可大量節(jié)省污水中氮、磷處理能耗和構(gòu)筑物、設(shè)備投資;同時(shí),可為微藻生產(chǎn)提供大量的免費(fèi)淡水資源和無機(jī)營養(yǎng)鹽,極大地節(jié)省成本。研究者對利用微藻處理污水進(jìn)行了一定的研究,如表1所示,包括生活污水、養(yǎng)殖場廢水、糖蜜發(fā)酵廢水等。因此,利用微藻直接從廢水中去除化學(xué)和有機(jī)污染物的同時(shí)促進(jìn)產(chǎn)油微藻的生長技術(shù)上是可行的,將微藻培養(yǎng)、微藻生物柴油的生產(chǎn)與污水處理相結(jié)合也是短期內(nèi)最有可能商業(yè)化應(yīng)用的。然而,由表1可知,以往研究中進(jìn)行污水處理涉及的藻種范圍還較窄,主要為純頂螺旋藻Spirulinaplatensis、S.obliquus、Chlorellasp.等。我們曾試驗(yàn)并比較過十幾種微藻處理有機(jī)廢水性能情況,當(dāng)處理生活污水等低濃度有機(jī)廢水時(shí),小球藻與斜生柵藻均可較好生長并具有較好的處理效果,但螺旋藻則需往生活污水中大量投加碳酸鈉及碳酸氫鈉等物質(zhì),同時(shí)由于生活污水中營養(yǎng)物質(zhì)有限,形成的藻濃度亦有限(基本低于1g/L),如何經(jīng)濟(jì)分離和回收微藻是個(gè)難題,今后將膜技術(shù)引入到光生物反應(yīng)器中進(jìn)行微藻截留及分離可能是個(gè)選擇。研究中還發(fā)現(xiàn),隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長,藻液中的溶解性有機(jī)物濃度不斷上升,CODCr(化學(xué)需氧量)值甚或超過起始值,可能是特定環(huán)境條件下藻分泌胞外物質(zhì)引起;當(dāng)處理豆制品等高濃有機(jī)廢水時(shí),適應(yīng)的藻種非常有限,目前就只有小球藻表現(xiàn)出綜合優(yōu)勢,高效利用和去除氮、磷及有機(jī)污染物的同時(shí)實(shí)現(xiàn)較高濃度藻生長。因此,實(shí)際應(yīng)用時(shí),如何針對污水特性將污水進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理以滿足產(chǎn)油微藻培養(yǎng)需求,以及如何進(jìn)行微藻培養(yǎng)工藝創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)微藻培養(yǎng)與污水處理目標(biāo)耦合亦是需解決的問題。3高光能充分利用宏觀和心理作用影響微藻生長的培養(yǎng)環(huán)境包括光照、溫度、pH值等。其中,光是微藻生長的重要限制因子,各種光照操作條件,如光質(zhì)、光強(qiáng)、光照周期等,對微藻生長影響很大。光合效率(PE)是指光自養(yǎng)生長過程中光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的分?jǐn)?shù),大規(guī)模微藻培養(yǎng)PE可以高達(dá)15%~21%,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)甚至可能高達(dá)47%。然而由于微藻的光合產(chǎn)量是光強(qiáng)、CO2、營養(yǎng)鹽和溫度等因子作用結(jié)果,PE可能受到光強(qiáng)、混合程度、藻密度、藻種、光路、CO2濃度、氣候等因素影響,開放池中PE一般要低于7%(表1),甚或更低至2左右。因此,如何根據(jù)微藻光自養(yǎng)培養(yǎng)過程中的光傳導(dǎo)與光合作用機(jī)制調(diào)整各種條件以提高光能利用率是降低微藻生產(chǎn)成本的重要方面,并具有一定的發(fā)展空間。高光強(qiáng)可促進(jìn)光合速率,但過高光強(qiáng)則產(chǎn)生光抑制使光合效率下降。間歇高光強(qiáng)光照具有高的PE,這可能是間歇光照產(chǎn)生光誘導(dǎo)作用并避免了光過飽和,抑或避免了造成PSⅡ損傷的光破壞或防御光破壞的光保護(hù)?？