简单的藻类生物会形成生物质，这些生物质可以被收获，然后转化为燃料和其他产品。在最近的一篇文章中， 沙特阿美透露 他们已经从藻类中生产出第一批生物原油。他们与其他研究人员和公司正在探索从废水和海水微藻中生产和使用低碳燃料的方法。
利用废水和海水微藻制造低碳燃料：研究目的
至 了解有关替代液体燃料的更多信息 可用于制造环保和可持续能源。此外，确定微藻生产能源的要求和类型 生物燃料.
- 据 Kleinova 等人的研究，生物柴油源自产油微生物。它们被用作生产柴油和石油的重要可再生替代品。
- 另一个 德米尔巴斯的研究 这表明只有微藻才具有可再生生物柴油的潜力，可以满足全球运输需求。
什么是微藻？
它们是世界上最小的无根无叶植物，可以产生我们呼吸的一半以上的氧气。此外，它们还是生物活性化合物的宿主。
微藻的特征
- 一般来说，藻类 分为两组 即真核生物和原核生物。微藻是现存最古老的物种。
- 他们 具有光合作用机制 与其他由叶绿素构成的植物的叶绿素类似。
- 微藻以水悬浮液形式培养，可以更多地接触水、营养物和二氧化碳。
- 决定其分类的因素是其色素类型、化学成分、细胞壁成分和形态特征。
- 他们有 为多种来源固定二氧化碳的潜力 如可溶性碳酸盐、大气和工厂废气。
微藻的种类
- 他们可以 异 如果他们使用有机化合物进行开发。
- 自养，如果它们从无机化合物中获取碳。
- 它们的特点是 自养 当他们使用光作为能源时。
- 类似地，混合营养微藻 光合 因为它们在光合作用中结合了自养和异养。
利用微藻生产生物燃料的挑战
利用藻类生产生物燃料虽然具有诸多优势，但加工成本较高，竞争力较低，是其大规模商业化的关键障碍。
- 通过藻类建立生物燃料生产产业并确保成本竞争力是一项 主要挑战.
- 按照 琼斯和梅菲尔德的研究到2030年，约6%的总能源需求将由生物燃料满足。
- 一些研究人员认为，用于生产生物燃料的微藻含有大量来自微藻的脂质。下表显示了上述数据。
| 微藻 | 产量（克/升/天） | 参考 | |
| 油脂 | 生物质 | ||
| 蛋白核小球藻 | 39.0 | 0.35 | 提高蛋白核小球藻脂质的生物柴油生产率... |
| 小球藻寻常型 | 0.148 | 0.37 | 小球藻菌株热值增加... |
| 小球藻寻常型 | 0.14 | 0.24 | 微藻生长，热值增加... |
| 小球藻 | 0.122 | 0.36 | 微藻生长，热值增加... |
| 小球藻 | 0.157 | 0.25 | 小球藻菌株热值增加... |
| 微小小球藻 | 0.0912 | 0.16 | 小球藻菌株热值增加... |
| 原壳小球藻 | 1.6-1.7 | 3.6-4.1 | 以菊芋为原料生产生物柴油... |
| 原壳小球藻 | 1.24-4.16 | 2.4-7.3 | 微藻小球藻的高密度发酵... |
| 原壳小球藻 | 0.27-1.06 | 1.93 | 利用微藻生产高品质生物柴油... |
| 原壳小球藻 | 0.56 | 0.93 | 蛋白核小球藻微生物产油研究... |
| 原壳小球藻 | 0.654 | 1.3 | 原壳小球藻的异养培养... |
| 布朗葡萄藻 | 0.029-0.064 | 0.16 | 收集菌株的脂质和碳氢化合物组合物... |
| 微拟球藻属 | 0.142 | 0.48 | 眼点拟微球藻的脂质积累和二氧化碳利用... |
| 微拟球藻属 | 0.204 | 0.3 | 微藻产油：菌株筛选、脂质合成诱导... |
| 新绿藻 | 0.0126 | 0.055 | 利用 Neochloris oleoabundans 进行生物质和脂质生产的研究... |
| 裂殖壶菌 | 0.22-0.54 | 0.186-2.0 | Schizochytrium limacinum SR-21 作为二十二碳六烯酸的来源... |
| 斜栅藻 | 0.27 | 0.15 | 微藻斜生栅藻作为生物柴油生产的潜在来源... |
根据一项研究， 巨型蛤蚌可以使太阳能更加高效.
