如何从藻类提取生物燃料

作为生物质能源，水生植物的使用，除蓝藻外，其他许多藻类也具有很大潜力。专家们在进行海藻种植研究中发现，藻类生物质可厌氧发酵成甲醇，其转化率可达50％～70％，因此证明，通过藻类可将太阳能转化成化学能（甲醇）。还有人在将海藻研碎后进行发酵过程中发现，这些藻类能释放出大量近似甲烷的可燃性气体。据估算，一公顷海藻，一年内可排出4万立方米的可燃性气体。还有一种海藻，它能在高盐碱的水中产生大量有价值的烃类（其中也含有甘油）。小球藻也能提供大量热能，每克可提供22千焦耳的能量。水风信子是沼气发酵的极好原料，它繁殖速度极快，一株水风信子经过3个月后可产生248181个后代。

新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源。包括：太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

特点是：

1)资源丰富，普遍具备可再生特性，可供人类永续利用；

2)能量密度低，开发利用需要较大空间；

3)不含碳或含碳量很少，对环境影响小；

4)分布广，有利于小规模分散利用；

5)间断式供应，波动性大，对持续供能不利；

6)除水电外，可再生能源的开发利用成本较化石能源高。

可再生能源包括：太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等。

特点是它们在自然界可以循环再生。

共性：优于不可再生能源

生物精炼就是将生物质转化为燃料、热量、动力和化学品。生物精炼作为未来的能源来源有很多争论，所以也有理由怀疑我们能否发展好这些能源。

生物质是可以转化为燃料的植物性物质。木材是最明显的例子，如果您开始篝火或使用壁炉，则说明您已经进行生物精制了。草、农业和林业残留物、藻类都是生物质的例子。

生物精炼的好处

那么，与我们习惯的煤炭和石油相比，燃烧木材和大豆有什么好处呢?支持者指出，生物燃料可以在任何地方种植，减少我们对外国石油的依赖。

这对环境也有很大的好处:燃烧生物质确实会释放二氧化碳，但国家可再生能源实验室解释说，排放的二氧化碳或多或少与植物在其生命周期中吸收的二氧化碳平衡。化石燃料的燃烧释放出了封存了数百万年的二氧化碳，改变了全球大气的总体平衡。

发电能力

从植物物质到能源最常见的途径是直接燃烧系统:产生的蒸汽带动涡轮机发电。虽然甲烷本身不是来自植物(它是腐烂有机物的副产品)，但它可以用于生物燃料的生产。生物燃料也可以用来代替石油燃料，为汽车和喷气式飞机提供动力。