梢?在高光強(qiáng)下,通過劇烈攪動可使懸浮液中高密度細(xì)胞變換位置處于向光和背光間歇交替的過程中,即微藻只是短暫暴露在過飽和光強(qiáng)下;同時(shí),混合還可使光強(qiáng)度分布均勻,每個(gè)細(xì)胞接收的有效光強(qiáng)度將等同,達(dá)到較大光利用效率。因此,通過藻液在光暗區(qū)間的循環(huán),或在光照方向形成混合可提高PE和藻生產(chǎn)率。4結(jié)合碳源設(shè)置的微藻混養(yǎng)模式微藻的營養(yǎng)方式包括光自養(yǎng)、光異養(yǎng)、化能自養(yǎng)、化能異養(yǎng)和混合營養(yǎng)等5種方式,許多微藻既可光自養(yǎng)亦可異養(yǎng)生長,甚或混養(yǎng)生長。其中,微藻混養(yǎng)具有利用有機(jī)物的能力意味著細(xì)胞生長不是嚴(yán)格依靠光合作用,或者說光能不是絕對限制生長的因子。Chojnacka等研究發(fā)現(xiàn)混養(yǎng)螺旋藻Spirulinasp.可以減緩光抑制并比自養(yǎng)和異養(yǎng)的生長速率高。因此,可利用微藻具有吸收有機(jī)碳源和無機(jī)碳源不同機(jī)制,結(jié)合反應(yīng)器光暗區(qū)設(shè)計(jì)或光暗比調(diào)控,進(jìn)行不同碳源分配來優(yōu)化整合光自養(yǎng)及異養(yǎng)過程形成微藻混養(yǎng)方式,即白天供應(yīng)CO2形成光自養(yǎng)培養(yǎng),晚上提供有機(jī)物和O2形成異養(yǎng)培養(yǎng);或者通過反應(yīng)器空間結(jié)構(gòu)的設(shè)置形成光、暗區(qū),結(jié)合不同碳源的分配形成微藻混養(yǎng)方式。這樣,微藻全天均可利用有機(jī)碳源進(jìn)行氧化合成,獲得快速生長,減少生物量損失。以上思路為耦合微藻光自養(yǎng)固定CO2過程與異養(yǎng)處理有機(jī)污水過程提供了實(shí)現(xiàn)可能,但實(shí)際應(yīng)用還需要作大量的研究工作,包括微生物對以上過程的污染、影響及其預(yù)防調(diào)控的研究等。同樣,亦可根據(jù)微藻生長和營養(yǎng)方式特性,及微藻生長過程合成多糖、油脂、蛋白質(zhì)和色素等生物活性物質(zhì)的代謝網(wǎng)絡(luò)及其調(diào)控機(jī)制,通過在不同的反應(yīng)器內(nèi)調(diào)控培養(yǎng)基成分和環(huán)境條件進(jìn)行微藻培養(yǎng),以實(shí)現(xiàn)富含特定成分微藻的高密度培養(yǎng)。例如,復(fù)合兩步培養(yǎng)法:第一步是在光生物反應(yīng)器內(nèi)盡量控制條件減少其他生物的污染及促進(jìn)細(xì)胞持續(xù)分裂生長;第二步則是將細(xì)胞處于逆境(比如氮缺乏)下生長,旨在強(qiáng)化合成希望的油脂成分。如表2所示,采用兩步法可以很好地達(dá)到提高油脂及藻生物量等目的?？梢灶A(yù)見,通過兩步法可以很好地實(shí)現(xiàn)將CO2減排和有機(jī)污水的資源化處理用于微藻生物柴油生產(chǎn):工藝一部分投加經(jīng)預(yù)處理后的有機(jī)污水進(jìn)行異養(yǎng)培養(yǎng)快速擴(kuò)增生物量,另一部分利用光自養(yǎng)方式進(jìn)行微藻CO2固定,油脂積累結(jié)合到其中。5高效光生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)適合于微藻生長并具有高光能利用率及高固碳率的高效光生物反應(yīng)器是實(shí)現(xiàn)微藻高密度培養(yǎng)、微藻CO2固定、污水資源化利用的關(guān)鍵技術(shù),并對微藻生產(chǎn)成本及下游處理有十分重要的影響。5.1開放池透水開放式光生物反應(yīng)器應(yīng)用始于1950s,是目前應(yīng)用最多、技術(shù)上最成熟的微藻培養(yǎng)設(shè)施。