2022年2月8日
室内藻类生物反应器
瓦赫宁根大学藻类生产部门
©Intreegue摄影
在适当的情况下，微藻可以以极高的速度繁殖，使不同的可持续性应用更加可行。瓦格宁根大学的研究人员正在寻找藻类生产的新方法，希望能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着一个独特的挑战：它们几乎永远无法自给自足。从食品到燃料，许多基本产品都必须从外部进口。这使得这些岛屿严重依赖其他国家，当然，这也导致了许多共同利益₂ 集装箱船的排放。
但如果你能在岛上以可持续的方式生产这些产品呢？瓦格宁根的科学家们利用微藻提出了这样一种生产工艺。这些小型发电厂——大多数甚至比单个红细胞还小——在适当的情况下可以以极高的速度繁殖。如果一公顷的棕榈油种植园每年生产约6000升油，藻类生产商预计在同一时期生产约35000升油。
站在室外藻类生物反应器附近的人们
研究人员希望利用微藻作为偏远岛屿的可持续能源
©乌尔
鱼类食品和肉类替代品
重要的是：这些微藻也是脂肪和蛋白质的良好来源。这意味着创新应用正在变得可行，生物过程工程教授雷内·威杰费尔斯解释道。“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，”他说。这种生产工艺目前仍然过于昂贵，但在短期内，许多其他应用已经成为可能。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。他们在博内尔岛上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个“封闭系统”：一个完全依靠当地可用原料运行的藻类生物反应器。Wijffels：“藻类非常适合这种情况，因为它们主要需要海水，CO₂ 还有阳光。这些是取之不尽、用之不竭的原材料，在热带岛屿上大量存在。”
保持降温
两个人站在V形生物反应器旁边
博内尔藻类生物反应器的研究人员Barten和Chin-on
©乌尔
但是，一个成熟的藻类生物反应器的道路有其挑战。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。如果藻类生物反应器中的温度上升太多——这在热带岛屿上是一个真正的问题——那么收获就会失去。当然，你可以冷却生物反应器，但这需要大量的水和电，这不符合可持续封闭系统的理想情况。
近年来，两名博士生——罗宾·巴尔滕（Robin Barten）和罗卡·金安（Rocca Chin-on）——一直在寻找让藻类适应博内尔热带温度的方法。首先，在瓦赫宁根的实验室里，巴尔滕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，他来到了一种在博内尔岛自然生长的微藻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性，而且是世界上生长最快的微藻之一，”Barten解释道。“它已经在环境中发生了，这也很好，因为你不想冒着把不同种类的藻类引入大自然的风险。”另一个好处是，Picochlorum sp.含有高达50%的营养蛋白质。
多亏了这种繁殖过程，PICOCHLORUM SP.现在可以承受约2.5度的额外热量。
Robin Barten，瓦赫宁根大学博士生
通过一个进化过程，巴尔滕使微色菌更加强大。一年来，他每次都在略高的温度下生产出“他的”海藻类型。大多数藻类在实验中死亡，但巴尔滕只对少数幸存者感兴趣。通过多次重复这个实验，他最终得到了具有超强耐热性的藻类。
Barten：“多亏了这种繁殖过程，Picochlorum sp.现在可以承受约2.5度的额外热量。”这种微藻现在可以存活到47.5摄氏度，但在40摄氏度左右生长最快。
与此同时，Chin-on在Bonaire公司开发了一种新的生物反应器原型，这是藻类繁殖的试验设施。冷却在这里也起着重要作用。Chin-on决定将繁殖系统建造成V形，这样，如果温度升高，整个生物反应器可以放置在水中。水中的温度波动比陆地上小。
Chin-on：“它位于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耐热性稍差的藻类。”
从水箱中舀出微藻的人
Barten和Chin-on培育了一种能够耐受高温的微藻
©乌尔
扩大规模仍然是一个瓶颈
尽管近年来科学家们揭开了越来越多关于藻类生产的秘密，但在博内尔岛上推广到一个成熟的藻类生物反应器仍然不容易。Wijffels称，这主要是一个财务问题：岛上几乎没有大公司能够将瓦赫宁根测试设施开发成盈利运营。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提议将最近的科学突破结合到一个完全有效的示范模型中。这种微型生物反应器必须说服投资者——如果有必要的话——进一步扩大藻类生产。
这个概念也可以应用于其他地方：博内尔可以作为这种可持续循环技术的模型实验室。
瓦赫宁根大学勒内·威杰费尔斯教授
Wijffels希望当局、公司或科学资助机构能够为这种示范模式提供资金。“这是种下种子的最佳方式，”威杰费尔斯说。“最终，这也符合博内尔的利益，因为这意味着该岛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于其他地方：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