制造化学品

根据生物质分解的方式，它可以产生组成糖或氢和一氧化碳。产量的不足用价值来弥补，生产牙膏凝胶、防冻剂、塑料、胶水、人造甜味剂、摄影胶片、合成纤维织物等等。

缺点

利用生物质能有很多好处，但也有很多理由让我们保持警惕。大多数不利因素都与生物燃料的生产有关。

地球上适合农业的土地是有限的将更多的水用于种植生物精炼作物，必然意味着为饥饿人口提供食物的空间将会减少。

生物制氢可以分为光解水制氢、厌氧细菌制氢、光合细菌制氢 根据所用的微生物、产氢原料及产氢机理不同,生物制氢可以分为光解水制氢、厌氧细菌制氢、光合细菌制氢等3种类型，其特点如表1所示。 绿藻 以水为原料，太阳能转化率较高 产氢过程需要光照，光强度的影响较大，系统产氢不稳定，同时产生的氧对反应有抑制作用。 蓝细菌 以水为原料， 产氢主要由固氮酶完成，可以将大气中的N2固定 产氢过程需要光照， 产氢速率低，产生的氧对固氮酶有抑制作用 厌氧 细菌 不需要光照，可连续产氢，可利用多种有机质做底物，产氢过程为厌氧过程，无氧气限制问题，系统易于实现放大试验 反应需控制pH值在酸性范围内，原料利用率低，产物的抑制作用明显 光合 细菌 产氢效率高，可利用多种有机废弃物作原料，可利用光谱范围较宽，不存在氧的抑制作用 产氢过程需要光照，不易进行放大试验 (1)光解水制氢是光合生物体在厌氧条件下，通过光合作用分解水，生成有机物，同时释放出氢气。其作用机理和绿色植物光合作用机理相似，在某些藻类和真核生物(蓝细菌)体内拥有PSⅠ、PSⅡ等两个光合中心，PSⅠ产生还原剂用来固定CO2，PSⅡ接收太阳光能分解水产生H+、 电子 和O2； PSⅡ产生的电子，由铁氧化还原蛋白携带，经由PSⅡ和PSⅠ到达氢酶，H+在氢酶的催化作用下形成H2。其中，利用藻类光解水产氢的系统称为直接生物光解制氢系统，利用蓝细菌进行产氢的系统称为间接光解水产氢系统。藻类的产氢反应受氢酶催化，可以利用水作为电子和质子的原始供体，这是藻类产氢的主要优势。蓝细菌同时具有固氮酶和氢酶，其产氢过程主要受固氮酶作用，氢酶主要在吸氢方向上起作用。蓝细菌也能利用水作为最终电子供体，其产氢所需的电子和质子也来自于水的裂解[10]。 (2)厌氧细菌产氢是利用厌氧产氢细菌在黑暗、厌氧条件下将有机物分解转化为氢气。目前认为厌氧细菌产氢过程可通过丙酮酸产氢途径、甲酸分解产氢途径、通过NADH/NAD+平衡调节产氢途径等三条途径实现，丙酮酸产氢途径和甲酸分解产氢途径有时也称为氢的直接产生途径[11]，即葡萄糖首先通过EMP途径发酵形成丙酮酸、ATP和NADPH；丙酮酸通过丙酮酸铁氧化还原蛋白氧化还原酶被氧化成乙酰辅酶A、CO2和还原性铁氧还原蛋白，或者通过丙酮酸甲酸裂解酶而分解成乙酰辅酶A和甲酸，生成的甲酸再次被氧化成CO2，并使铁氧化还原蛋白还原；最后，还原性铁氧化还蛋白还原氢酶，所形成的还原性氢酶当质子存在时便使质子还原生成氢气。 (3)光合细菌制氢是利用光合细菌在厌氧条件下通过光照将有机物分解转化为氢气。光合细菌是一类原始的古细菌，在光照条件下可以将有机酸转化为分子氢。自1949年美国生物学家Gest首次证明光合细菌(Rhodospirillum? rubrum)在光照条件下的产氢现象后，大量的 研究 表明，光合细菌产氢是与光合磷酸化偶联的固氮酶的放氢作用下产生的。光合细菌只含有一个光合中心，且电子供体是有机物或还原态硫化物，所以光合磷酸化过程不放氧，且只产生ATP而不产生NAD(P)H。与绿藻和蓝细菌相比，这种只产氢不放氧的特性，可大大简化生产工艺，不存在产物氧气和氢气分离问题，也不会造成固氮酶的失活[11]。 2 生物制氢技术现状及其障碍 氢能已成为两次能源危机后各国政府能源政策的支持重点，而生物制氢技术被公认为未来替代能源中最有 应用 前景的主要技术，成为目前世界能源 科学 技术领域的研究热点，促进了生物制氢技术的诸多进展。 作为生物制氢技术中研究最早的制氢途径，藻类(蓝细菌)能直接利用水和太阳光进行产氢，被认为最具有前途的制氢途径，也是目前生物制氢中研究最多的技术。