其中,以閉環(huán)、橢圓形循環(huán)跑道池反應(yīng)器最典型、最常用,其池深通常為0.2~0.5m,藻液通過槳輪或者旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動進(jìn)行混合、循環(huán)流動以提高光利用率和防止藻體沉淀。微藻生長所需的CO2通常來源于液面上方空氣,亦有采取池底曝氣方式強(qiáng)化CO2吸收。規(guī)模較大的跑道池有中國臺灣省的18萬m2、墨西哥城生產(chǎn)螺旋藻的20萬m2。開放池優(yōu)點(diǎn)主要是構(gòu)建簡單、能耗低、成本低廉、日程維護(hù)及清洗簡易,并無需與農(nóng)作物耕地競爭土地,大規(guī)模生產(chǎn)微藻的費(fèi)用比封閉式光生物反應(yīng)器低,仍然是目前商業(yè)大規(guī)模應(yīng)用主要反應(yīng)器。但由于溫度波動、光照限制、混合不充分、CO2供應(yīng)不足,以及培養(yǎng)液易受細(xì)菌、浮游動物和灰塵污染等問題,開放池培養(yǎng)條件不穩(wěn)定。同時(shí),由表3可見開放池光合效率低(2.22%~7.05%),藻體生產(chǎn)率低,培養(yǎng)螺旋藻時(shí)只有2~21.6g/(m2·d)左右,其對應(yīng)藻濃度一般僅為0.5~1.6g/L左右,其他藻濃度則更低,這導(dǎo)致下游處理成本高。對大部分地區(qū)而言,開放池由于氣候限制并不適合全年培養(yǎng)。開放池主要用于螺旋藻、小球藻及鹽藻等少數(shù)微藻培養(yǎng),亦用于雨生紅球藻H.pluvialis培養(yǎng)。在大規(guī)模開放池中如何實(shí)現(xiàn)藻種控制及提高光合效率以適合更多藻種高藻細(xì)胞生產(chǎn)率培養(yǎng)至今仍是一個(gè)難題。5.2開放池培養(yǎng)的藻細(xì)胞的產(chǎn)率開放池的缺點(diǎn)推動了封閉光生物反應(yīng)器的發(fā)展,后者重點(diǎn)解決了開放池培養(yǎng)條件控制困難、光合效率低及碳源供應(yīng)不足等問題,因此提高了藻細(xì)胞產(chǎn)率同時(shí)適合更多藻種培養(yǎng)(表4),并適合全年生產(chǎn)。封閉式光生物反應(yīng)器主要有管式、板式和發(fā)酵罐式等類型。5.2.1管管道設(shè)計(jì)要點(diǎn)管式光生物反應(yīng)器一般采用直徑較小(一般直徑0.1m左右)的透明硬質(zhì)材料彎曲成不同形狀并連接形成的,反應(yīng)器樣式較多。管式光生物反應(yīng)器系統(tǒng)通常帶一個(gè)脫氣區(qū)用于CO2及營養(yǎng)素加入,并釋放回流液的O2,該區(qū)域分別與管道兩端連接,通過泵或者空氣提升器使得培養(yǎng)液在導(dǎo)管與管道之間循環(huán),脫氣區(qū)容積要盡量小。為防止藻體在管內(nèi)沉降,流速一般控制在14~75cm/s(表4)。由表4可見,管式反應(yīng)器具有大的采光表面積,PE較高(2.3%~21.6%),藻細(xì)胞生產(chǎn)率較高,培養(yǎng)螺旋藻時(shí)可達(dá)到25.0~27.8g/(m2·d)左右,對應(yīng)藻濃度3.5~10.6g/L左右,是開放池的7倍左右,因此適合戶外大規(guī)模高品質(zhì)培養(yǎng)微藻。例如,德國沃爾夫斯堡700m3戶外反應(yīng)器。管道光生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)需考慮以下問題:1)氣體交換困難,溶氧(DO)水平易超過200%,抑制光合作用,在高光強(qiáng)下高DO甚至產(chǎn)生破壞細(xì)胞的光氧化作用。因此,管道長度設(shè)置需考慮管中氧氣的及時(shí)吹脫,其設(shè)計(jì)需考慮藻細(xì)胞密度、光強(qiáng)、流速、O2濃度、CO2消耗及pH變化,連續(xù)管長一般不超過80m;2)當(dāng)采用機(jī)械泵來循環(huán)藻液時(shí),剪切力大,易導(dǎo)致嚴(yán)重的細(xì)胞損傷。