工業(yè)產(chǎn)油微藻在缺氮脅迫下能大量合成油脂，這一應(yīng)激反應(yīng)是微藻能源的科學(xué)基礎(chǔ)之一。近日，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所單細(xì)胞中心針對(duì)微擬球藻，構(gòu)筑了缺氮脅迫下蛋白質(zhì)組動(dòng)態(tài)模型，揭示了該應(yīng)激過(guò)程的三個(gè)生理階段，為油脂代謝工程提供了新視角。研究成果發(fā)表于《生物燃料技術(shù)》（Biotechnology for Biofuels）。

　　工業(yè)產(chǎn)油微藻在氮脅迫下的油脂積累過(guò)程，一直受到學(xué)界與工業(yè)界的密切關(guān)注。前期青島能源所單細(xì)胞中心基于轉(zhuǎn)錄組和代謝物組構(gòu)建了其機(jī)制模型（Plant Cell,2014，DOI:10.1105/tpc.113.121418），然而，轉(zhuǎn)錄組層面和代謝物組層面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在著重要差異，無(wú)法完全用基因表達(dá)到代謝調(diào)控之間的延遲解釋。這是由于從轉(zhuǎn)錄到代謝物變化的過(guò)程中仍受到蛋白質(zhì)層面的調(diào)控作用。

　　針對(duì)這一問(wèn)題，研究人員發(fā)表了微擬球藻缺氮脅迫下時(shí)間系列的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)，結(jié)合相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)錄組與代謝組數(shù)據(jù)，應(yīng)用最新的統(tǒng)計(jì)分析方法，較為全面地揭示了細(xì)胞在缺氮脅迫下合成甘油三酯的過(guò)程特征。研究人員發(fā)現(xiàn)，該過(guò)程可以分為三個(gè)階段。缺氮初期：此時(shí)細(xì)胞感受到了外界環(huán)境中氮元素的缺乏，但由于細(xì)胞內(nèi)還有一定量的氮儲(chǔ)備，其代謝過(guò)程的變化不明顯。缺氮中期：這一階段細(xì)胞保存的氮已大致消耗完，需要通過(guò)蛋白質(zhì)降解等方式來(lái)回收氨基酸中的氮，以維持細(xì)胞關(guān)鍵代謝過(guò)程的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)光合作用與脂質(zhì)代謝等過(guò)程也受到了不同程度的影響。缺氮后期：細(xì)胞進(jìn)一步提高蛋白質(zhì)降解的速率，而三羧酸循環(huán)與油脂合成的速率大幅上調(diào)，光合作用速率雖有所下降但仍在工作。

　　這一修正后的模型更加精確地刻畫(huà)了缺氮產(chǎn)油過(guò)程，并進(jìn)一步證明甘油三酯從頭合成對(duì)油脂積累起著主導(dǎo)作用，而膜脂回收僅占脂質(zhì)積累的一小部分。該模型為定向調(diào)控微藻代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)以提升油脂產(chǎn)率提供了一系列新的策略與目標(biāo)。

　　該研究由德國(guó)魯爾大學(xué)植物生物化學(xué)系和青島能源所單細(xì)胞中心合作完成，得到了中科院含碳?xì)怏w生物轉(zhuǎn)化項(xiàng)目、基金委中德中心等的支持。

　　工業(yè)微藻應(yīng)激產(chǎn)油的蛋白質(zhì)組動(dòng)態(tài)規(guī)律

微藻固碳產(chǎn)生物柴油這個(gè)話題是近幾年來(lái)比較熱門(mén)的話題，從這幾年碩士和博士論文來(lái)看，有很多高校開(kāi)始開(kāi)展這個(gè)課題。

常識(shí)性的信息是微藻作可以利用光合作用固定二氧化碳，并合成生物質(zhì)，微藻生物質(zhì)中又含有蛋白質(zhì)，糖類，油脂等營(yíng)養(yǎng)成分，有些微藻油脂含量高，這就是所謂的積累油脂了。

一般試驗(yàn)的養(yǎng)殖推薦使用1-2%(v/v)的二氧化碳,如果是工業(yè)化養(yǎng)殖可以直接用電廠煙氣,二氧化碳比例為12%,通入量一般按照每日水體體積的0.5倍來(lái)做一般通入量超過(guò)一定閾值(飽和值)后對(duì)細(xì)胞成長(zhǎng)和細(xì)胞積累油脂并沒(méi)有顯著效果,并且過(guò)高的二氧化碳會(huì)影響水體的pH,不利于微藻的生長(zhǎng)

