[发明专利]一种二氧化碳和乙酸混合调控促进小球藻固碳生长的方法

说明书

本发明涉及一种CO₂和乙酸混合调控促进小球藻固碳生长的方法，以解决在利用乙酸作为调控手段的培养过程中存在的成本高、生物量产率相对较低、易染杂菌且固定二氧化碳效率低的问题；以及在以CO₂作为唯一碳源的自养培养过程中存在的CO₂补充效果较差、pH不易控制、藻细胞形态不够饱满等问题。本发明方法通过结合利用CO₂和乙酸来混合调控促进小球藻的固碳生长，从而能够显著提高小球藻生物质产量和藻细胞的饱满度、提高小球藻固碳效率，降低生产成本并减少染菌污染几率。

技术领域

本发明涉及生物能源和微藻固碳技术领域，具体涉及一种二氧化碳和乙酸混合调控促进小球藻固碳生长的方法。

背景技术

随着世界经济的快速发展，传统化石基能源的大量使用，引发了大量的环境问题，并产生了大量的温室气体，导致全球气候变化加剧，气温升高，生态环境恶化，如海平面上升，洪水泛滥，极端天气频繁出现，生态系统改变等。同时，春冬季节中国多地频繁出现严重雾霾天气，空气污染严重，也引起了政府和民众的广泛关注。因此，开发清洁的可再生能源和减少碳排放技术已成为当前研究的热点。目前，CO₂对温室效应贡献最大，占整个大气温室效应气体排放的68％以上。因此，CO₂的减排和控制已成为当前世界各国政府、企业界、学术界关注的焦点之一。

近年来，人们开发了物理、化学和生物等多种固碳方法。其中，物理和化学方法属人工固碳，处理成本高且封存容量有限。利用微藻光合作用的生物固碳法被认为是一种有效的生物固碳方法。微藻具有油脂含量高、光合效率高及生长周期短等优势，且微藻对环境条件要求不高，适应能力强，许多微藻能够耐受高浓度的CO₂。利用微藻固碳培养技术不仅可以有效固定CO₂，还可以将微藻减排CO₂与微藻生产生物燃料有机联合起来。据估计，每吨微藻生物质约可固定1.82吨CO₂，因此，提高微藻生物质产量就意味着提高CO₂固定量，所以微藻的固碳培养方式显得尤为重要。这其中，小球藻是最常见和应用最广泛的微藻种类之一。

小球藻(Chlorella)为绿藻门小球藻属普生性单细胞绿藻，是一种球形单细胞淡水藻类，直径3～8微米。小球藻大约出现在20多亿年前，是地球上最早的生命之一，是一种高效的光合生物，主要以光合自养生长繁殖，分布极广。天然条件下小球藻个体较小，人工培养大量繁殖。细胞内的蛋白质、脂肪和碳水化合物含量都很高，又有多种维生素，可食用和作为饵料，并在食品、医药、基因工程、液体燃料等领域具有很好的开发前景。

生产上小球藻常用的培养方式主要是利用乙酸作为生长调节剂进行调控培养，乙酸可以同时作为pH调节剂和碳源，该培养方式得到的藻细胞形态较饱满，易于分离采集，但该生产方式生物质产率相对较低、生产成本高、易染杂菌(乙酸属于有机碳源，容易被微生物利用)且固定二氧化碳效率低。而单纯利用CO₂对微藻调控进行固碳培养，该方式CO₂补充效果较差、pH不容易稳定控制且得到的藻细胞形态不够饱满，增加微藻收集的难度。

发明内容

针对以上问题，本发明提出了一种CO₂和乙酸混合调控促进小球藻固碳生长的方法，以解决在利用乙酸作为调控手段的培养过程中存在的成本高、生物量产率相对较低、易染杂菌且固定二氧化碳效率低的问题；以及在以CO₂作为唯一碳源的自养培养过程中存在的CO₂补充效果较差、pH不容易控制、藻细胞形态不够饱满等问题。本发明方法通过结合利用CO₂和乙酸来混合调控促进小球藻的生长，能够显著提高小球藻生物质产量和固碳率，提高藻细胞的饱满度、降低生产成本并减少杂菌污染几率。