Gudin等通過氣升來替代機(jī)械泵進(jìn)行藻液循環(huán)可使藻體產(chǎn)量提高75%;3)直管斷面混合差,影響反應(yīng)器的放大。由表4可見,小管徑、高流速或者螺旋盤繞管均可促進(jìn)藻液混合,從而具有高PE值;4)管內(nèi)易形成堿性環(huán)境,鐵、鈣、鎂等金屬離子化合物易在管內(nèi)壁沉積結(jié)垢,影響光線入射,需定期清洗和消毒管壁,但管式反應(yīng)器(特別是螺旋盤繞管式)清洗困難;5)溫度控制?？販胤椒ㄓ?熱交換器、溫室、水噴或者管道浸泡在水池中。5.2.2反應(yīng)器單元結(jié)構(gòu)Samson等于1985年開發(fā)了用熒光燈作光源的板式反應(yīng)器,一年后,deOrtega等開發(fā)了戶外水平放置平板反應(yīng)器,隨后出現(xiàn)的板式反應(yīng)器有:板箱式、垂直嵌槽板式、多層平行排列板式、傾斜鼓泡板式等。板式反應(yīng)器具有以下特點(diǎn):1)光照比表面積大;2)采用鼓泡進(jìn)行混合,確保光線、氣體、營養(yǎng)物的高效傳質(zhì),但混合能耗低于管式;3)氧氣釋放及時(shí),DO累積濃度要小于管式。因此,該反應(yīng)器具有高的PE,較高藻細(xì)胞產(chǎn)率,培養(yǎng)螺旋藻時(shí)為18~60g/(m2·d)左右(表5),其中,傾斜鼓泡板式具有相對高的細(xì)胞產(chǎn)率,藻細(xì)胞濃度可達(dá)5~17.5g/L。該類型反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單,其清洗和維護(hù)相對簡單,適合多種微藻大規(guī)模培養(yǎng)。由于微藻遮擋,板式反應(yīng)器與管式一樣存在光路太窄(1.6~10cm,見表5)的問題,這導(dǎo)致反應(yīng)器厚度放大困難,對于較大規(guī)模的培養(yǎng)系統(tǒng)大都通過增加反應(yīng)器單元來實(shí)現(xiàn),這無疑增加了制造成本和控溫難度。或者在采用內(nèi)部光源基礎(chǔ)上反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置擋板或者導(dǎo)流板達(dá)到強(qiáng)化光照方向的混合效果來實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器放大。但采用內(nèi)部光源顯然增加了運(yùn)行成本。5.2.3保證微藻細(xì)胞密度在傳統(tǒng)發(fā)酵罐內(nèi),微藻不需光源而利用有機(jī)碳源(例如葡萄糖)進(jìn)行異養(yǎng)培養(yǎng),并通過攪拌和底部曝氣實(shí)現(xiàn)供氧和混合傳質(zhì),具有混合效果好、容積傳質(zhì)效率高及極好地條件可控性,易實(shí)現(xiàn)自動化控制。采用分批培養(yǎng)技術(shù)、流加培養(yǎng)技術(shù)及連續(xù)培養(yǎng)技術(shù)等比較成熟的工業(yè)發(fā)酵技術(shù)均可實(shí)現(xiàn)高密度培養(yǎng)微藻,以上技術(shù)的應(yīng)用主要是要消除底物抑制,但流加及連續(xù)培養(yǎng)可以更好地針對微藻生長特征控制培養(yǎng)基中的底物濃度從而大大提高微藻的細(xì)胞密度。發(fā)酵罐內(nèi)微藻異養(yǎng)生長速度快,單位體積產(chǎn)率高,生物量大大提高,培養(yǎng)小球藻密度可高達(dá)116.2g/L,同時(shí),由于不受光的限制,便于反應(yīng)器放大優(yōu)勢。但目前利用發(fā)酵罐進(jìn)行微藻異養(yǎng)培養(yǎng)仍限于少數(shù)幾種微藻,如C.pyrenoidosa、C.protothecoides、小球藻Chlorellazofingiensis、菱形藻Nitzschialaevis、湖泊紅球藻Haematococcuslacustris等,且主要用于保健食品和飼料添加劑等的開發(fā),也有用于生產(chǎn)生物柴油研究。然而,與自養(yǎng)培養(yǎng)相比,高密度培養(yǎng)微藻雖