目前，美国、日本、欧盟、中国等在藻类分子生物学、耐氧藻类开发、促进剂等技术领域取得了突破性进展，并开发了各式生物反应器，完成了藻类制氢从实验室逐步走向实用的转化[13～16]。但在藻类的产氢过程中同时伴随着氧的产生，反应产生的氧气除了能与生成的氢气反应外，还是氢酶活性的抑制剂，从而影响系统的产氢速率；同时当光强较大时，其主要进行CO2的吸收并合成所需的有机物质。因此，藻类产氢不稳定且易被其副产品氧气所抑制[17],[18]。与藻类相似，蓝细菌在产氢的同时也会产生氧气，而氧是固氮酶的抑制剂。通过基因工程改变藻类的基因提高藻类的耐氧能力是目前的主要研究 内容 ，并已取得了一些进展[19]。 厌氧细菌产氢由于不依赖光照，在黑暗条件下就可进行产氢反应，容易实现产氢反应器的工程放大试验，加之厌氧细菌能利用多种有机物质作为制氢反应原料，可使多种工农业有机污水得到洁净化处理，有效地治理了环境污染，同时还产生洁净的氢气，使工农业有机废弃物实现了资源化利用，也被认为是较为理想的产氢途径，引起了国内外氢能 科技 工作者的青睐，尤其是中国在厌氧产氢细菌选育、产氢机理和工程技术等方面取得了令人瞩目的研究进展。但在研究中发现，该途径存在厌氧细菌在发酵制氢过程中的产氢量和原料利用率均比较低等问题。其主要原因是：从厌氧产氢菌细胞生存的角度看，丙酮酸酵解主要用以合成细胞自身物质，而不是用于形成氢气，这是 自然 进化的结果；其次，反应过程中所产生氢气的一部分在氢酶的催化下被重新分解利用，降低了氢的产出率。同时在厌氧细菌的发酵产氢过程中pH 值必须在酸性范围以抑制产甲烷菌等氢营养菌的生长，但当pH＜4时，产氢菌的生长及产氢过程都受到明显的抑制。对厌氧细菌连续发酵产氢工艺系统而言，产氢代谢途径对氢分压敏感且易受末端产物抑制，当氢分压升高时，产氢量减少，代谢途径向还原态产物的生产转化。CO2 的浓度也会影响厌氧细菌产氢速率和产氢量，同时在连续的厌氧细菌产氢过程中，产氢细菌不能利用乙酸、丙酸、丁酸等小分子有机酸，造成有机酸的积累而对产氢细菌形成抑制作用。虽然乙酸对产氢细菌没有毒害作用，但大量乙酸积累会限制能源转化率的提高，制约了厌氧细菌产氢工程技术的进一步应用与发展[18]。 光合细菌作为一类古细菌产氢现象广泛存在于自然界，可以使用自然界中各种有机物质作为生长底物，曾被广泛应用于有机废水的降解处理。产氢现象作为光合细菌的一种特有生理特征，近几年才被能源科学界所关注， 并逐渐成为能源科学技术领域的一个研究热点。但光合细菌在产氢过程中对光照的高度依赖性限制了光合细菌制氢技术的发展。一般根据光合细菌产氢稳定性对光照强度和光照连续性的要求，常常光合细菌制氢工艺中采用消耗电能或其它化石能源的人工光源技术，技术经济均不合理，市场应用前景黯淡，同时还由于光合细菌在生长过程中色素的分泌以及反应溶液本身的色浊度影响了光在反应溶液的均匀分布，降低了光能的利用效率，增加了光合细菌制氢工艺的能耗和制氢成本。 3生物制氢技术的发展潜力 产氢细菌(藻)的产氢能力是生物制氢技术向实际工程技术转化的重要评价指标常见有机物生物制氢工艺的方程及其反应的吉布斯自由能变化(△G)表示为[17,20]： 厌氧细菌产氢工艺： 葡萄糖? C6H12O6+2H2O→2CH3COOH+2CO2+4H2? △G=-184 kJ C6H12O6→CH3(CH2)2COOH+2CO2+2H2??? △G= -257 kJ 光合细菌产氢工艺： 葡萄糖 C6H12O6+2H2O→6CO2+8H2 ??? △G = -34 kJ 乙酸CH3COOH+2H2O→2CO2+4H2??? △G = 75 kJ 光解水产氢工艺： 4H2O＋光能→2O2＋4H2??? △G = 1498 kJ 虽然从产氢反应的吉布斯自由能变化 规律 上 可以看到厌氧细菌发酵产氢十分有利，它们能从产氢反应中获得比光合细菌产氢更多的自由能，然而厌氧细菌分解有机物的速率缓慢及不彻底，显著降低了产氢速率和产氢量，1mol葡萄糖 理论 上只能产生2～4mol的氢气。 