[00336563]能源硅藻的筛选与培养技术研究

1、课题来源与背景 自20世纪70年代能源危机以来,人们越来越清楚地认识到能源资源的开发和利用正面临着严峻的形势,据估算,目前的石油仅能再使用40年左右。Ragauskas等指出,到2050年,能源的需求将比现在增加50%。能源匮乏,甚至是能源危机,与能源需求增长之间的矛盾已经成为影响人类社会发展的一大难题。为了维持各自国家经济的可持续发展,许多国家政府正大力开发化石能源的替代产品。 在众多生物柴油的原料中,藻类是低等的、放氧自养型植物, 且种类繁多、分布极其广泛。而且,很多海洋藻类的光合作用产物是脂类,海洋藻类生长周期短,生物产量高等特点,可以成为制备生物柴油的良好原料。而硅藻生长周期短,光合效率高,培养成本低,将会大大降低由此获得的生物燃料的价格,为缓解石油紧缺局面做出贡献。 2、技术原理及性能指标 大规模分离、纯化培养海洋硅藻,建立硅藻种质库;对硅藻进行紫外线诱变,筛选高脂硅藻藻株;设定不同的营养盐培养基浓度,或添加不同化合物形式的N,P,微量金属元素进行进行自养性培养,测定不同营养盐浓度下硅藻的胞内脂类含量;同时设置不同梯度的光照、盐度、温度、pH值等培养条件,分析影响硅藻胞内脂类含量的主要环境因素;测定不同藻龄和不同培养密度下硅藻胞内脂类含量;对这些高脂类的硅藻进行生物质油转化,获得不同条件下高生物质油转化的关键条件和技术。大规模培养高脂类硅藻,初步建立生产性培养高脂类硅藻技术。 性能指标： 1)通过诱变,筛选出含脂量25%以上的硅藻藻株2～3株。 2)获得高脂类硅藻的优化培养条件及收集技术。 3)提供一套可供生产推广的高脂类硅藻大规模培养技术工艺。 3、技术的创造性与先进性 1)硅藻是石油的原始母质之一,筛选胞内含有大量脂类的硅藻,提高生物质油转化率。 2)硅藻具有生长繁殖快,周期短,生物量大等特点能为生物能源的开发供应足够的生物量产出。硅藻可在天然海水中生长,不占用农业用田,不消耗淡水资源,生产成本较低。 3)本项目筛选具有高脂类含量的硅藻生产生物质油,并进行大规模培养。而目前国内能源硅藻研究尚处于实验室阶段,未见有大规模培养的报道。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性 1)项目组对海洋硅藻脂类进行了初步分析研究和选育,具有硅藻分类筛选、诱变、纯化培养的技术和基本条件,并初步建立了高脂类硅藻的筛选模型。 2)项目组前期已经开展用索氏提取法提取胞内总脂探索并初步掌握了将其高效转化为生物柴油的方法,确保完成将大量的高脂硅藻进行生物质能源转化的研究,获得不同条件下高生物质油转化的关键条件和技术。 3)项目组主要人员长期从事海洋硅藻类的生长、培养工作,具备大规模培养和收集硅藻的相关技术;厦门大学生命科学学院高亚辉教授在藻类生理生化研究方面取得丰富的成果,能够确保硅藻筛选、诱变工作的开展。 5、应用情况及存在问题 本项目通过筛选高脂硅藻藻株,,将这些硅藻培养于以海水为主要成分、添加少量无机盐的培养基中,以阳光为能源,大气中的二氧化碳为碳源进行培养。培养成本低廉。与含油高等植物相比,硅藻繁殖速度比高等植物高几十倍;硅藻适温范围广,在厦门几乎一年四季都可养殖;此外,养殖硅藻不占用农田、山地和淡水。总之,养殖硅藻制取生物质油将可能获得“一石三鸟”的效果,不仅降低了可再生生物质油的价格,获取生物质能源,缓解石油紧缺局面,又能吸收大气中的二氧化碳,为降低温室效应、推广低碳经济做出贡献。