微藻:很惭愧,只为固碳做了一点微小的工作

作者: 李轲

来源: 科学大院

发布日期: 2021-08-13

微藻作为一种古老的生物,不仅能捕食大气中的二氧化碳,还能利用二氧化碳生产“生物柴油”,成为固碳减排、碳中和的得力助手。微藻在生物燃料、生物制药、保健品及化妆品等行业都有广泛应用,中国已成为全球第一大微藻生产国,微藻产业在实现全球碳中和中发挥重要作用。

二氧化碳过度排放是全球气候变暖的罪魁祸首之一,怎么减少大气中的二氧化碳?能不能把二氧化碳“吃掉”?还别说,有一种古老的生物就有这种好胃口,它们不仅可以捕食大气中的二氧化碳,还能利用二氧化碳生产“生物柴油”,成为我们利用自然规律实现固碳减排,碳中和的得力助手。

微藻是细小藻类群体的总称,属于单细胞生物。微藻是浮游植物,通常存在于淡水和海洋系统中,在陆地系统也有分布,它们体积很小,从几微米到几百微米不等,通过肉眼难以捕获到。微藻体内含有叶绿体,意味着它可以进行光合作用。另外,部分微藻细胞体外有细胞壁,可以起到保护作用,还有部分微藻表面具有鞭毛,可以帮助其在水中游动。

微藻是自然生态系统中的重要组成部分,在物质循环过程中发挥着重要作用。微藻体内具有光合色素(叶绿素等),能高效地利用光能、二氧化碳和水进行光合作用,产生氧气并合成碳水化合物,与其它光合细菌一起为食物链上游端生物提供营养,并且微藻本身也可以利用CO2以光营养的方式生长。地球的大气氧气中约有一半都是靠这些微藻进行光合作用产生的。

微藻中富含的酯类和甘油是制备液体燃料的良好原料!微藻能够利用光合作用将CO2转化为自身生物量,通过这个过程,微藻能够将碳元素固定在体内,再通过诱导反应转化为油脂,最后利用物理和化学方法将油脂转化到细胞外。微藻的干细胞中含有微藻油70%以上,人们可以对其进行提炼加工。微藻油作为亚临界生物技术合成生物柴油的最佳原料,是理想的可再生能源。

除了能作为生物燃料外,微藻中富含多糖、类胡萝卜素、维生素、氨基酸等生物活性物质,可以被用作生物制药、保健品、及化妆品等行业。在生物制药行业,天然β-胡罗卜素具有抑制肿瘤和升高白细胞等作用,尤其对萎缩性胃炎、口腔溃疡、皮肤疾病和放化疗患者有着明显的辅助治疗效果。在化妆品领域,微藻中的多糖具有良好的成膜性能,可减少皮肤表面的水分蒸发,可用作制备保湿产品。

当然,微藻不是那么容易被“驯服”的,它有自己的生活习性。微藻主要生活在淡水和海洋生态系统中,科学家们又是如何将它从自然环境中提取并扩大培养的呢?这就要考验我们的实验手段和实验条件了。目前的提取手段大多是先将微藻个体从环境样品中分离出来,之后利用特定的培养基扩大,最后在开放池、发酵罐或者光反应器中进行大规模的繁殖。

目前,中国已成为全球第一大微藻生产国,每年微藻年产量已超过万吨。从我国微藻产业的品类上来看,有八成以上为螺旋藻;其次为小球藻,占比达到10%;而雨生红球藻和盐生杜氏藻分别占据8%和2%的比重。固碳减排,是实现全球碳中和的关键一环,而我国发展迅速的微藻产业将在其中发挥越来越重要的助力作用。

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