二氧化碳濃度對(duì)微藻生長(zhǎng)和油脂積累的影響要從幾個(gè)方面來(lái)講，首先二氧化碳?xì)怏w可以作為微藻生長(zhǎng)碳源，適量的二氧化碳會(huì)促進(jìn)微藻生長(zhǎng)，另一方面，通入藻液的二氧化碳?xì)怏w越多，藻液pH下降越迅速，不同微藻種類對(duì)二氧化碳濃度的耐受性不同，Chlorococcumlittorale據(jù)說(shuō)可以耐受二氧化碳濃度60%，一般的綠藻和藍(lán)藻耐受二氧化碳濃度低于15%，不能在低的pH值下生長(zhǎng)，因此過(guò)高的二氧化碳濃度會(huì)抑制微藻生長(zhǎng)；

其次，微藻油脂合成受外界環(huán)境影響因素比如氮缺乏，磷缺乏，硅元素缺乏，鐵含量刺激，高光照強(qiáng)度刺激，有些研究報(bào)道說(shuō)高二氧化碳濃度對(duì)微藻油脂積累有促進(jìn)提高的效果，但具體要看藻種特性，有沒(méi)有與其他影響因素聯(lián)合作用。這個(gè)問(wèn)題是個(gè)很大的課題，個(gè)人意見(jiàn)，僅供參考

作者：欣欣然俞威

據(jù)報(bào)道，該公司采用發(fā)酵法（異養(yǎng)培養(yǎng)）生產(chǎn)微藻，然后通過(guò)壓榨法分離提取藻油。與其他植物來(lái)源的食用油相比，微藻食用油的主要特點(diǎn)：1）單不含脂肪酸的含量高達(dá)87%；2）發(fā)煙點(diǎn)溫度高。同時(shí)，微藻食用油在2017年獲得了美國(guó)最佳新產(chǎn)品獎(jiǎng)（Best New ProductAward）

該公司計(jì)劃在2018年初將推出微藻黃油（Algae Butter），同時(shí)之前也推出了用于水產(chǎn)和飼料領(lǐng)域的AlgaPrime DHA和用于化妝品的AlgaPür?Algae Oils。

該公司正在巴西利用當(dāng)?shù)刎S富的甘蔗（產(chǎn)糖）資源，建立大規(guī)模的微藻發(fā)酵系統(tǒng)?生產(chǎn)藻油。

微擬球藻是一種在世界各地均可在室外大規(guī)模培養(yǎng)的工業(yè)微藻，它們具有生長(zhǎng)速度快、二氧化碳耐受能力強(qiáng)、強(qiáng)勁積累油脂、海水淡水均可培養(yǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，因此已成為國(guó)內(nèi)外生物能源領(lǐng)域的主要研究模式與產(chǎn)業(yè)代表藻種之一。微擬球藻藻油中同時(shí)含有飽和脂肪酸（SFA）、單不飽和脂肪酸（MUFA）與多不飽和脂肪酸（PUFA）。如果MUFA含量高，藻油適合作為優(yōu)質(zhì)液體燃料，服務(wù)于能源市場(chǎng)；而如果PUFA（如EPA等）含量高，藻油則更適合作為人體保健品，服務(wù)于營(yíng)養(yǎng)品與食品市場(chǎng)。因此，如果能夠在同一底盤(pán)細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)SFA、MUFA、PUFA比例的人為調(diào)控甚至理性設(shè)計(jì)，就能實(shí)現(xiàn)藻油品質(zhì)、用途與價(jià)值的高度可控與靈活切換。這一細(xì)胞工廠特性對(duì)于適應(yīng)多變的生物能源市場(chǎng)需求、最大程度降低產(chǎn)品生產(chǎn)與切換的成本具有重要意義，同時(shí)對(duì)于在嚴(yán)酷極端環(huán)境（如火星等）下構(gòu)建基于二氧化碳的“單碳光合多聯(lián)產(chǎn)模式”，靈活可控地合成人類生存必需的能源、材料與食品具有特殊的戰(zhàn)略價(jià)值。