生物燃料生产微藻涉及的步骤
这包括 2 个主要步骤 其中包括各种子步骤程序。
藻类培养
藻类生长可持续 1 至 10 天，可收获多次。这些微生物甚至可以在干燥和干旱的土地上生长。此外，某些类型的 藻类的生长速度比粮食作物快 20 到 30 倍. 本研究讨论的是开放式池塘养殖，因为这是最常用的方法。
开放池塘养殖
选择正确的技术来培养和收获藻类生物质至关重要。由于经济问题，工业规模的开放式池塘是目前唯一的选择，因为它们的设计简单。一般来说，它们是 以池塘或赛道的形状开发，并通过扩散从大气中收集二氧化碳。该系统进一步分为三种类型：圆形池、跑道池和非搅拌开放系统。
限制
这种方法导致 水损失 由于蒸发，生物质产量较低。此外， 某些脆弱的藻类物种无法繁衍生息 在这种环境下，池塘养殖方法只适合阳光充足、水源充足的地方， 尤其是沿海地区.
封闭式栽培系统
由于开放系统有资源限制，因此开发了封闭系统的PBR。 环境和文化媒介之间没有直接的相互作用.这为藻类的培养和收获提供了相对更加一致和可靠的环境。
封闭系统可生产有价值的产品和精细化学品，用于多种用途。生物制药、化妆品、生物燃料和人类保健品都是由它们制成的。平板、垂直管、水平管和搅拌罐是封闭培养方法的类型。
限制
本篇 系统有点贵 因为它包括工艺参数方法、气密性和质量传递。闪电系统 需要大量能源 这使得该系统效率低下。由于其局限性，其商业化变得具有挑战性。
利用纳米添加剂快速培养微藻
一些研究人员最近 在微藻培养的不同阶段应用纳米添加剂. 他们的重点是提高生物质和副产品开发的效率。
- 纳米管和纳米纤维等涂有酶的纳米材料可以 用于固定. 某些碳结构（例如碳纳米管和氧化石墨烯）有可能为酶提供稳定性和活性。
- 此外，纳米粒子还被用于 增加生物燃料和生物质产量.
- 据研究人员介绍，可以通过以下方式提高微藻生物量 20-30％ 采用纳米粒子应用。
- 基于砷化铝镓的LED已被用于扩大藻类培养规模，从而实现更高的生物量产量。
- 藻类培养过程中也使用光纤来提高生长效率并节省照明成本。
运输部门的生物燃料
生物燃料在这里很重要，因为它有助于满足日益增长的燃料需求。它们是比化石燃料更好的替代品，对环境也更有利，因为它们产生的二氧化碳排放量更少。这反过来又减少了温室气体排放，使应对气候变化变得更容易一些。来自旧藻类沉积物的汽油是一种有限的来源，而且越来越昂贵，可能即将耗尽。
A 研究状态 微藻是宝贵的生物燃料来源。微藻积累并合成大量中性脂质，这是有利的。此外，与油籽作物相比，微藻可全年生产，并确保每个种植面积的高效油产量。
一项研究表明 乌贼墨中的黑色素显示出作为可持续生物质资源的潜力.
藻类在生物燃料生产中的重要性：多项研究的方面
大量研究证明微藻相对于其他陆生植物具有优势。
研究＃1
琼斯和梅菲尔德的研究 建议利用微藻生产不同形式的生物燃料。例如，通过有氧消化从生物氢微藻油中生产甲烷。
研究＃2
这个 皮恩科斯和达尔津斯 调查显示，他们观察到微藻这种单细胞生物可以用高速技术复制，并产生快速变化的菌株。该研究表明微藻具有环保性和易于种植的可能性。此外，微藻的培养过程可以减少废物流。
研究＃3
按照 Pittman 等人的研究，微藻可以提供单位面积和长度的最高生物量产量。这就是它在可再生能源发电方面受到广泛关注的原因。它含有高油和淀粉，不需要特定的农业用地来种植，也不需要淡水来生存。它可以很容易地用二氧化碳和废水来生长。
研究＃4
据 Patil 等人的研究相比之下，微藻更受青睐，因为后者灵活性较差，而且只提供一种加工方法。而微藻则利用二氧化碳和阳光来生产生物燃料、饲料和高价值生物活性物质。值得注意的是，微藻占全球碳固定量的 2% 以上，其中海洋微藻占生产力的大多数。
研究＃5
另一个 Singh & Olsen 的研究，微藻生物质中约有 50% 的碳（按干重计算）。藻类可以在短时间内产生大量生物质。这是因为它们的枝叶或根部不需要纤维素。此外，要用微藻制造生物柴油，收集、提取和转化为纳米催化剂很容易，从而高效生产生物柴油。而大型藻类有各种脂质、碳氢化合物和复杂的油，这使得该过程变得复杂。
以下是简化版和解释版 2024-2050年全球能源展望.
结语
微藻的生长速度比其他陆地作物更快，脂质含量高，繁殖速度快。显然，没有一种单一的策略能够提供有效的解决方案。因此，需要结合多种过程来确保对 用于能源生产的生物燃料确保藻类在生物燃料加工和石油开采中的有效性非常重要。由此可见，废水和海水微藻生产的低碳燃料可能是下一个最佳的可持续解决方案。
来源: 微藻生物燃料的形成
