1、什么是微藻?
微藻通常指含有葉綠素a并能進行光合作用的微生物的總稱,其個體微小,一般要在顯微鏡下才能辨別其形態(tài)。
微藻分布廣泛,陸地湖泊、海洋等水域均有分布。
全球藻類估計有1百萬種,而目前已知的微藻種類只有4萬多種。
常見的經(jīng)濟微藻有雨生紅球藻、小球藻、螺旋藻等。
2、微藻能干什么?
2.1 微藻商業(yè)化現(xiàn)狀
2.2 微藻應(yīng)用
2.2.1 水產(chǎn)養(yǎng)殖:餌料
進行海產(chǎn)經(jīng)濟貝類苗種商業(yè)性生產(chǎn)中,海洋單細胞類藻一直被用于不同發(fā)育階段貝類幼體的餌料。到目前為止,活的海洋單細胞藻類始終被認為是雙殼類幼蟲和稚貝的最佳餌料。
圖1 貝類育苗中常用的兩種單細胞微藻:(A)等鞭金藻和(B)四爿藻的光學(xué)顯微鏡圖片,及其它們的相對個體大小。
雙殼類苗種生產(chǎn)中常用的單細胞藻類列于表1,并包含這些藻類的個體大小和成分的參數(shù)。
2.2.2 凈化養(yǎng)殖水體
隨著我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)集約化養(yǎng)殖模式的深入推廣,大部分養(yǎng)殖水體常年處于富營養(yǎng)化狀態(tài),水華頻頻暴發(fā),藍藻作為最常見的水華種類之一,已經(jīng)嚴重制約水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。藍藻水華具有分布廣、適應(yīng)能力強、繁殖力強等特點,藍藻暴發(fā)會消耗大量氧氣,使水體透明度迅速下降。此外,藍藻代謝過程還會釋放大量的毒素,嚴重影響水產(chǎn)動物的生長與繁殖。
小球藻屬于綠藻門,是一種單細胞藻類,生態(tài)分布非常廣。小球藻不僅可以作為水生經(jīng)濟動物的優(yōu)秀天然餌料,同時還可以吸收水中的氮、磷等元素,降低水體的富營養(yǎng)化水平,凈化水質(zhì)。目前已有眾多關(guān)于小球藻處理污水的研究表明小球藻脫氮除磷的功效較好,而水產(chǎn)養(yǎng)殖中危害嚴重的藍藻則是水體高磷高氮的產(chǎn)物,因此利用小球藻去除藍藻為處理藍藻水華提供了一個生態(tài)、安全的新途徑。
張新農(nóng)等在江蘇高淳地區(qū)某河蟹池塘利用小球藻開展藍藻防控實驗。該實驗結(jié)果表明養(yǎng)殖池塘藍藻水華發(fā)生后,按萬分之一體積投入小球藻液能夠明顯抑制藍藻爆發(fā),控制藍藻密度,減輕藍藻危害。
上海光語生物科技有限公司開展了小球藻吸收水體營養(yǎng)鹽的實驗,結(jié)果如表2:
表2 投放小球藻水質(zhì)改良劑后對水體中總氮、總磷、氨氮及COD的去除情況
實驗結(jié)果表明,小球藻可以很好的去除水體中的氮、磷等營養(yǎng)元素。從而在養(yǎng)殖水體中根本上切斷了藍藻的營養(yǎng)源,將藍藻維持在一個較低的水平,抑制藍藻爆發(fā)。此外,可以增加養(yǎng)殖水體的曝氣,以及維持養(yǎng)殖水體中小球藻的投放,最終使小球藻在養(yǎng)殖水體中成為競爭優(yōu)勢種,從而抑制藍藻水華的發(fā)生。
從生態(tài)環(huán)境和水產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的角度來看,利用有益藻類競爭抑制藍藻水華是最具前途的一種控藻方法,但目前的研究還不完善,在實際的控制藍藻水華的工程中,綜合地選擇物理、化學(xué)、生物方法,因地制宜才是最佳選擇。
2.2.3 節(jié)能減排
自工業(yè)革命以來,人類向大氣中排放了大量的CO2,引起全球變暖。微藻光合作用效率高,利用光合固碳生產(chǎn)有機物質(zhì),減緩溫室效應(yīng)。
2.2.4 保健品、功能食品:片劑、粉劑、添加劑
小球藻(Chlorella)
小球藻對于許多疾病和亞健康癥狀的治愈具有相當(dāng)好的促進作用,包括胃潰瘍、外傷、便秘、貧血等。小球藻的水提物具有明顯的促進細胞生長的特性,因而被命名為小球藻生長因子(Chlorella Growth Factor,CGF),后期的研究又證明CGF具有增強免疫,排除人體重金屬,降血糖、血壓。近年來的研究進一步證明了小球藻還具有抗腫瘤、抗氧化、抗輻射等諸多功效。小球藻水提物在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用,有可能成為未來研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的重要方向之一。
螺旋藻(Spirulina)
螺旋藻無毒無害,在古代墨西哥Texcoco湖和非洲乍得湖附近的土著居民就一直利用其作為食品。螺旋藻對于人體的健康有多種功效,如降血脂、降膽固醇、降高血壓、抗癌、促進腸道有益菌的生長。并對糖尿病和腎衰竭具有一定的治愈療效。
2.2.5 能源:生物柴油
世界上相關(guān)企業(yè)有Solazyme、Sapphire Energy、Algenol、Cyanotech。
生物柴油與石化柴油比較
生產(chǎn)方法:藻種的刷選、微藻的大規(guī)模培養(yǎng)、微藻的采收、生物燃料的提取。
2.2.6 微藻創(chuàng)意
微藻電燈
AlgaeBulb由空氣泵、LED燈、藻類容器、聚碳酸酯外殼和空氣出口構(gòu)成。這套系統(tǒng)通過氣泵吸入二氧化碳和水。當(dāng)空氣通過燈泡的時候,就能夠培植一種叫小球藻的微藻。微藻會吸收二氧化碳,釋放氧氣,這個過程產(chǎn)生的能量為LED提供電能,使其發(fā)光。
微藻建筑
“BIQhouse”是世界上第一個藻類驅(qū)動的建筑,該大樓的東南和西南兩側(cè)墻壁是生物反應(yīng)器墻壁,里面可以培養(yǎng)大量的微藻,從而產(chǎn)生能量用來發(fā)電、供熱。
微藻護欄
利用汽車尾氣和陽光來生產(chǎn)綠藻。
整套生物反應(yīng)器包括管道、過濾器、水泵和太陽能電池板。太陽能電池板為水泵和過濾器提供動力,水泵讓藻液不停的流經(jīng)管道,藻類從汽車尾氣中吸收二氧化碳通過光合作用生長并釋放氧氣,生長出來的藻一部分過濾出來用來制造生物柴油、發(fā)電、制藥、化妝品等。