單細(xì)胞中心等前期發(fā)現(xiàn)，在海洋微擬球藻基因組中編碼有多達(dá)11個(gè)II型二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶編碼基因（DGAT2），它們催化甘油三酯合成中的最后一步也是關(guān)鍵一步。動(dòng)物和高等植物中常常只有1-2個(gè)DGAT2，為何海洋微擬球藻具有超出已知所有物種的DGAT2家庭成員數(shù)目呢？為了解答上述問(wèn)題，研究人員通過(guò)在酵母中的表達(dá)與功能分析、在體外的酶活鑒定、進(jìn)而在微擬球藻中的過(guò)表達(dá)與基因敲低等層層深入的實(shí)驗(yàn)策略，發(fā)現(xiàn)其中DGAT2A、DGAT2D與DGAT2C?具有TAG合成酶活性，而且這三個(gè)DGAT2家庭成員分別偏好飽和、單不飽和和多不飽和的脂酰CoA底物?；诖?，研究人員提出了比前期工作（Li, et al,?Plant Cell, 2014）深入了一大步的油脂合成機(jī)制模型，認(rèn)為其中分別來(lái)自于三個(gè)不同祖先的DGAT2A、DGAT2D與DGAT2C，在長(zhǎng)期的共進(jìn)化過(guò)程中，形成了迥異卻互補(bǔ)的底物偏好性，而且在TAG合成的流水線上進(jìn)行著精妙的功能分工與時(shí)空協(xié)作。?

令人驚奇的是，DGAT2A、DGAT2D與DGAT2C轉(zhuǎn)錄本的相對(duì)豐度與TAG上SFA、MUFA與PUFA的比例呈現(xiàn)正相關(guān)，預(yù)示著一個(gè)精妙卻簡(jiǎn)潔的藻油飽和度控制機(jī)制。利用這一點(diǎn)，研究人員更進(jìn)一步，通過(guò)人為控制DGAT2A、DGAT2D與DGAT2C三者間轉(zhuǎn)錄本的相對(duì)豐度，實(shí)現(xiàn)了藻油中SFA、MUFA與PUFA比重的理性設(shè)計(jì)，從而生產(chǎn)出了飽和度“定制化”的藻油。這近二十株微擬球藻工程株的TAG產(chǎn)品中，SFA、MUFA與PUFA比重的變化幅度分別達(dá)到了1.3倍, 3.7倍與?11.2倍，說(shuō)明在單一工業(yè)微藻底盤(pán)上，藻油作為燃料或營(yíng)養(yǎng)品的用途與價(jià)值具有良好的可控性與可塑性。

本工作是青島能源所徐健、馬里蘭大學(xué)李彥濤和北京大學(xué)劉進(jìn)等實(shí)驗(yàn)室合作完成的，并得到了水生所胡強(qiáng)和胡晗華等研究員的幫助。論文共同一作是青島能源所單細(xì)胞中心的辛一、路延篤和馬里蘭大學(xué)的Yi-Ying Lee。本論文及其前期工作得到了國(guó)家杰出青年基金、科技部863合成生物學(xué)專項(xiàng)、中科院含碳?xì)怏w生物制造項(xiàng)目、山東省自然科學(xué)青年基金和美國(guó)自然科學(xué)基金委的支持。

藻類可以通過(guò)光合作用，將二氧化碳轉(zhuǎn)化為自身的生物質(zhì)，再把其中的碳物質(zhì)轉(zhuǎn)化成油脂。藻類煉油就是通過(guò)封閉的生物反應(yīng)器把它細(xì)胞內(nèi)的油脂轉(zhuǎn)化到細(xì)胞外，提煉加工后生產(chǎn)出生物柴油。

除了煉油，藻類還有蛋白質(zhì)、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可以當(dāng)作食物或者肥料。

38 North 通過(guò)衛(wèi)星圖像發(fā)現(xiàn)，這些池塘 2010 年就已經(jīng)存在，最初是用來(lái)灌溉農(nóng)田地，2014 年出現(xiàn)了藻類，2016 年已經(jīng)建起了大棚。38 North 目前在朝鮮搜集到了 9 個(gè)這樣的地方，面積一共有 1730 畝左右，按照這些海藻 70% 的利用率來(lái)算，可以提煉大約 4075 桶油，或者是 1425 噸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

