微藻生物碳捕获和利用，实现可持续的CO2生物固定和生物质转化
研究进展
不断增加的CO2排放是一种普遍的危害，迫切需要决策者和科学家之间的合作行动。国际条约(如《巴黎协定》(有196个签署国))反映了人为气候变化作为全球公众真正关心的问题的重要性。为实现气候恢复的目标，采用最广泛的CO2减少战略（包括碳捕获和储存(CCS)，碳捕获、利用和储存(CCUS)），本文对碳捕获与利用(CCU)技术进行了综述。在这些方法中，CCU通过回收捕获的CO2并将其作为一种资源来产生排放中性或负增值产品(VAPs)，显示了最大的潜力。在CCU方法中，微藻生物CCU (biological-CCU)是一种有前途的生物技术，可大幅度减少CO2排放。因此，本文阐述了光合作用封存CO2并被吸收转化为有价值的生物分子的机理。微藻细胞利用CO2作为合成大分子的前体物（包括脂类、蛋白质、碳水化合物和色素），并在产业相关性和市场价值的框架内讨论这些内容。微藻产生的无数VAPs的碳含量清楚地证明了它们的生物固定潜力。此外，本文还提出了生物CCU减少碳足迹(通过排放前碳捕获)和增加碳手印(通过消耗CO2中性或负产物减少碳排放)的途径。最后，对现有的挑战和认知不足进行了描述，并对未来的研究需求提出了建议。
图文导读
图4 氧光合作用的基本分子途径
研究需求与展望
为了抵消微藻生物CCU的养殖费用，微藻生物量可以升级为大量可销售的生物产品，可再生能源是一个有吸引力的升级途径。按照惯例，微藻脂类已成为生物燃料生产的目标。过去20年的勤奋研究不断改善了微藻生物生产的缺点，提油藻渣可用于产生其他形式的生物能源（如通过厌氧消化产生沼气或通过发酵途径产生酒精）。还有一些研究将水热合成技术(传统上用于升级石油燃料)应用于整个微藻生物质，以产生燃烧特性更有利的液体生物燃料，由于水热升级的能源需求、财务成本以及与石油相比生物燃料的产量较低，这一途径尚不具备商业可行性。
除了生物能源，微藻在营养补充剂方面的价值已经很高，如：纯素vegan omega脂肪酸补充剂，具有抗炎和抗氧化特性的叶绿素和藻蓝素等植物营养素，以及高质量的蛋白质。微藻聚合物用于生物塑料生产（如PHAs和PHB）显示了巨大的前景，然而由于产量低、收获和纯化困难，阻止了实验室规模之外的生物塑料高效生产。
结论
文章来源：生态环境科学
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