[发明专利]一种固碳微藻栽培方法

说明书

本发明涉及一种固碳微藻栽培方法，本发明的固碳微藻栽培方法是一种使用动态变化环境参数的固碳微藻栽培方法，可应用于多种微藻，是固碳微藻的最优生产方法；栽培过程中环境参数设置包括且不仅限于：通入空气的二氧化碳浓度、通入空气的量、光照强度、光照时长、补光光谱、培养液温度、营养液循环频率；应用本发明的栽培方法，可以使微藻具备生长周期短、光合效率高、CO2固定效率高、能源利用效率高的效果。不仅可提高CO2的固定能力，同时也降低了培养成本，是提升微藻固碳综合经济效益的有效途径之一。

技术领域

本发明属于植物水培技术领域，涉及一种固碳微藻栽培方法，具体涉及一种使用动态变化环境参数的固碳微藻栽培方法。

背景技术

随着社会与科技的发展，温室效应与环境污染愈加严重，环境遭到破坏，导致各类自然灾害频频发生，严重威胁着人类的生存与发展。因此，实现可持续发展战略，完成节能减排的目标是迫在眉睫的必要任务。温室效应主要由过量排放的CO₂、NO_x、SO_x等温室气体而导致的，其中CO₂的过量排放是加剧温室效应的主导因素之一。截至2008年，全球化石燃料燃烧产生293.8亿吨 CO₂排放量，煤炭燃烧占比最大，约占总CO₂排放的42.9％。2011年国际能源机构数据指出，2010年全球CO₂排放量为306亿吨。

煤炭是中国的主要能源之一，约80％CO₂总排放量为煤炭燃烧产生，此能源结构阻碍了中国的环保事业与可持续发展战略的实施；2018年《BP世界能源展望》中预计，至2040年中国仍是世界最大的煤炭能源使用国，约占40％的全世界煤炭需求。中国国家统计局数据表明，2018年我国全年能源消费总量 46.4亿吨标准煤，其中59.0％为煤炭消费，煤炭燃烧发电占煤炭消费总量的40％以上。且煤炭将在未来较长时间内，仍作为我国主要能源资源。而煤炭燃烧会产生大量煤炭烟气，其中含有CO₂、NO_x、SO₂、烟尘等有害成分，带来了严重的环境污染。据政府间气候变化专门委员会(IPCC)数据指出，煤炭是各类能源产品中碳排放系数最大的，即产生单位能源所排放的CO₂最多。另一方面，中国全国的煤炭消耗超过半数集中在电力生产行业。因此，煤炭燃烧作为排放大而集中的固定排放源，其CO₂减排空间巨大。

微藻是一类具高效固碳能力的光合自养生物，可利用光能驱动核酮糖－1， 5－二磷酸羧化酶(Rubisco)固定CO₂，并转化为生物可利用的有机物质，为生物所利用。利用微藻减排正是基于这一生理特性，将燃烧煤炭产生的烟气中，大量的CO₂吸收固定，减少污染的同时也降低微藻培养成本。据多项研究结果指出，微藻具备多种无机碳浓缩机制(CO₂Concentration Mechanism，CCM)，可显著提高光合反应速率，并达到高效固碳的效果。微藻可以通过光合作用完成大量CO₂的固定，并供给自身生长和繁殖等生理进程。这种固碳方式，相比其他物理化学固碳方法，具备固碳效率更高、固碳周期更短、微藻产品可用于其他用途等优势。除CO₂外，废气中的SO₂、NO_x等成分也随着微藻的代谢被净化处理，有效减少有害气体排放；微藻含油量高，还可积累多种活性物质(蛋白、多糖、色素等)，开发潜力大。近年来，国内外都已展开大量相关理论和应用研究。