朝鮮的石油一直都是靠進(jìn)口。蘇聯(lián)時(shí)期，朝鮮做為社會(huì)主義國(guó)家的盟友，一直從蘇聯(lián)和中國(guó)進(jìn)口價(jià)格低廉的石油。朝鮮的農(nóng)業(yè)、工業(yè)機(jī)械都靠石油驅(qū)動(dòng)。

蘇聯(lián)在解體后基本停止了對(duì)朝鮮石油的供給。即使買(mǎi)到了石油，價(jià)格也不再便宜。這直接導(dǎo)致朝鮮以石油驅(qū)動(dòng)的工農(nóng)業(yè)都陷入了停滯狀態(tài)。

中國(guó)一直是朝鮮石油的主要輸出國(guó)。專門(mén)研究朝鮮能源的智庫(kù)鸚鵡螺研究所（Nautilus Institute）執(zhí)行主任彼得·海斯（Peter Hayes）預(yù)計(jì)今年朝鮮會(huì)進(jìn)口 85 萬(wàn)噸原油，幾乎全部來(lái)自中國(guó)。

但在今年九月朝鮮進(jìn)行了核導(dǎo)彈試驗(yàn)后，聯(lián)合國(guó)安理會(huì)決定對(duì)朝鮮實(shí)施制裁，其中一條是對(duì)朝鮮石油制品供應(yīng)和出口限制在每年 200 萬(wàn)桶。隨后，中國(guó)也停止了對(duì)朝鮮石油和液化天然氣的供應(yīng)，并凍結(jié)了朝鮮在遼寧分行開(kāi)設(shè)的賬戶。

朝鮮現(xiàn)在的糧食供應(yīng)也是個(gè)問(wèn)題。蘇聯(lián)解體也導(dǎo)致了朝鮮失去了經(jīng)濟(jì)資源，沒(méi)有能力購(gòu)買(mǎi)糧食和肥料，進(jìn)而引發(fā)了 1994 年到 2004 年持續(xù)十年的饑荒。

聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（Food and Agricultural Organization）發(fā)布的報(bào)告稱，直到 2016 年，朝鮮仍有 1800 萬(wàn)人面臨著食物短缺的問(wèn)題，占國(guó)民總數(shù)的 70%。

但用海藻解決燃料、糧食供應(yīng)的方法看起來(lái)并不靠譜。根據(jù)美國(guó)中央情報(bào)局（CIA）2014 年的估算，朝鮮每天大約消耗 1.7 萬(wàn)桶石油，這 1730 畝的海藻每年生產(chǎn)出來(lái)的原油大約占總需求的 0.065%，這離它實(shí)現(xiàn)它原油自足的計(jì)劃還很遠(yuǎn)。

近日，中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程研究所單細(xì)胞研究中心徐健團(tuán)隊(duì)與中科院水生生物研究所微藻生物技術(shù)中心韓丹翔、胡強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作，揭示了缺氮脅迫條件下微藻光合作用固定的碳源分配到油脂（甘油三酯，即TAG）的分子機(jī)制，為利用這一機(jī)制來(lái)提高微藻油脂產(chǎn)量提供了理論基礎(chǔ)和研究思路。相關(guān)成果于12月17日在線發(fā)表于Algal Research（Jia, et al, Algal Research, 2014）。

該團(tuán)隊(duì)在前期研究中，以工業(yè)產(chǎn)油微藻微擬球藻為研究模式，揭示了微藻高產(chǎn)油性狀的遺傳基礎(chǔ)和進(jìn)化規(guī)律（Wang DM, et al, PLoS Genetics, 2014, 10(1):e1004094）以及分子水平的微藻產(chǎn)油過(guò)程動(dòng)態(tài)規(guī)律（Li J, et al, Plant Cell, 2014,10.1105/tpc.113.121418）。但是，TAG和多糖等主要的能量存儲(chǔ)物之間在產(chǎn)油過(guò)程中的相互關(guān)系是怎樣的呢？

