專利名稱：鹽藻的養(yǎng)殖方法及其在生物質(zhì)能源中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微藻，尤其是涉及一種鹽藻的養(yǎng)殖方法及其在生物質(zhì)能源中的應(yīng)
用。
背景技術(shù)：
以往的生物質(zhì)開發(fā)研究中，焦點(diǎn)通常集中于高等植物，但易導(dǎo)致糧油價(jià)格上漲、 生態(tài)破壞等問題。微藻具有生物產(chǎn)量高、不與糧爭地、不與人爭水的優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人 們的重視(繆曉玲，吳慶余.微藻生物質(zhì)可再生能源的開發(fā)利用.可再生能源，2003， 3(109) :13-16)。微藻的生長需要CO2,其固碳效率高于高等植物。近年來，通過微藻制取 生物質(zhì)油研究已經(jīng)成為微藻生物質(zhì)利用的有效方法之一，如小球藻(Dote Y.，Sawayama S.，Inoue S.，et al. Recovery of liquid fuel from hydrocarbon-rich microalgae by thermochemical liquefaction. Fuel, 1994,73(12) : 1855-1857)、聚胞藻(王睿勇， 周文，吳慶余，等.聚胞藻熱模擬產(chǎn)烴研究.南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1999，35 (5) 525-531.)等綠藻類，對于熱解杜氏藻制備生物燃料的研究報(bào)道并不多見。鹽藻對自然環(huán)境 有特別強(qiáng)的適應(yīng)能力，耐受高鹽和強(qiáng)光照，具有廣適溫性、易生長。因此，鹽藻作為生物燃料 開發(fā)可降低給社會和環(huán)境帶來的影響，將成為未來生物燃料開發(fā)的趨勢，具備循環(huán)經(jīng)濟(jì)和 節(jié)能減排的環(huán)保新理念。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡單經(jīng)濟(jì)，既可用于生物質(zhì)能源，又能高效進(jìn)行CO2的捕 獲與存儲的鹽藻的養(yǎng)殖方法及其在生物質(zhì)能源中的應(yīng)用。本發(fā)明所述鹽藻的養(yǎng)殖方法包括以下步驟1)將海水過濾；2)在海水培養(yǎng)基中接種藻種，培養(yǎng)14 35天，每日不時(shí)攪動，周年養(yǎng)殖，在藻密度 達(dá)IO4 IO6個/ml時(shí)收獲藻細(xì)胞。在步驟1)中，所述海水的鹽度可為40%。 150%。;所述海水可取天然海水，再置于 陽光下曝曬蒸發(fā)至原體積的20% 80%，或在天然海水中添加NaCl，使最終海水的鹽度為 40%。 150%。;所述過濾，可采用紗布過濾，所述紗布，使用前可用10 200μ L/L的次氯酸 鈉溶液消毒處理8 60h。在步驟2)中，所述海水培養(yǎng)基的組成可為母液A和海水，或母液B和海水，所述母 液A的組成可為KN03、NaNO3和K2HPO4 · 3H20,所述KNO3的濃度可為0. lmol/L, NaNO3的濃渡 可為0. 4mol/L, K2HPO4 · 3H20的濃渡可為0. 01mol/L ；所述母液B的組成可為MnCl2 · 4H20、 ZnCl2 和 CuCl2 · 2H20,所述 MnCl2 · 4H20 的濃度可為 7. Ommol/L, ZnCl2 的濃度可為 0. 8mmol/ L，CuCl2 · 2H20的濃度可為0. 2mmol/L ；所述母液A和海水，母液A的含量按體積比可為海 水的0. 