污水能源微藻體系構建及其環境調控的機理研究

《污水能源微藻體系構建及其環境調控的機理研究》是依託天津大學，由齊雲擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：污水能源微藻體系構建及其環境調控的機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：齊雲
• 依託單位：天津大學

項目摘要

微藻生長快，能量密度高，含油率較高，是製備生物柴油的優良原料，因此微藻能源技術受到重視。但是由於技術突破的困難，淡水微藻和海水微藻的開發利用，依然存在技術經濟上的障礙。針對這一難題，考慮到藻類能對水中營養物質進行吸收並轉化生物柴油的特性，本項目將藻類制油與污水處理相耦聯，從環保角度有望顯著降低微藻能源制油的生產成本。目前微藻污水處理與生物柴油生產相耦聯技術仍處於探索階段。污水微藻中油脂含量過低不能滿足規模化生產的需要是該耦聯技術目前遇到的瓶頸問題之一。本項目通過對污水處理過程中的微藻進行篩選、選育及基因改造，獲得油脂含量高、污水處理效果明顯的藻種，針對不同污水水質構建污水能源微藻體系，採用實時定量技術監測污水能源微藻體系油脂含量及其變化情況，探索可能存在的有利於微藻油脂積累的生化開關，研究污水能源微藻體系的環境適應性機制和調控機理，為污水微藻制油技術的發展與套用提高理論依據。

結題摘要

目前，世界各國對能源危機以及溫室效應的認識逐漸加強。傳統化石能源不僅對環境造成危害，而且對人類健康也產生了較大的影響。由於微藻對環境友好且適用於各種培養環境，因此逐漸成為一種可持續發展的生物質能。 微藻可以積累大量的油脂並可通過轉酯化的形式製備成為生物柴油。但是，目前微藻大規模商業培養的成本還遠高於傳統的作物。本項目針對目前能源微藻培養成本過高的問題，提出利用污水作為微藻能量及營養的來源，以減少微藻對淡水資源以及營養物質的額外需求，並減少對微藻培養的限制。利用微藻單獨製備生物柴油或去除污水中植物性營養物質的研究雖然有其優勢，但是也存在很多不足。本項目將污水處理和藻類制油技術相偶聯，克服了單一系統的缺陷，在處理污水的同時獲得生物柴油，以及減少CO2產生量。項目主要研究內容包括自污水處理廠以及其他不同水體分離篩選能源微藻，研究能源微藻對環境的適應性及其調控機理，採用尼羅紅染色等方法實時定量監測微藻中油脂含量及其變化情況；針對污水培養系統，設計並開發了多種不同規格的微藻光生物反應器，研究了微藻在不同光生物反應器中的生長以及油脂積累情況；利用分離篩選出的能源微藻，構建了多種污水能源微藻體系，研究該體系對城市生活污水的處理效果以及微藻油脂積累情況，結果表明，污水能源微藻體系可以較好的處理城市生活污水的同時獲取高油脂含量的微藻；採用分子生物學技術，研究了不同污水能源微藻體系對環境適應性機制和調控機理，結果表明，不同污水能源微藻體系，其對污水處理效果的差異主要取決於微藻的種類以及相關其他微生物（尤其是細菌）的相互作用，其具體的機理還需要進一步研究；此外，項目進一步研究了不同的採收方法對微藻採收的影響，並開發了一種新型的微藻絮凝劑。項目形成了一套從微藻培養、調控到微藻採收以及製備生物柴油的整套體系。項目的研究為污水資源化、能源化以及能源微藻規模化培養提供了理論與技術支撐。本項目共發表研究論文6篇，其中4篇被SCI收錄，1篇被EI收錄，1篇被CSCD收錄；4篇SCI收錄論文中，3篇論文被一區期刊收錄，累計影響因子16以上。申請中國發明專利2項，參與並獲得天津市科學技術二等獎1項。