基于小球藻细胞增殖与生物质生产的富碳水油脂餐厨废弃物高值化回收策略

针对光生物反应器(PBR)效率低下和餐厨废弃物(KW)资源化难题，研究人员通过构建循环流式光生物反应器(F-PBR)模型，结合生物膜填料和糖类添加策略，使小球藻(C. vulgaris )细胞密度提升8.7倍，并促进C=O/C-H官能团产物聚集。该研究为城市固体废物(MSW)转化为高值生物产品提供了绿色路径。

　　

随着城市化进程加速，全球每年产生超过20亿吨城市固体废物(MSW)，其中餐厨废弃物(KW)占比高达8-20%，富含碳水化合物(41-85%)和脂质(1-73%)。然而，现有KW处理技术存在资源利用率低、成本高等瓶颈。微藻作为光合自养生物，虽能通过有机碳源积累生物产物，但传统光生物反应器(PBR)存在混合不均、光衰减等问题。辽宁工程技术大学的研究团队在《Bioresource Technology Reports》发表研究，通过设计新型循环流式光生物反应器(F-PBR)，结合生物膜填料优化和KW碳源添加，实现了小球藻(C. vulgaris
)的高效增殖与高值生物质转化。

研究采用循环流式F-PBR与常规PBR(C-PBR)对比设计，通过流式细胞术监测细胞密度(CD)，结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析代谢产物。关键实验包括：1) 考察50-400 ml/min流速对藻细胞生长影响；2) 分析蔗糖/葡萄糖等碳源对生物合成的差异效应；3) 评估KW添加对水质的改善作用。

光生物反应器装置优化
F-PBR采用Ф10-15 mm聚丙烯填料，高度直径比3.3:1。在400 ml/min流速下，生物膜随机填料(BFP)使C. vulgaris
细胞增殖速率提升1.4-1.7倍，优于球状悬浮填料(BSP)。

微藻生长曲线特征
蔗糖添加(5-50 g/L)使CD较葡萄糖组提高1.1-5.5倍，生物产物积累趋势为：蔗糖>乳糖>麦芽糖>海藻糖>葡萄糖。KW的添加更使CD、生物量浓度和叶绿素含量同步提升8.7倍。

生物合成机制解析
FTIR显示KW促进C=O/C-H官能团产物聚集，加速油脂-纤维素合成，并缓解水体酸化。可乐炸鸡型KW(CFC KW)的添加显著刺激细胞对数期生长。

该研究证实F-PBR系统在400 ml/min流速和亲水性填料条件下，能实现微藻培养与KW资源化的协同增效。通过揭示糖类碳源代谢偏好性，为MSW高值转化提供了理论依据与技术支撑，对发展城市环境治理的绿色生物技术具有重要实践意义。