[发明专利]用于使用生物矿化来生成雨生红球藻的方法

说明书

本发明公开一种用于使用生物矿化来生成雨生红球藻的方法。根据一个实施例，方法包含：(a)利用二氧化碳补充培养基以形成碳酸氢根离子(HCO₃^‑)(步骤S100)；(b)将雨生红球藻接种于补充有二氧化碳的培养基中(步骤S200)；(c)向接种有雨生红球藻的培养基添加醋酸钠，紧接着进行第一光培养(步骤S300)；以及(d)向添加有醋酸钠的培养基添加钙离子(Ca²⁺)以形成碳酸钙(CaCO₃)，紧接着进行第二光培养(步骤S400)。

技术领域

本发明涉及一种用于使用生物矿化来生成雨生红球藻(Haematococcuspluvialis)的方法，且更具体地涉及一种在雨生红球藻的兼养培育期间基于通过生物矿化进行的污染控制来生成含有高细胞密度和大量虾青素的生物质的技术。

背景技术

由使用化石燃料而引起的大规模的温室气体排放导致了全球变暖现象。根据这些情形，全世界都在积极地研发用于二氧化碳减少的碳捕获和封存(carbon capture andsequestration；CCS)技术。CCS技术是指将自各种碳源(包含热电厂)释放的大量二氧化碳聚集、捕获且注入至地下或海床中以将所述二氧化碳与大气隔离的方法。CCS技术在较短时间内减少大量二氧化碳方面为有效的，但存储不稳定、位置选择困难和安装成本高的问题使CCS技术实质上难以实现。因此，用于在工业应用中直接利用二氧化碳或将二氧化碳转换成高附加值材料而非封存二氧化碳的碳捕获和利用(CCU)技术近年来已受到比CCS技术更多的关注。在韩国，也已对研发用于将二氧化碳转换成高附加值材料的工艺进行了尝试。特定来说，用于利用微藻光合微生物的二氧化碳转换的生物工艺已作为能够生成各种高附加值材料(如生物燃料、生物塑料以及生物药品)同时实现二氧化碳减少的经济技术而受到关注。微藻(称作浮游植物)是进行光合作用的水生单细胞生物。由于微藻具有生成能源和工业材料并减少温室气体的能力，因此微藻作为高潜力的生物质资源而越发受到关注。将来，出于以下原因，微藻的效用价值预计将在工业领域(特定来说能源、化学以及环境领域)中有所提高。

在能源领域中，微藻在所有生物柴油生成作物当中具有最高的产油率。大豆、芥花、葵花、油棕等的培育周期为4到8个月，而由于微藻具有在一天中增殖若干次的能力，因此微藻可每日进行培育。因为微藻每单位重量具有较高的油脂含量，所以微藻的年产油量至少是大豆的年产油量的100倍。此外，微藻是将食品资源转换成能源的不含争议的生物资源，且可生成具有与石化柴油类似的物理性质的生物燃料。

在化学领域中，微藻可生成大量有价值的物质。目前，微藻已主要在食品领域进行了工业化，且将来将在各种应用(如生物化学品和生物塑料)中进行工业化。

在环境领域中，如上文所描述，微藻由于其具有减少二氧化碳的能力而受到最多的关注，且微藻的相关研究已经在世界范围内持续进行。微藻可吸收约为生物质重量的两倍的量的二氧化碳，这对应于比陆地植物的吸收效率高10到50倍的吸收效率。此外，在不考虑特定土壤或水质的情况下培育微藻。相关公司正在推广试验，以利用微藻进行二氧化碳减少和工业废水净化。

自养模式、异养模式和兼养模式用于微藻培育。自养条件下的培育将固定的二氧化碳用作碳源和光能来合成有机化合物。这种培育模式的优点是可生成含有大量脂质的生物质，但缺点是培育周期较长。异养条件下的培育需要额外碳源作为能量源。这种培育模式的优点是培育周期较短，这表明生产率较高，但在获得大量高附加值材料方面存在限制并且容易受到污染，如细菌和真菌污染。兼养条件是指自养条件与异养条件的组合。兼养条件下的培育有利于在较短时间内生成含有大量高附加值材料的生物质，但容易受到污染，从而限制了其规模化。这些培育模式根据微藻的条件而加以采用，但由于生物工艺的特性而受到每单位面积的二氧化碳减少率较低的限制。因此，微藻类生物质生成工艺中的二氧化碳减少能力是释放大量温室气体且应当处理二氧化碳排放的公司的重要考虑因素。