微流控与抗生素法分离南极微藻细胞的性能比较及生命周期评估研究

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Comparison of microfluidic and traditional methods for separation of Antarctic microalgae cells and life cycle assessment

本文创新性地比较了螺旋、曲线形及多级微流控通道与传统抗生素法分离南极微藻的效果，结合生命周期评估（LCA）揭示了微流控技术在分离效率（最高达89%）、细胞活性保护及环境友好性（如降低能耗与废弃物）方面的显著优势，为极端环境微生物资源的绿色开发提供了新策略。

　　

Highlight

本研究通过实验与生命周期评估（LCA）系统对比了微流控平台（螺旋、曲线形及多级通道）与传统抗生素法分离南极微藻的效能。微流控技术展现出高效、低环境影响的优势，为极端微生物资源的可持续开发提供了新思路。

模拟结果分析

数值模拟针对三类微通道（蛇形、圆形及多级平台）在不同流速下进行（详见支持信息S1）。蛇形通道包含15种设计（按角度分5组，2种流速），圆形通道设计涵盖6种几何参数，多级平台则整合螺旋与曲线形结构。模拟结果表明，通道几何形状与流速对微藻分离效率具有显著影响，为实验优化提供了理论依据。

结论

本研究成功利用微流控平台（螺旋、曲线形及多级通道）实现了南极微藻的高效分离纯化。实验与LCA结果共同证明：微流控法在操作效率（如螺旋通道效率达89%）、细胞活性保护及环境可持续性（如降低能耗与化学品使用）方面均优于抗生素法（效率27%-100%，但耗时长达15天）。该技术为极端环境微生物资源的绿色生物加工提供了可行路径。