Microalgae - an innovative tool for bioeconomy
Microalgae - an innovative tool for bioeconomy
微藻产品是生物经济领域的前沿发展成果。在金砖国家网络大学国际专题小组“能源” 框架下举行的“绿色可持续能源基础”国际研究研讨会上,讨论了生物资源的潜力。此次活动由俄罗斯人民友谊大学生态研究所组织举办。

国立研究型大学“MPEI”电子与电气工程系副教授 Shirinsky Sergey 表示,“该系列科学研讨会旨在向金砖国家网络大学参与者的研究生和年轻科学家介绍合作大学解决的科学问题,并吸引他们参与国际学术流动”。

研讨会主讲人是俄罗斯人民友谊大学生态研究所研究生伊琳娜·阿达琴科。她发表了题为 “生物经济创新工具:微藻生产案例” 的报告。

生产产品

微藻是宝贵生物资源的来源:蛋白质、脂质、碳水化合物、维生素和其他有用物质。然而,获得它们是一个多阶段的过程。

首先,微藻是在受控条件下培养的,无论是开放的池塘、封闭的光生物反应器还是发酵罐。然后收集并脱水以这种方式生长的生物质。为了释放细胞内容物,必须破坏细胞壁。为此目的,采用机械、化学和酶方法。接下来是提取,使用有机溶剂、碱、酸和酶来提取特定物质。对所得提取物进行分离和纯化,得到目标产物。

例如,利用碱提取或酶水解来提取高纯度蛋白质,利用有机溶剂进行脂质提取并随后进行分离来提取Omega-3脂肪酸。使用特殊溶剂提取维生素和天然色素。使用溶剂萃取和色谱法提取抗氧化剂和其他特定物质。

使用领域

从微藻中获得的蛋白质、脂质和碳水化合物可用于食品工业。例如作为添加剂、功能性食品和水产饲料的配料。维生素、色素、抗氧化剂和其他生物活性化合物——用于药品、美容品和食品添加剂。在能源工业中,脂质用于生产生物柴油,碳水化合物用于生产生物乙醇。在农业中,微藻生物质成为生物肥料。此外,微藻还用于净化废水和生产可生物降解塑料。

微藻在生物经济中的应用有几个原因:

  1. 生长速度快,可以在短时间内获得大量生物质。
  2. 不占用耕地,因为它们是在文化环境中种植的。
  3. 它们能够吸收大气中的二氧化碳,减少温室效应。
  4. 可用于生物修复、清洁废水和污染区域。
  5. 微藻种类繁多,每种都有独特的组成,为获得各种产品提供了机会。

“微藻在解决粮食和环境安全问题方面具有巨大潜力。微藻在生物修复和生物燃料生产中的应用日益广泛。开发有效解决方案的一个重要方面是微生物的筛选。因此,研究鉴定具有独特特性(例如混合营养)的新型微藻菌株现在尤为重要。” 俄罗斯人民友谊大学生态研究所国际活动副主任安娜·波普科娃说道。

微藻为人类提供蛋白质和微量营养素,解决全球粮食安全问题。它们在确保能源安全方面也发挥着重要作用。它们提供可再生生物燃料来源,减少对化石燃料的依赖。微藻的利用前景与培育、加工和扩大生产的新技术的开发有关。未来,我们有望看到基于微藻的新型生物产品的出现,以及其在各个行业中的应用范围的扩大。

微藻培养技术

培养微藻的技术有以下几种:

  • 开放式池塘是最经济的选择,尽管它们不能完全控制生长条件。
  • 封闭式光生物反应器提供更可控的条件、高生产率和生物质纯度,但其成本更高。
  • 混合系统结合了开放式池塘和封闭式光生物反应器的元素,以优化生产过程。
  • 发酵罐,用于在黑暗中使用有机基质培养某些类型的微藻。

这些技术投入生产会面临许多问题和挑战。因此,由于生产成本高,需要对设备和基础设施进行大量投资。部分菌株及加工工艺生产效率较低,需要进一步优化和扩大规模。种植和加工过程非常耗能,因此有必要寻找更高效、更环保的方法。在使用微藻进行生物修复时,水体富营养化的风险不容小觑,需要严格控制。此外,将实验室开发扩展到工业生产也存在问题,生物质及其产品的物流和储存也存在困难。

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