5% 5%;所述母液B和海水，母液B的含量按體積比可為海水的0. 2%。 10%。;所 述在海水培養(yǎng)基中接種藻種的初始接種密度可為1°2 IO4個/mL ；所述每日不時(shí)攪動，可采用每日攪動3 4次。所述鹽藻在生物質(zhì)能源中的應(yīng)用，以鹽藻為生物質(zhì)能源的材料，以高鹽度海水為 培養(yǎng)基，通過鹽藻的生長同化co2，積累油脂和淀粉等生物質(zhì)能源材料。本發(fā)明提供了一種利用取之不盡的海水、陽光和大氣，成本低廉、高產(chǎn)脂類的鹽藻 養(yǎng)殖方法。鹽藻的生長天然需要co2，其固碳效率高于高等植物，因此又是一種高效的0)2捕 獲和存儲技術(shù)。鹽藻對自然環(huán)境有特別強(qiáng)的適應(yīng)能力，耐受高鹽和強(qiáng)光照、具有廣適溫性， 細(xì)胞生長迅速，全細(xì)胞都可利用，具有生物產(chǎn)量高，不與糧爭地、不與人爭水的優(yōu)點(diǎn)。因此， 鹽藻作為生物燃料開發(fā)已經(jīng)引起世界主要工業(yè)國家的重視，必將成為未來可再生生物質(zhì)燃 料開發(fā)的趨勢，具備循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排的環(huán)保新理念。


圖1為海水培養(yǎng)基鹽度的周年變化。在圖1中，橫坐標(biāo)為培養(yǎng)天數(shù)(d)，縱坐標(biāo)為 鹽度(％。)； ■為4月，〇為7月，A為10月，▼為1月。圖2為海水培養(yǎng)基細(xì)菌含量的周年變化。在圖2中，橫坐標(biāo)為培養(yǎng)天數(shù)(d)，縱坐 標(biāo)為細(xì)菌含量(X106cfu/ml) ； ■為4月，〇為7月，A為10月，▼為1月。
具體實(shí)施例方式下述實(shí)施例中所用的方法如無特別說明均為常規(guī)方法。培養(yǎng)基為漲潮海水，將其 置于陽光下曝曬蒸發(fā)至原體積的20% 80%，或添加適量的NaCl，將濃縮海水的鹽度調(diào)至 40%。 150%。。每3天取樣測定培養(yǎng)液的0D63(i值、鹽度和pH值，并在顯微鏡下觀察鹽藻的 生長情況。選擇1月、4月、7月和10月為一年各季度的代表月份，露天養(yǎng)殖鹽藻。在鹽藻 生長進(jìn)入生長平衡期后收獲，制成藻粉，采用索氏提取法測定脂類含量。按照平板計(jì)數(shù)法測 定藻液中的細(xì)菌總數(shù)，每季度測一次。檢測細(xì)菌時(shí)每3天取鹽藻露天海水養(yǎng)殖溶液，按10 倍稀釋法系列稀釋成不同濃度樣液。各吸取100 yL樣品涂抹在以上述海水養(yǎng)殖溶液配制 成的固體培養(yǎng)基表面上(含瓊脂1. 3% )，于30°C恒溫培養(yǎng)48h，計(jì)算各種菌落的總數(shù)。在周年濃縮海水養(yǎng)殖鹽藻的過程中，無需在培養(yǎng)基中添加緩沖試劑，在養(yǎng)殖過程 中也都不必進(jìn)行pH值調(diào)控，但培養(yǎng)液的pH值一直變化不大，全年在7. 2 8. 2之間波動， 可以滿足鹽藻的生長需要。隨著時(shí)間的推移，培養(yǎng)液的鹽度逐漸上升，從培養(yǎng)初期的40%。 150%。上升至 300%。左右(圖1)。但是不同季節(jié)的溫度、光照條件差異很大，海水蒸發(fā)的速度明顯不一致， 所以不同季節(jié)鹽度變化的速率差異明顯。其中在7月份養(yǎng)殖15天后，鹽度可達(dá)到312%。，已 經(jīng)出現(xiàn)了鹽晶體析出的現(xiàn)象；4月和10月養(yǎng)殖過程中，20天后鹽度可達(dá)過飽和狀況；而一 月份養(yǎng)殖25天，培養(yǎng)基鹽度達(dá)到200%。