通過(guò)追蹤微擬球藻的脂類代謝物、單糖、多糖和這些代謝物相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄本在缺氮和含氮兩種模式下長(zhǎng)達(dá)14天培養(yǎng)過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化，青島能源所博士研究生加晶等人考察了碳水化合物和TAG之間的相互關(guān)系，構(gòu)建了產(chǎn)油過(guò)程中的碳分配模型（如圖）。在微擬球藻中，葡萄糖、半乳糖和甘露醇是主要的單糖，而海帶多糖可能是其主要的儲(chǔ)存性多糖，并與TAG競(jìng)爭(zhēng)合成前體。同時(shí)，轉(zhuǎn)錄本水平的分析表明，β-1,3-葡聚糖降解和丙酮酸脫氫酶代謝途徑是主要的調(diào)節(jié)碳流流向TAG合成的組分。另外，脂組的動(dòng)態(tài)變化結(jié)合甘油脂代謝基因的轉(zhuǎn)錄水平變化，表明膜脂可能轉(zhuǎn)化為T(mén)AG，尤其在缺氮條件下這種趨勢(shì)更強(qiáng)。因此，β-1,3-葡聚糖代謝、乙酰輔酶A合成和膜脂降解這三個(gè)途徑都對(duì)TAG的合成有貢獻(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于工業(yè)產(chǎn)油微藻的基因工程選育具有重要指導(dǎo)意義。

上述研究獲得了基金委重大國(guó)際合作項(xiàng)目、科技部“973”和中科院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)國(guó)際合作伙伴計(jì)劃等支持。

原文鏈接

微擬球藻在缺氮條件下經(jīng)光合作用固定的碳源分配到三?；视?、儲(chǔ)存性多糖與膜脂的機(jī)制模型

生物柴油是一種具有較好發(fā)展前景的生物能源，是優(yōu)質(zhì)的石化柴油代用品。廉價(jià)原料油是生物柴油工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵，原料油成本在生物柴油成本構(gòu)成中約占75%。

微藻由于其特有的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu),被認(rèn)為是生產(chǎn)生物柴油的優(yōu)質(zhì)原料來(lái)源。與其他生物柴油原料相比，微藻具有生長(zhǎng)速度快，油脂含量高，不占用耕地等優(yōu)勢(shì)。然而現(xiàn)階段，微藻生物能源仍局限于小規(guī)模的研究階段，其大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)仍受到較大限制，其中最主要的原因是較高的生產(chǎn)成本。

微藻生物柴油的生產(chǎn)主要包括微藻細(xì)胞的培養(yǎng)、微藻的采收、油脂的提取與加工等流程，其中微藻細(xì)胞的采收是較為關(guān)鍵的流程之一，其成本可以占到微藻總生產(chǎn)成本的20%~30%；而常規(guī)的油脂提取方法通常需要將收集的濕藻細(xì)胞烘干，這一過(guò)程往往能耗較大，增加了生產(chǎn)成本。

為了解決微藻生物能源生產(chǎn)下游技術(shù)中存在的問(wèn)題，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所研究員劉春朝帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)，在微藻采收及藻油提取方面取得了一些新進(jìn)展。

磁性納米顆粒因其生物相容性、特殊的磁學(xué)性能,使其在生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，如核酸和蛋白純化、酶固定化、藥物靶向等。由于磁性材料具有易于分離、分離操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，將磁性分離技術(shù)引入微藻細(xì)胞的采收可能實(shí)現(xiàn)微藻的高效采收，降低該環(huán)節(jié)的成本。

基于此設(shè)想，劉春朝帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)針對(duì)微藻細(xì)胞表面功能基團(tuán)的特征及其帶電特性，制備了適合與微藻表面進(jìn)行快速高效吸附的功能化磁性納米顆粒，并將其應(yīng)用于淡水微藻和海洋微藻的采收。

研究表明，采用磁性納米顆粒能夠?qū)π∏蛟濉⒉祭势咸言?、微擬球藻進(jìn)行高效的細(xì)胞采收，回收率達(dá)到95%以上，顆粒用量因微藻細(xì)胞的大小及表面特性而有所差異。

該技術(shù)除了具有較高的采收效率外，還具有以下特點(diǎn)：分離過(guò)程反應(yīng)時(shí)間短，只需要1~4 分鐘；顆粒在培養(yǎng)液中無(wú)殘留，微藻采收后的培養(yǎng)液可重復(fù)應(yīng)用于微藻培養(yǎng)。為了進(jìn)一步降低成本并滿足不同的微藻生產(chǎn)目的，該團(tuán)隊(duì)研究人員建立了一套行之有效的磁性顆粒回收再生的方法，并得到了實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。