在产氢反应的吉布斯自由能变化 规律 上，光解水藻类产氢大致与厌氧细菌发酵产氢相似，能从产氢反应中获得比光合细菌产氢更多的自由能。但由于藻类的光解水产氢在原理上受氢酶中介以及氧的抑制效应，其产氢体系很不稳定，不利于有效提高光解水工艺的产氢速率和产氢量。 在光合细菌产氢反应中，从产氢反应的吉布斯自由能变化规律上可以看到，虽然只能获得少量的自由能，甚至要付出大量自由能，但光合细菌可以通过光合磷酸化获得足够的ATP使反应能有效地进行， 理论 上光合细菌可以将1mol葡萄糖转化为12mol的氢气[21]。显而易见， 发展 光合细菌制氢技术的关键是光照技术 问题 ，而合适的光源选择和降低光照能耗成为解决光合细菌制氢工艺中的两大关键技术，利用太阳能作为光源的光合细菌制氢技术因能从根本上解决光照能耗和制氢成本等问题引起了能源界的特别关注，具有较强的技术可行性和潜在的发展前景。 4光合生物制氢技术 研究 进展 国内外近几年已开始从提高光合细菌的光转化效率方面着手对光合生物制氢进行实验研究， 其中以河南农业大学农业部可再生能源重点开放实验室的研究进展最具代表性。在国家 自然 科学 基金、国家863计划、 教育 部博士点基金和国际合作等项目资助下， 对利用粪便污水作为原料的高效光合产氢菌群的筛选与培养、产氢工艺条件、固定化 方法 、太阳自动跟踪采光及光导纤维导光系统、太阳能光合产氢细菌光谱耦合特性等关键理论与技术问题进行了较系统的深入研究，并取得了一些重要进展[22～27]。 (1)在选育以畜禽粪便为原料的光合产氢菌种方面取得了重要进展。从具有代表性的6个地点获得24个典型样品，按照各类光合细菌的生长条件和营养需求，从培养基组成、pH值、光照时间和周期、培养温度、厌氧状态几个方面设计出相应的培养基和培养条件 ，对光合细菌进行了广泛地富集和分离，获得33株光合细菌，并按照猪粪的成分特点，对其进行了猪粪、相关小分子有机酸和产氢能力研究，筛选出7株具有极高的原料转化效率的光合产氢菌株。 (2)研制成功带有自动跟踪太阳且可调滤光的太阳能高效聚焦采集系统，并开展了该系统的光传输与光谱耦合性能优化研究。为了提高太阳能利用率，已研制出菲涅耳透镜聚光型的太阳能光导采光系统，采用菲涅耳透镜聚光方式把太阳光聚集在焦点上，并把光导纤维置于焦点上，经由可调滤光器可选择性滤波后，通过光导纤维输入光合生物反应器内，实现太阳光的高效传输。同时，分别对筛选出的7株光合细菌进行了太阳光吸收光谱实验研究，提出不同太阳光波段下的生长特性和以猪粪污水为底物的产氢特性的相关关系，探索了太阳能光合生物制氢过程的光传输与光谱耦合性能以及进一步提高太阳能光合生物制氢效率的途径。 (3)研制成功具有较高表面积和体积比的新型环流罐式光合生物制氢反应器，并系统地研究了光在反应器中传输过程的衰减特性。依据光合产氢细菌的生长和代谢特性，研制的环流罐式光合生物制氢反应器具有能够利用较高的光照表面积与体积比而减弱光合细菌细胞和畜禽粪便污水的相互遮光效应、通过控制反应液的循环流量使细菌周围产生“闪烁效应”、有效改善光的传播途径和质量等特性，并能对光合制氢反应条件进行自动控制，使光合细菌处于最佳的生长条件和代谢条件下，通过温度、光照度、pH值、底物浓度、不同接种量、溶氧水平等等的优化控制，使光转化效率和氢气产率都能达到最佳。 (4)较系统地研究了太阳能光合生物制氢过程的热动力学特性，揭示生物制氢过程的热动力学特性对光合细菌产氢酶活性和产氢速率的 影响 规律，用热动力学的方法对光合产氢菌生长代谢过程中产热规律进行 分析 ，获得太阳能光合产氢菌生长代谢的热动力学信息，研究光合生物制氢体系的温度场分布，建立表征太阳能光合生物制氢过程热动力学特征的模型，优化光合产氢菌的最佳生长代谢温度和能流工艺条件，为进一步开展光合生物反应器的设计和规模化生产运行试验研究提供了科学 参考 和理论依据。 联系电话：86-20-23361169 本文出自：广州灵龙电子技术有限公司,制氢、氢燃料电池( www.liongon.com )

