荷兰瓦赫宁根大学的科学家们正在博内尔岛开发一种藻类生物反应器。

作者:The Fish Site

2022年2月6日上午8时

室内藻类生物反应器

瓦赫宁根大学的藻类生产单位

©Intreegue摄影

在合适的环境下，微小的藻类可以以极快的速度繁殖，使不同的可持续性应用变得更加可行。瓦赫宁根大学(Wageningen University)的研究人员正在寻找生产藻类的新方法，希望将其扩大到一个成熟的生物反应器。然而，这并不容易。 

偏远的岛屿往往面临一个独特的挑战:它们几乎从不自给自足。从食品到燃料，许多必需品都必须从外界进口。这使得这些岛屿严重依赖其他国家，当然，这也导致了集装箱船舶的大量CO₂排放。

但如果你能在岛上以可持续的方式生产这些产品呢?瓦赫宁根大学的科学家们提出了一种利用微藻生产的方法。这些小发电站——大多数甚至比一个红细胞还小——在适当的条件下可以以极快的速度繁殖。一公顷的棕榈油种植园每年生产约6000升油，而藻类生产商预计在同一时期生产约3.5万升油。

站在户外藻类生物反应器附近的人们

研究人员希望将微藻作为偏远岛屿的一种可持续能源

©WUR

鱼类食品和肉类替代品

最棒的是:这些微藻也是脂肪和蛋白质的良好来源。这意味着创新的应用正在变得可行，生物过程工程教授René Wijffels解释道。他说:“例如，你可以将微藻转化为生物燃料，以确保往返岛屿的航班的可持续性。”这种生产过程目前仍过于昂贵，但在短期内已经有了一些其他的应用。例如，微藻非常适合作为养鱼场或肉类替代品的可持续饲料。

近年来，Wijffels和他的同事一直在寻找大规模生产这些微藻的地方。他们在博内尔岛建造了一个测试生物反应器，部分是应当地政府的要求。然后，他们开始寻找一种“封闭系统”:一种藻类生物反应器，完全依靠当地可用的原材料运行。Wijffels:“藻类非常适合这样做，因为它们主要需要海水、二氧化碳₂和阳光。这些原料取之不尽，用之不竭，在热带岛屿上丰富丰富。”

站在v型生物反应器旁的两个人

研究人员Barten和chinon在博内尔的藻类生物反应器

©WUR

但是，通往一个成熟的藻类生物反应器的道路也面临着挑战。研究人员逐渐遇到了一个严重的科学障碍:微藻不喜欢高温。如果你的藻类生物反应器的温度上升太多——这在热带岛屿上是一个真正的问题——作物就会失去收成。当然，你可以冷却生物反应器，但这需要大量的水和电，这并不符合一个可持续的封闭系统的理想情况。

近年来，两位博士生——罗宾·巴滕(Robin Barten)和罗卡·钦昂(Rocca chinon)——一直在寻找使藻类适应博内尔热带气候的方法。首先，在瓦赫宁根大学的实验室里，Barten研究了哪种微藻具有最高的耐热性。经过严格的筛选过程后，他找到了一种自然存在于博内尔岛的微藻——皮克绿球藻(Picochlorum sp.)。

“这是一种非常健壮的微藻，对高温和盐浓度有很好的耐受力，而且它是世界上生长最快的微藻之一，”Barten解释说。“它已经在环境中发生了，这也很好，因为你不想冒着把一种不同类型的藻类引入大自然的风险。”作为一个额外的福利，Picochlorum sp.含有高达50%的营养蛋白质。

多亏了这种繁殖过程，皮克绿球藻(Picochlorum sp.)现在可以承受大约2.5度的额外高温。

Robin barten，瓦赫宁根大学的博士生

通过进化过程，Barten使Picochlorum sp.更加强大。一年来，他每次都在稍高的温度下制造出“他的”藻类类型。在这个实验中，大部分藻类都死亡了，但Barten只对少数幸存者感兴趣。通过多次重复这个实验，他最终得到了具有额外耐热性的藻类。

Barten:“多亏了这种繁殖过程，皮氯菌现在可以承受大约2.5度的额外高温。”这种微藻现在可以在47.5摄氏度的高温下生存，但在40摄氏度左右生长得最快。

与此同时，秦在博内尔岛研究生物反应器的新原型，这是一种培育藻类的测试设施。冷却在这里也起着重要作用。Chin-on决定建造一个v形的繁殖系统，这样如果温度上升，整个生物反应器都可以放置在水中。水中温度的波动比陆地上的小。

chinon:“它泡在30摄氏度左右的水中。这意味着这种生物反应器也适用于原则上比Picochlorum sp耐热性稍低的藻类。”

从水箱里舀微藻的人

Barten和chinon培育了一种能够耐受高温的微藻

©WUR

扩大规模仍然是一个瓶颈

尽管近年来科学家们已经解开了越来越多关于藻类生产的秘密，但在博内尔岛建造一个成熟的藻类生物反应器仍然不容易。据Wijffels说，这主要是一个财务问题:岛上很少有大公司能把瓦赫宁根测试设施发展成有利可图的业务。博内尔的经济主要以旅游业为基础，几乎没有大型工业。

为了解决这个问题，Wijffels建议将最近的科学突破结合成一个完全可行的示范模型。这种小型生物反应器必须说服投资者(如果有必要的话，来自其他国家的投资者)进一步扩大藻类生产。

这个概念也可以应用到其他地方:博内尔可以用作这种可持续循环技术的模型实验室。

renÉ wijffels教授，瓦赫宁根大学

Wijffels希望当局、公司或科学资助机构将准备资助这个示范模型。“这是播下种子的最好方式，”Wijffels说。“最终，这也符合博内尔的利益，因为这意味着这个岛屿可以变得更加自给自足，经济更加多样化。这个概念也可以应用到其他地方:博内尔可以作为这种可持续循环技术的模型实验室。”

本文转载自微藻博士微信公众号