左右，仍然屬于鹽藻可生長的范圍。若遇雨天以透明 塑料進(jìn)行遮蓋。海水培養(yǎng)基在接種鹽藻后，細(xì)菌含量約為(2. 13 3. 55) X 107CFU(菌落形成單 位)/mL之間(圖2)。在7月和10月的養(yǎng)殖過程中，細(xì)菌含量都隨著養(yǎng)殖時(shí)間的推移而降 低，最終都減少到8.0X105CFU/mL以下；在1月和4月的養(yǎng)殖初期，細(xì)菌含量隨著養(yǎng)殖時(shí)間 的推移而降低，養(yǎng)殖10天以后，細(xì)菌含量增加至(1 3)X107CFU/mL范圍內(nèi)。該濃度的細(xì) 菌對鹽藻的生長不構(gòu)成威脅。全年都未發(fā)現(xiàn)其它生物的入侵。
實(shí)施例1以上述配制的濃縮海水培養(yǎng)液養(yǎng)殖巴氏鹽藻(Dunaliella bardawil) 0養(yǎng)殖過程 中，巴氏鹽藻的藻細(xì)胞干重周年變化在0. 3 2. Og/L之間，其中1月 4月的生物量產(chǎn)出 較高，8月和9月的產(chǎn)量較低，6月和7月的藻細(xì)胞產(chǎn)量最低。另外，該藻株的生長速度周年 變化同樣很明顯，平均每毫升培養(yǎng)液每天所增加的藻細(xì)胞數(shù)在(2. 0 9. 0) X 105個之間波 動，其中3月藻株的生長狀態(tài)最好；11月次之，6月 9月的高溫導(dǎo)致鹽藻的生長狀態(tài)較差。巴氏鹽藻的藻細(xì)胞脂類含量在5. 0% 25. 2%之間波動。其中4月的藻細(xì)胞的脂 類含量最高，1月、2月、3月、11月和12月次之，6月和7月藻細(xì)胞的脂類含量最低。實(shí)施例2以上述配制的濃縮海水培養(yǎng)液養(yǎng)殖鹽藻的高溫突變株。養(yǎng)殖過程中，鹽藻耐高溫 突變株的藻細(xì)胞干重周年變化在0. 3 2. 2g/L之間波動。其中3月的生物量產(chǎn)出最高，4 月和5月次之，7月的產(chǎn)量最低。另外，該藻株的生長速度周年變化明顯，平均每毫升培養(yǎng)液 每天所增加的藻細(xì)胞數(shù)在(1. 8 8. 0) X 105個之間波動，其中8月份藻株生長狀態(tài)最好；3 月 7月次之，而在12月、1月以及2月耐高溫鹽藻生長較緩慢，與冬季氣溫較低有關(guān)。耐高溫鹽藻突變株的藻細(xì)胞脂類含量在6. 0% 27. 之間波動。其中11月的 藻細(xì)胞脂類含量最高，6月 8月的脂類含量偏低，其它月份藻細(xì)胞的脂類含量維持在15% 左右o實(shí)施例3以上述配制的濃縮海水培養(yǎng)液養(yǎng)殖鹽藻的高脂突變株HL-1和HL-2。HL_1和HL_2 的藻細(xì)胞干重變化比較接近，都在0. 5 1. 6g/L之間波動。HL-1和HL-2藻株4月和10月 的藻細(xì)胞生物量產(chǎn)量(干重)都高于1月和7月(7月最低)，而且高脂鹽藻在4月、7月以 及10月的藻細(xì)胞收獲干重都高于耐高溫突變株。說明高脂鹽藻也具備耐高溫的特性。另 夕卜，HL-1和HL-2藻細(xì)胞生長速度的變化在(2. 0 15. 5) X 105個/mL d之間，其中都在4 月份生長最快，1月份生長最慢，而且高脂鹽藻在4月、7月以及10月的生長速度都高于耐 高溫突變株。高脂鹽藻HL-1和HL-2脂類含量的變化在9. 0% 27. 8%之間波動。它們的脂類 含量都在4月達(dá)到最高，分別在1月和7月降到最低。HL-2藻株在寒冷的冬季(1月)脂類 含量可達(dá)干重的18. 5%，明顯高于耐高溫突變株。由此可以考慮根據(jù)它們的特性分別在夏 季和冬季養(yǎng)殖以達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)效益。利用上述實(shí)施例獲得的鹽藻，可通過催化熱解高效流化床，生產(chǎn)可再生生物質(zhì)油 和可燃?xì)狻?br> 權(quán)利要求