新技術(shù)的出現(xiàn)最終是為了滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需求。為此，劉春朝的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了專門(mén)用于微藻大規(guī)模磁性采收的磁性分離裝置，并申請(qǐng)了相關(guān)的專利。這種微藻磁性分離技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)微藻的快速、高效分離，節(jié)約用水，降低了成本，結(jié)合規(guī)?；拇判苑蛛x裝置，可廣泛的應(yīng)用于大規(guī)模微藻生產(chǎn)中，具有較好的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)前景。

富含烴類物質(zhì)的布朗葡萄藻作為一類重要的能源微藻，其產(chǎn)生的烴類物質(zhì)是一類優(yōu)質(zhì)的生物燃料。布朗葡萄藻的烴類物質(zhì)主要積聚在細(xì)胞外部，利用非極性溶劑可以從干燥藻體中將其提??；但是對(duì)于布朗葡萄藻濕藻細(xì)胞的藻油提取，由于藻細(xì)胞表面水化膜的屏障作用，使得藻油的回收率較低，從布朗葡萄藻濕藻細(xì)胞中提取藻油仍然面臨很大的挑戰(zhàn)。

近期，劉春朝帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，利用1,2-二甲氧基乙烷能夠高效的從布朗葡萄藻濕藻細(xì)胞中提取藻油。結(jié)果表明，提取劑與濕藻中水的體積比影響提取效率，當(dāng)1,2-二甲氧基乙烷與濕藻中水的體積比大于6.5：1（v/v）時(shí)，藻油的回收率大于96%。

隨后，該團(tuán)隊(duì)研究人員建立了相關(guān)數(shù)學(xué)模型，研究了藻油回收率和1,2-二甲氧基乙烷與濕藻中水體積比之間的關(guān)系。能量消耗分析表明，這種從布朗葡萄藻濕藻細(xì)胞中提取藻油的方法，能夠有效地降低藻油提取過(guò)程的能耗。并且，該方法在不需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格干燥脫水處理藻體的情況下，仍然能夠保持較高的藻油回收率，節(jié)省藻油提取過(guò)程能耗，具有較好的應(yīng)用前景。

藻類植物

據(jù)中國(guó)能源報(bào)4月22日?qǐng)?bào)道，中科院青島生物能源與過(guò)程研究所目前已突破微藻新型規(guī)模培養(yǎng)技術(shù)，單位面積產(chǎn)率較傳統(tǒng)培養(yǎng)技術(shù)提高5-8倍，水資源用量降低至少50%以上，正在建設(shè)新型規(guī)模培養(yǎng)中試系統(tǒng)，有望大幅降低微藻規(guī)模培養(yǎng)的成本。微藻技術(shù)取得新進(jìn)展。

既能吃掉二氧化碳，還能吐出生物柴油，而且不會(huì)與糧爭(zhēng)地，一舉多得的微藻制油自誕生之日起便炙手可熱。生物柴油因?yàn)槠湟陨镔|(zhì)原料替代石油來(lái)生產(chǎn)燃料與化工產(chǎn)品乃大勢(shì)所趨，已成為世界各國(guó)逐鹿的焦點(diǎn)。生物柴油作為一種全新的、可再生的綠色能源，具有無(wú)毒、能生物降解、基本無(wú)硫和芳烴、可以任意比例與石油柴油混兌等優(yōu)越性。

微藻具有高生長(zhǎng)速率、高油脂含量特點(diǎn)，被認(rèn)為是最具潛力的油脂生物質(zhì)資源之一。由于微藻生物柴油技術(shù)不成熟、生產(chǎn)成本過(guò)高，至今未獲產(chǎn)業(yè)化突破。

微藻制生物柴油的原理是利用微藻光合作用，將化工生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳轉(zhuǎn)化為微藻自身的生物質(zhì)從而固定了碳元素，再通過(guò)誘導(dǎo)反應(yīng)使微藻自身的碳物質(zhì)轉(zhuǎn)化為油脂，然后利用物理或化學(xué)方法把微藻細(xì)胞內(nèi)的油脂轉(zhuǎn)化到細(xì)胞外，再進(jìn)行提煉加工，從而生產(chǎn)出生物柴油。

微藻技術(shù)不斷發(fā)展，有助于緩解生物柴油發(fā)展中面臨的原料短缺狀況。青島能源所劉天中指出，微藻的傳統(tǒng)開(kāi)放池培養(yǎng)模式需要占用大量土地，而管式等光反應(yīng)器培養(yǎng)模式需要大量的固定資產(chǎn)投入，并且都需要大量使用水資源，在微藻的規(guī)模培養(yǎng)放大環(huán)節(jié)還很難大面積推廣。除此之外，利用微藻生產(chǎn)生物柴油，目前成本是現(xiàn)有柴油成本的5-10倍以上，沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的經(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)很難真正投資進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。微藻生物柴油還需繼續(xù)研發(fā)，從而進(jìn)一步降低全技術(shù)鏈條的生產(chǎn)成本。

