近年来，随着经济和社会的快速发展，人类对煤炭、石油、天然气等化石燃料的消耗与需求量越来越大，然而此类化石燃料都是不可再生的。因此，寻找可再生的替代新能源迫在眉睫。微藻作为生产生物柴油的原材料因具有环境适应性强、细胞繁殖快、生长周期短、光合作用效率高、固碳能力强、不占用农业耕地等优点而日益成为各国的研究热点。通常情况下，理想的产油微藻应具有油脂含量高，细胞尺寸大，抗感染性强，抗氧化性强，易形成絮体等特点。

　　近年来，课题组根据上述能源需求和科学指导，已先后在不同水域筛选出产油藻株近20种，图1是实验室筛选的部分优势能源藻株。较高的微藻细胞浓度(生物质浓度)有助于提高藻类培养的生产能力和效率，但是在自然水体中，由于光照、温度等环境因素的影响，微藻自身的生长状况和油脂含量都不尽理想。因此，对微藻培养过程中的条件(如光照、营养物质、温度和曝气量等)进行优化是获得较高生物质浓度最直接最有效的方式。

图1 实验室筛选的六株代表性产油微藻

　　因此，课题组近年来尝试利用各种有效手段来促进微藻生物量和油脂含量的提高。例如，课题组利用短时间超声刺激手段，在藻细胞局部产生高温高压的不利条件，迫使四尾栅藻的油脂含量提高到37%;利用分阶段曝气手段，在有效防止藻细胞在曝气过程中被破坏的同时实现了整个体系充分混合，有效提高了二氧化碳的利用效率，将小球藻的油脂产量从12.15 mg/L/d提高到46.23 mg/L/d;利用分阶段添加植物激素的方法，在提高藻细胞的光合作用和生物量的同时将四尾栅藻的油脂产率从30.05 mg/L/d提高到39.13 mg/L/d，油脂含量从28.09%提高至32.47%。为了深入细致的研究刺激微藻产油的机理，课题组还利用透射电镜(TEM)和共聚焦显微镜(CSLM)等先进技术对微藻生长过程中内部结构、油滴变化进行研究分析(图2)。

图2 高浓度盐刺激前后藻细胞的CSLM、TEM图。（A）和（B）为处理前后藻细胞的CSLM图，图中黄色亮点为细胞中油脂的积累；（C）和（D）为处理前后藻细胞的TEM图，图中灰色暗点为细胞中油脂的积累。

　　与此同时，为了降低产油微藻的培养成本，课题组还尝试利用各种不同废水(如校园生活污水、餐厨垃圾厌氧消化液、味精废水等)来代替人工配置的培养基来培养微藻(图3)。由于废水中含有的大量的氮磷等营养元素可满足微藻生长的需要，从而在实现废水处理的同时，大幅度降低微藻培养成本。

图3 理想产油微藻的产油流程示意图
本研究受到国家自然科学基金优秀青年科学基金项目“微藻的控制与利用”的资助，研究成果发表已在Bioresource Technology, Energy Conversion and Management, Algal Research等期刊发表，如：

　　◆Integrated campus sewage treatment and biomass production by Scenedesmus quadricauda SDEC-13, Bioresource Technology, 2015, 175: 262–268;

　　◆Biomass production and nutrient assimilation by a novel microalga, Monoraphidium spp. SDEC-17, cultivated in a high-ammonia wastewater. Energy Conversion and Management, 2016, 123: 423-430;

　　The feasibility of using complex wastewater from a monosodium glutamate factory to cultivate Spirulina subsalsa and accumulate biochemical composition, Bioresource Technology, 2015, 180: 304–310.

　　◆The feasibility of ultrasonic stimulation on microalgae for efficient lipid accumulation at the end of the logarithmic phase. Algal Research, 2016, 16: 189–194.