鹽藻的養(yǎng)殖方法，其特征在于包括以下步驟1)將海水過濾；2)在海水培養(yǎng)基中接種藻種，培養(yǎng)14～35天，每日不時(shí)攪動，周年養(yǎng)殖，在藻密度達(dá)104～106個/ml時(shí)收獲藻細(xì)胞。
2.如權(quán)利要求1所述的鹽藻的養(yǎng)殖方法，其特征在于在步驟1)中，所述海水的鹽度為 40%。 150%。。
3.如權(quán)利要求1所述的鹽藻的養(yǎng)殖方法，其特征在于在步驟1)中，所述海水取天然海 水，再置于陽光下曝曬蒸發(fā)至原體積的20% 80%，或在天然海水中添加NaCl，使最終海 水的鹽度為40%。 150%0。
4.如權(quán)利要求1所述的鹽藻的養(yǎng)殖方法，其特征在于在步驟1)中，所述過濾，是采用紗 布過濾，所述紗布，使用前用10 200 μ L/L的次氯酸鈉溶液消毒處理8 60h。
5.如權(quán)利要求1所述的鹽藻的養(yǎng)殖方法，其特征在于在步驟2)中，所述海水培養(yǎng)基的 組成為母液A和海水，或母液B和海水，所述母液A的組成為KN03、NaN03和K2HPO4 ·3Η20，所 述 KNO3 的濃度為 0. Imol/L5NaNO3 的濃渡為 0. 4mol/L,K2HPO4 ·3Η20 的濃渡為 0. 01mol/L ；所 述母液 B 的組成為 MnCl2 · 4H20、ZnCl2 和 CuCl2 · 2H20,所述 MnCl2 · 4H20 的濃度為 7. Ommol/ L, ZnCl2 的濃度為 0. 8mmol/L, CuCl2 · 2H20 的濃度為 0. 2mmol/L。
6.如權(quán)利要求5所述的鹽藻的養(yǎng)殖方法，其特征在于所述母液A和海水，母液A的含量 按體積比為海水的0. 5% 5%。
7.如權(quán)利要求5所述的鹽藻的養(yǎng)殖方法，其特征在于所述母液B和海水，母液B的含量 按體積比為海水的0. 2%0 10%0。
8.如權(quán)利要求1所述的鹽藻的養(yǎng)殖方法，其特征在于在步驟2)中，所述在海水培養(yǎng)基 中接種藻種的初始接種密度為IO2 IO4個/mL。
9.如權(quán)利要求1所述的鹽藻的養(yǎng)殖方法，其特征在于在步驟2)中，所述每日不時(shí)攪動， 是采用每日攪動3 4次。
10.所述鹽藻在生物質(zhì)能源中的應(yīng)用，以鹽藻為生物質(zhì)能源的材料，以高鹽度海水為培 養(yǎng)基，通過鹽藻的生長同化CO2,積累油脂和淀粉生物質(zhì)能源材料。
全文摘要
鹽藻的養(yǎng)殖方法及其在生物質(zhì)能源中的應(yīng)用，涉及一種微藻。提供一種簡單經(jīng)濟(jì)，既可用于生物質(zhì)能源，又能高效進(jìn)行CO2的捕獲與存儲的鹽藻的養(yǎng)殖方法及其在生物質(zhì)能源中的應(yīng)用。將海水過濾；在海水培養(yǎng)基中接種藻種，培養(yǎng)14～35天，每日不時(shí)攪動，周年養(yǎng)殖，在藻密度達(dá)104～106個/ml時(shí)收獲藻細(xì)胞。所述鹽藻在生物質(zhì)能源中的應(yīng)用，以鹽藻為生物質(zhì)能源的材料，以高鹽度海水為培養(yǎng)基，通過鹽藻的生長同化CO2，積累油脂和淀粉等生物質(zhì)能源材料。
文檔編號C12P7/64GK101870954SQ20101019871
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者劉廣發(fā), 賈立山, 陳昱, 陳長平, 高亞輝 申請人:廈門大學(xué)