综述：商业微藻设施中残余生物质转化为生物燃料的可持续能源回收展望

这篇综述系统探讨了将商业微藻培养设施产生的残余生物质（含11-56%碳水化合物和8-70%脂质）转化为生物燃料（如生物柴油、生物乙醇）的技术路径与经济效益。通过热化学（热解/气化）、水热和生化转化路线，可实现高达86%的温室气体减排，推动循环生物经济（circular bioeconomy）发展，并契合可持续发展目标（SDG 7）中2030年可再生能源占比提升的要求。文章特别评估了螺旋藻（Spirulina）、小球藻（Chlorella）等商业化藻种残余物的能源潜力，提出整合上下游工艺可降低130%的生物柴油生产成本，为微藻生物精炼（biorefining）提供新范式。

　　

Abstract
微藻作为兼具环境效益与能源潜力的可再生资源，其全球市场规模预计从2024年的40.2亿美元增长至2032年的56.3亿美元。以螺旋藻（Spirulina）、小球藻（Chlorella）、盐生杜氏藻（Dunaliella salina）和雨生红球藻（Haematococcus pluvialis）为代表的商业化藻种，通过高效光合作用（CO₂
固定效率达10%）可合成蛋白质、脂质等高值化合物，同时残余生物质富含碳水化合物（11-56%）和脂类（8-70%），为生物燃料生产提供可持续原料。

Energy potential of residual biomass from commercially cultivated microalgae
商业化培养的微藻在提取藻蓝蛋白（C-PC）、β-胡萝卜素等高值产物后，残余生物质仍保留显著能源特性。例如，小球藻残余物含40-50%碳水化合物，可通过发酵转化为生物乙醇；而脂质含量达20-30%的盐生杜氏藻残渣适合生产生物柴油。这种"提取-能源化"双轨模式使微藻生物精炼设施的年产能提升至2000万公斤，同时减少废弃物处理压力。

Valorization of residual biomass in biofuel production
热化学转化中，快速热解（500°C）可将脂质转化为生物原油（bio-oil），产率达65%；而水热液化（HTL）在亚临界水条件下实现80%的碳水化合物转化率。生化途径方面，脂质经酯交换反应生成生物柴油（FAME），而碳水化合物通过酿酒酵母发酵产出生物乙醇，整体能源回收效率较传统作物高20-30倍。

Techno-economic aspects
经济性分析显示，螺旋藻培养中电力成本占总成本15%，而残余生物质转化可降低单位生物柴油生产成本1.3美元/升。通过整合气化联合循环（IGCC）系统，每公斤微藻残余物发电量达4.5 kWh，使生物燃料生产成本趋近化石柴油（当前仍高30%）。

Perspectives on SDG 7
残余生物质能源化直接贡献于SDG 7目标：每吨微藻生物质利用可减少2.5吨CO₂
排放，若全球20%微藻设施采用该模式，2030年前可再生能源占比可提升0.8%。这种闭环系统同时促进碳捕集与利用（CCU），形成"培养-提取-燃料化-碳循环"的可持续路径。

Conclusion
将商业微藻设施的残余生物质转化为生物燃料，不仅提升资源利用率（废弃物减少40%），更使生物柴油生产成本降低至2.8美元/升。该模式为实现2050年碳中和目标提供了可扩展的产业化方案，未来需通过中试验证其技术经济可行性。