近日，中科院青岛生物能源与过程研究所研究员刘天中研究组在《化工学报》发表论文，系统解析了不同培养条件与二氧化碳补碳模式下微藻生物膜内的光和溶解碳的传递过程，揭示了生物膜内光碳分布特征、表面形貌形成和生物膜增长机制。
　　生物膜贴壁培养具有高光效、高产率、易采收和高效节水等优势，是突破微藻生产效率和成本瓶颈的变革性培养技术之一。不同于传统的微藻开放池和光反应器悬浮培养，人们对微藻生物膜的光碳传输和生长机制一直不清楚。
　　微藻悬浮培养下，藻细胞可以借助液体循环流动实现营养物质的混合及在明暗区穿梭，但微藻细胞在生物膜内的位置固定，光只能通过细胞透射和胞间折射传输，碳则主要通过胞间渗流扩散传输。研究发现，微藻生物膜有很强的光传输阻力，光最大穿透深度只有30~70微米，因此，透光深度是制约微藻生物膜生长的最主要因素。由于培养基渗流作用，碳的传递阻力不大，碳分布较为充分。微藻生物膜可分为“光合生长区”和“休眠区”，光合作用只发生在生物膜上部40~70微米厚的“光合生长区”内，细胞不断分裂-插入-成熟长大-再分裂，整个过程不断抬升“光合生长区”并使生物膜增厚。生物膜厚度增大最终会导致膜表面附近碳浓度降低而限制其继续生长。
　　研究提出了提高光强、增加培养基碳浓度、及时采收，以及双向补碳的微藻生物膜培养强化策略。这项研究为利用微藻生物膜贴壁培养技术实现高效固碳与生物质高效生产提供了重要工艺理论与技术支撑。
　　相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.141177
　　（原载于《中国科学报》 2023-02-15 第4版 综合）