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小球藻是一种适应性强的产油微藻,但是目前存在产油效率低和生产成本高的问题。针对这些问题我们提出小球藻产油的两种可能的经济可行性策略,一是以提高产油率为出发点,另一个是同工业烟气生物脱硝结合获得其环境附加效益。 首先,氮饥饿是诱导微藻积累油脂的有效环境胁迫,但也会显著降低生物量的积累,最终导致无法有效提高油脂产率。在我们的工作中,通过限制尿素添加量(即有限尿素)的策略用于对小球藻Chlorella sp.A2进行室内和室外培养,并观察其生物量增长和油脂积累情况,结果显示,合适的限制尿素添加策略能提高小球藻Chlorella sp.A2的油脂积累,而且不会对生物量的增长产生明显不利影响。在室内培养模式中,按18 mg L-1 d-1添加尿素到硝酸钠缺失的BG11培养基中培养小球藻,小球藻所能达到的油脂产率比常规BG11培养和缺氮培养分别高出74%和416%(w/w)。在室外培养模式中,采用此方案的油脂产率比常规BG11和缺氮培养分别高出约10%和88%(w/w)。此外,光合作用参数的分析表明,限制尿素添加策略会在一定程度上降低了光合作用能力,并造成暂时的缺氮胁迫条件,使得光合作用中固定的碳更多地流向油脂合成路径。限制尿素添加的策略对提高微藻的中性脂积累并维持生物量增长是可行的,最终能显著提高中性脂产率。 其次,将微藻产油同脱硝进行结合。以烟道气中的氮氧化物(NOx)为氮源,尝试通过快速提高生物量来提高脱硝效率,而藻细胞在此过程中所积累的油脂则作为副产品。NOx的主要来源是化石燃料的燃烧废气,包括炼化厂、火力发电厂以及内燃机尾气,能导致一系列严重的环境问题。我们之前的工作证明了利用微藻去除NOx的可行性和此方法较传统物理化学方法相比所具有的优越性。我们的工作主要是优化基于微藻的脱硝(DeNOx)方法。采用烟道气固定盐(FGFS)为氮源,基于兼养培养模式,在5L规格的光生物反应器内对小球藻Chlorella sp.C2进行分批补料培养,得到的生物量产率最高可达9.87 g L-1 d-1。在扩大规模至50L规格的光生物反应器中进行培养时,能得到的生物量产率达7.93 g L-1 d-1,同时DeNOx效果可达96%,其中氮消耗速率为0.45 g L-1 d-1,另外油脂产率可达1.83 g L-1 d-1。此项工作表明了利用小球藻将生物脱硝和基于微藻的生物产油联合进行的可行性,显示出未来可在有限的土地上利用微藻对烟道气进行生物处理。