生物柴油（Biodiesel）是由油酸、亚油酸等长链饱和或不饱和脂肪酸，同甲醇或乙醇形成的脂肪酸甲酯（fatty acid methyl esters，FAMEs）或脂肪酸乙酯（fatty acid ethyl esters，FAEEs）类化合物。

许多微生物，如酵母、霉菌和藻类等，在一定条件下能将碳水化合物转化为油脂贮存在菌体内，称为微生物油脂。大部分微生物油的脂肪酸组成和一般植物油相近，以C16和C18系脂肪酸，如油酸、棕榈酸、亚油酸和硬脂酸为主，因此微生物油脂可替代植物油脂生产生物柴油，随着工业生物技术的发展，微生物油脂发酵从原料到过程都不断取得新进展，美国国家可再生能源实验室指出：微生物油脂发酵可能是生物柴油产业的重要研究方向。

秸秆是当今世界上仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源，可以再生。玉米秸秆约占农作物秸秆的50%，富含纤维素、半纤维素、木质素等，可通过微生物发酵生产脂肪酸、烃类物质及其衍生物即生物柴油。这一技术的突破，将从根本上解决玉米秸秆综合利用问题，对缓解我国目前石油资源紧缺局面，减少废料对环境的污染，实现资源优化和再生具有非常重要的意义。

木霉菌能够产生多种水解酶，促进木质纤维素的降解。如：β-1，4 葡聚糖酶，使纤维素的内糖苷键断裂；木聚糖酶，分解秸秆中与纤维素连接的半纤维素，使得纤维素暴露出来与纤维素酶接触；木质素降解酶类，能有效降解木质素；已有研究发现一些木霉菌菌丝体内的油脂含量较高，因此利用秸秆发酵木霉菌获取油脂具有应用潜力。

木霉利用秸秆生产油脂的主要过程如下：天然产物→纤维素→葡萄糖→丙酮酸→乙酰CoA→脂肪酸合成→通过碳链延长和去饱和生成多不饱和脂肪酸→通过缩合形成微生物油脂（王雪等，2011）。多不饱和脂肪酸的生物合成是以饱和脂肪酸-硬脂酸为底物，经碳链延长和脱饱和两个反应而来，它们分别由相应的膜结合延长酶和脱饱和酶所催化，链延长供体是丙二酸单酰CoA，由乙酰CoA羧化酶催化，该酶是第一个限速酶，由多个亚基组成的复合物，以生物素为辅基。该酶结构中有多个活性位点，如乙酰CoA结合位点、ATP结合位点、生物素结合位点等，因此该酶能被乙酰CoA、ATP和生物素所激活。ADP是该酶ATP的竞争性抑制剂，抗生物素蛋白可作用于生物素而抑制该酶的活性，丙二酸单酰CoA起反馈抑制作用。另外，丙酮酸盐对该酶有轻微激活作用。脱饱和体系由微粒体膜结合的细胞色素b5、NADH、细胞色素b5、还原酶和末端脱饱和酶组成，整个合成途径在油酸和亚油酸处各有一个分支点，从而产生了ω-3，ω-6及ω-9共3个系列的多不饱和脂肪酸。

木霉菌的许多种属已经被用来研究脂类物质的产生，木霉所能产生的脂肪酸种类主要为C16饱和脂肪酸，C18单不饱和脂肪酸和C18多不饱和脂肪酸等。木霉不仅能够利用五碳糖，而且能够利用六碳糖合成微生物油脂。Leobardo（1992），Ballance（1961），Brown（1998），Ruiz（2007）等分别研究了 T.viride，T.harzianum，T.reesei和长枝木霉（T.longibrachiatum）菌丝内的油脂含量，发现木霉菌丝中的油脂含量最高可达32%。1980年Betina和Koman对提取的绿色木霉菌丝内油脂成分进行分析发现，所提取物质的主要成分为三酰甘油，还有一些磷脂（鞘磷脂、磷脂乙醇胺和磷脂酰胆碱），对脂肪酸种类进行分析发现C16和C18占到了总成分的42%和32.5%，与植物油的成分十分相似，因此可替代植物油脂生产生物柴油。