因此，目前微藻制油的瓶頸在于大規(guī)模微藻生物量的獲得和大幅度生產(chǎn)成本的降低。令人欣喜的是，青島能源所百余名研究員已經(jīng)進(jìn)行了三年的前期研究，建立了國(guó)內(nèi)布局最完整的微藻生物能源關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)體系，取得了一批具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的研究成果。譬如，篩選了產(chǎn)油微藻藻株10余株，其中2株具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景；開(kāi)發(fā)了高效、低成本、可規(guī)?；奈⒃甯呙芏扰囵B(yǎng)工藝，微藻產(chǎn)率和培養(yǎng)密度較傳統(tǒng)培養(yǎng)工藝系統(tǒng)分別提高了1.5倍和2.5倍；開(kāi)發(fā)了微藻細(xì)胞經(jīng)濟(jì)高效連續(xù)氣浮采收和濕藻直接提取油脂技術(shù)，大大降低了成本。

劉天中研究員指出：“以前從微藻中提油，要先把微藻細(xì)胞干燥，然后再用溶劑萃取其中的油。這個(gè)過(guò)程中的能耗，幾乎等于提出的微藻能源產(chǎn)生的能量。而現(xiàn)在有了新的技術(shù)，我們已經(jīng)可以不需對(duì)藻細(xì)胞進(jìn)行干燥，直接從濕藻泥中提取油，大大降低能耗與成本?！?/span>

雖然“微藻制油”看起來(lái)十分完美，既能產(chǎn)油又能吸碳，但其成本也頗高。有觀點(diǎn)認(rèn)為，微藻制油的成本是普通生物柴油的4倍。盡管在美國(guó)和歐洲都已經(jīng)啟動(dòng)了微藻生物柴油計(jì)劃，但距離產(chǎn)業(yè)化仍然有一段路要走。閔恩澤就表示，成本首先制約微藻生物柴油的發(fā)展。

業(yè)內(nèi)專家預(yù)計(jì)，用5-10年時(shí)間，可讓“微藻制油”走出實(shí)驗(yàn)室，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

全球性能源短缺以及二氧化碳排放引起的溫室效應(yīng)，已經(jīng)成為人類可持續(xù)發(fā)展的重大威脅 如果有一種技術(shù)，既能減少二氧化碳，又能增加可再生能源供給，必然受歡迎這就不難理解，微藻為何會(huì)在全球掀起一股熱潮因?yàn)椋@種藻類正是通過(guò)吃二氧化碳來(lái)生產(chǎn)生物柴油和生物燃?xì)狻?/p>

微藻，由于生長(zhǎng)繁殖速度快含油量高，將有望替代木材或農(nóng)作物，成為 后石油時(shí)代的可再生能源。

微藻制油 技術(shù)真正起步是在2007年，在國(guó)外劉敏勝說(shuō)，后來(lái)，由于當(dāng)時(shí)石油價(jià)格沒(méi)漲上來(lái)，減少碳排放也沒(méi)有提上議程，對(duì)微藻制油的研究中斷了一段時(shí)間 但現(xiàn)在情況變了，像殼牌等企業(yè)都開(kāi)始大投入來(lái)研究微藻能源技術(shù)

2007年，美國(guó)啟動(dòng)了微藻能源計(jì)劃，稱為微型曼哈頓計(jì)劃2008 年10 月，英國(guó)碳基金公司啟動(dòng)了目前世界上最大的藻類生物燃料項(xiàng)目，投入2600 萬(wàn)英鎊用于發(fā)展相關(guān)技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施，該項(xiàng)目預(yù)計(jì)到2020 年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化.

柴油目前的價(jià)格大約是每噸7000元，而按照現(xiàn)在的發(fā)展速度， 2014年微藻生物柴油的成本可降至每噸6500 元以下這意味著在未來(lái)數(shù)年之內(nèi)，微藻有望代替現(xiàn)在的麻風(fēng)樹(shù)和黃連木，成為生物柴油的最主要原料