過去幾十年以來，化石燃料已成為人類日常生活的一部分。具體來說，化石燃料燃燒之后可以用于運(yùn)輸和發(fā)電，這兩個(gè)方面在提高人類生活水平和加快科技進(jìn)步中起到了至關(guān)重要的作用。但是，化石燃料是不可再生資源，儲(chǔ)存量有限，按照現(xiàn)在的使用速度將在可見的未來消耗殆盡。此外，化石燃料的使用引起了許多環(huán)境問題，在這其中溫室氣體（GHG）對全球變暖有顯著影響。由于工業(yè)化的加快和人口增長，尋找可再生能源已成為本世紀(jì)以來的重要挑戰(zhàn)，這刺激了可持續(xù)能源的發(fā)展。可再生能源中的太陽能、風(fēng)能、水力、海洋溫差能、潮汐能、地?zé)帷⑸镔|(zhì)能和廢棄物等能源已被成功開發(fā)和利用來替代化石燃料。然而，根據(jù)國際能源署（IEA）最近的一項(xiàng)研究，在可再生能源中可燃性再生能源和廢物產(chǎn)生的能量是最高的。因此，根據(jù)預(yù)測，在不久的將來，來自生物柴油等可燃性再生能源將作為可再生能源突出代表發(fā)揮更為關(guān)鍵的作用，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)可再生能源的多樣化。
現(xiàn)在生物柴油被認(rèn)為是傳統(tǒng)化石燃料的一種綠色替代品，生物柴油吸引了研究人員、政府以及國際貿(mào)易商的極大興趣。生物柴油取代化石燃料的優(yōu)勢是無毒，可生物降解，擁有較低的溫室氣體排放量。第一代生物柴油是食用植物油，以大豆、油菜、向日葵和棕櫚為主要原料。然而，食用油作為能源的使用卻增加了許多來自公共輿論和非政府組織的反對意見。因此，第二代生物柴油來源于非食用油，如麻風(fēng)樹（Jatropha carcas L.）被認(rèn)為是一種有效的替代原料。事實(shí)上，麻風(fēng)樹油可以使用現(xiàn)有的生物柴油廠進(jìn)行生產(chǎn)，而不需要對設(shè)備和工藝流程進(jìn)行革新，這主要是因?yàn)槁轱L(fēng)樹油具有與食用油相似的性質(zhì)。但是，和第一代生物柴油相比較麻風(fēng)樹油含有更高濃度的游離脂肪酸（FFA），這一特點(diǎn)導(dǎo)致需要預(yù)處理步驟。使用麻風(fēng)樹油的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是麻風(fēng)樹在不可耕地或荒地上很容易生長。然而為了確保高產(chǎn)，需要定期灌溉、大量施肥和良好的管理實(shí)踐。因?yàn)檫@些缺點(diǎn)，找到更可優(yōu)良的生物柴油原料的工作仍在繼續(xù)，當(dāng)前研究的重點(diǎn)是微藻。
微藻被認(rèn)為是地球上最古老的生物之一，微藻具有傳統(tǒng)化石燃料和以往生物柴油原料所不具有的優(yōu)勢：
（1）產(chǎn)油微藻種類很多，培養(yǎng)的適用范圍廣；生長速度快，世代周期短，能夠快速生長到平臺(tái)期，到達(dá)最高生物量。
（2）相對于陸地植物微藻的光合效率高，油脂產(chǎn)率也是更高。某些微藻在一定的培養(yǎng)條件脅迫下可大量積累油脂， 例如C. pyrenoidosa 在氮缺乏脅迫下含油量可從5%提升到85%，單位面積的油脂產(chǎn)率高出其他油料植物數(shù)十倍，這是其他產(chǎn)油作物無法相提并論的。
（3）能夠吸收大量的二氧化碳，具有節(jié)能減排作用。在生產(chǎn)生物柴油的過程中，微藻能夠固定大量的二氧化碳，生產(chǎn)100 噸微藻生物質(zhì)可以固定大約183 噸CO2，而且有些微藻能耐受高濃度的CO2，因此工廠中化石燃料燃燒排放的廢氣可用于培養(yǎng)微藻，能夠一舉兩得。
（4）占地少，不與糧爭地。傳統(tǒng)的產(chǎn)油植物往往面臨著與糧食爭奪耕地的問題，但微藻能夠淡水、海水甚至鹽堿水污水中進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)，不與糧爭地，要優(yōu)于其他的產(chǎn)油植物。
（5）微藻的改造空間大。相對于傳統(tǒng)的產(chǎn)油植物，微藻具有更大的改造空間；它的遺傳物質(zhì)更為簡單，世代周期短生長快，從未進(jìn)行過遺傳改良。所以利用多種遺傳育種方法能夠得到性狀優(yōu)良的產(chǎn)油微藻。優(yōu)良品種的產(chǎn)油微藻是發(fā)展微藻生物柴油技術(shù)的基礎(chǔ)，優(yōu)良的微藻要具有生長速度快、油脂產(chǎn)量高和組成好、在生產(chǎn)中便于培養(yǎng)收集加工、抗逆性強(qiáng)和營養(yǎng)需求低等優(yōu)點(diǎn)。早期的產(chǎn)油微藻篩選工作主要由美國能源部1978-1996 年的ASP 計(jì)劃所推動(dòng)的，該研究通過將3000 余種微藻物種油脂含量的統(tǒng)計(jì)篩選，得到了300 多種微藻，其中針對硅藻和綠藻的研究較多。微藻中油脂含量在營養(yǎng)脅迫條件下最高可達(dá)藻干重85%，在正常培養(yǎng)條件下較常見的是10%～50%之間。
除此之外，微藻也是生物乙醇生產(chǎn)的優(yōu)良原料。除了高脂肪含量外，一些微藻還含有碳水化合物，可作為碳源或發(fā)酵基質(zhì)[8]。盡管微藻生物量發(fā)酵制備生物乙醇的研究還很有少，但這一過程實(shí)際上有很多優(yōu)點(diǎn)?；谶@些證據(jù)，微藻已經(jīng)成功地將自己定位為最有前景的生物燃料原料之一。從微藻中提取的生物燃料是第三代生物燃料，為可再生能源工業(yè)開辟了一個(gè)新的領(lǐng)域。然而，應(yīng)該注意的是，微藻并不是生產(chǎn)第三代生物燃料的唯一原料。其他第三代生物燃料，例如由酵母和真菌生產(chǎn)的生物柴油和通過直接纖維素發(fā)酵生產(chǎn)的生物乙醇。
總之，小小的微藻就像大力水手的菠菜一樣，小小的一罐卻能爆發(fā)出巨大的能量。