王雪等（2012）通过尼罗红染色对木霉菌株的产油能力进行了初筛，共从52株木霉菌株中筛选出了包括橘绿木霉（T.citrinoviride）ACCC30152，T.harzianumQ2-37，卵孢木霉（T.ovalisporum）ACCC31640，黄绿木霉（T.aureoviride）T1-1，T.harzianumT8-118，T.aureovirideTA，拟康宁木霉（T.pseudokongningi）TP，钩状木霉（T.hamatum）TG，盖姆斯木霉（T.gamsii）TK7A，T.virideACCC30594等11株，在575nm激发光下菌丝内部能够观察到大量发出橘红色荧光的油脂颗粒的木霉菌株。

将上述11 株菌株PDA培养基液体发酵后，采用酸热法提取油脂，其中以棘孢木霉T1-1每升发酵物所能获得的油脂量最多，为1.062g油脂/L发酵液（表16.1）；在以玉米秸秆和麦麸粉为主要成分的固体培养条件下，哈茨木霉Q2-37菌株在30℃条件下发酵8 d，油脂产量可达37.3g油脂/kg干物料。对产生的代谢物成分用气相色谱—质谱联用仪（GC-MS）进行分析，共检测到14种烷烃类物质，其中有9种为C9-C18的链烃，与化石柴油的主要成分相同。

表16.1 液体培养条件下木霉菌的产油能力测定结果*

*实验结果为三个重复取平均值加减标准差，排列顺序为按照油脂提取量从高到低排列。

木霉的油脂多包含在较坚韧的细胞壁中，有一部分甚至与蛋白质或糖类结合，难以分离，因此提油前应对干燥菌体进行预处理，一般采取烘干磨碎的方法，然后利用酸热法提取油脂。该方法主要是利用盐酸对细胞壁中糖及蛋白质等成分的作用，使原来结构紧密的细胞壁变得疏松，再经沸水浴及速冻处理，使细胞壁进一步被破坏，有机溶剂可有效地浸提出细胞中的油脂，提取效果与SCF-CO2法相近（李植峰等，2001）。

陈凯等（2009）研究发现，木霉不仅可以产生能够生产生物柴油的油脂类物质，还可以产生与化石石油结构相类似的烃类物质。对以麸皮为主要基质的培养基上的绿色木霉LTR-2菌丝内的脂类物质进行提取和气相色谱分析，共检测到了57种成分，所提取化学物质中9～18个碳原子的链烷、环烷或芳烃的含量占总量的24.28%，而化石柴油中的烃类成分主要为C9-C18的链烃、脂环烃、芳香烃等。通过对比分析可以发现，木霉油脂的成分与化石柴油相近，可以用于代替化石柴油作为能源物质。

微藻是一类在陆地、海洋分布广泛，营养丰富、光合利用度高的自养植物，属于低等水生植物，每个微藻平均大约只有5微米。微藻种类繁多，通常是指含有叶绿素A并能进行光合作用的微生物的总称。截至21世纪初已发现的藻类有三万余种，其中微小类群就占了70%，即两万余种。但是，限于不同藻类对生存环境的需求，并不是所有的微藻都能用于人工培养，目前(2012年)有大量培养或生产的微藻分属于4个藻门：蓝藻门、绿藻门、金藻门和红藻门。微藻 - 生物学特性与其他生物相比，微藻具有如下特点：1、最低等的、自养的放氧植物2、单细胞结构，呈群体或丝状的，大多数是浮游藻类3、种类繁多、分布极其广泛的一个类群4、在海洋、淡水湖泊等水域，或是潮湿的土壤、树干等处，在有光及潮湿的任何地方都能生存5、生长周期短(几天)6、微藻可直接利用阳光、二氧化碳和含氮、磷等元素的简单营养物质快速生长，并在细胞内合成大量油脂，含量可达细胞干重的30%~70%，其中生长快的微藻藻种通常含油量为10%～20%，含油量大于60%的藻种则生长速度较慢7、微藻细胞小、细胞壁大多坚硬，因此用于制造生物柴油需要具有较好的藻体收获和细胞破壁技术8、对水有净化作用。微藻 - 成分微藻细胞中含有：蛋白质、脂类、藻多糖、β-胡萝卜素、多种无机元素，如Cu、Fe、Se、Mn、Zn等高价值的营养成分和化工原料。1、蛋白质微藻的蛋白质含量很高，粗蛋白含量超过60%，生物学产量高于任何作物，是单细胞蛋白(SCP)的一个重要来源。2、多种维生素微藻所含的维生素A、维生素E、硫胺素、核黄素、吡多醇、维生素B12、维生素C、生物素、肌醇、叶酸、泛酸钙和烟酸等增加了其作为SCP的价值。3、胡萝卜素微藻中类胡萝卜素含量较高，藻粉中β-胡萝卜素含量高达14%，具有着色和营养的作用。4、甘油藻细胞中甘油含量较高，是优质的化妆品原料，也是化工、轻工和医药工业中用途极广的有机中间体。5、藻多糖藻多糖复合物可作为免疫佐剂增强抗原性和机体免疫功能，明显抑制实体瘤S180起到抗肿瘤的作用。微藻 - 用途医药工业截至2012年，已开发出的产品有天然胡萝卜素口服液、冲剂、口含片、水分散型干粉等产品。21世纪初对不饱和脂肪酸(DHA、RHA)在婴儿食品和保健品中的使用都深受人们的欢迎。微藻胶体(ECP)有较强的抗肿瘤活性引起国内外专家的关注。食品工业藻类蛋白的生产正在迅速发展，小球藻、栅列藻、新月藻、螺旋藻己被用作蛋白质来源，小球藻、螺旋藻、杜氏盐藻还以粉剂、丸剂、提取物等形式投放保健品市场或用作食品添加剂。动物饲料人工培养用作浮游动物的饵料，成功地用在饲养鱼类或作动物性浮游生物(如红虫、牡蛎等)。环境检测微藻的生长状况能直接反映水质情况，判断空气中的毒性气体，打破常规气体样品的分析和检测，Naessens. M等人将小球藻固定在疏水膜上和膜电极相连制成生物反应器，反映空气甲醇蒸气和四氯乙烯含量。Podola B等人改用调制荧光仪检测(PAM -2000)莱茵衣藻以监测气体中的甲醇、甲醛 。环境净化Chung P.废将水处理和单细胞蛋白(SCP)的生产结合，对沼气厌养发酵的猪粪废水进行处理，螺旋藻产量为5g /m2 /d。利用反应器挂膜技术可解决藻类和水的后续分离的问题。微藻生长脱氮除磷、难降解有机物、及Co、Mn、Hg等重金属离子。微藻还能吸收一定浓度NOx, SOx, H2S，在挪威、日本早已开始研究培养微藻进行环境保护。生物技术微藻生长周期短、耐受性的基因是生物技术关注的热点，开发新型的微藻-生物反应器，利用藻类蛋白生产口服疫苗等，用活性物质制成干粉，口服。王义琴等人将防御素基因转入椭圆小球藻细胞内，生产昂贵的防御素已取得一定的成果，但仍有一个巨大的未知藻类待人们去开发。可再生能源制造微藻是制备液体燃料的良好原料。微藻热解制备的生物质燃油热值高，是木材或农作物秸秆的1.4～2倍。与其他生物材料相比，微藻的产油效率相当高，在一年的生长期内，一公顷玉米能产172升生物质燃油，一公顷大豆能产446升，一公顷油菜籽能产1190升，一公顷棕榈树能产5950升，而一公顷的微藻能产生物质燃油95000升。而且不和食物争夺农田，它们可生长在田边地角，甚至是农业和生活废水中。微藻制油的原理其实就是利用光合作用，将二氧化碳转化为微藻自身的生物质从而固定了碳元素，再通过诱导反应使微藻自身的碳物质转化为油脂，然后利用物理或化学方法把微藻细胞内的油脂转化到细胞外，进行提炼加工从而生产出生物柴油。