综述:微藻工业残留物在农业实践中的综合利用

【字体: 时间:2025年06月13日 来源:Chemosphere

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  (编辑推荐)本综述系统探讨了微藻加工废水(MPW)和生物质残渣作为替代肥料资源的潜力,重点分析了其富含的氮磷营养元素(N/P)、有机质(土壤改良剂)及微量营养素的回收技术,并指出在实现微藻产业循环经济(CE)中面临的pH/电导率调控、重金属积累等挑战。

  

Abstract
全球粮食需求增长导致化肥和淡水消耗激增,微藻衍生的废弃生物质和废水因其富含氮磷等关键养分、有机质(作为土壤调理剂和生长刺激剂)及微量元素,成为替代肥料的研究热点。微藻固体/液体肥料可促进土壤或水培植物生长、控制养分释放以减少流失,推动微藻产业循环经济。但元素比例失衡、重金属积累及pH/电导率升高等问题限制其应用。本文首次全面综述微藻加工废水和生物质残渣的农业资源化路径。

Introduction
气候变化通过温度上升、生态系统改变等影响农业生产,而微藻既能固定CO2
(1.83 kg CO2
/kg生物质),又可生产高附加值产品。微藻加工产生的废水(MPW)和提取后的残渣仍含蛋白质、碳水化合物等资源,其回收利用对实现联合国可持续发展目标(如清洁水、气候行动)至关重要。

Microalgal processing wastewater treatment towards recycling
微藻培养需消耗大量水(>1 m3
/kg干生物质)和营养盐(N 10–150 g,P 7–23 g)。膜技术可回收MPW中90%水分和60%氮磷,但膜污染和能耗是关键瓶颈。厌氧消化产生的沼液含高浓度NH4
+
-N,需稀释后用于水培以避免盐胁迫。

Direct utilization of microalgal wastes
微藻残渣通过堆肥或酶解可转化为缓释肥料,其几丁质衍生物能刺激植物防御基因表达。脂质提取后的残渣含5–12%蛋白质,作为叶面喷施剂可提升番茄产量17%。

Circular economy and future perspectives
微藻产业链需整合“水-营养盐-生物质”闭环,如将MPW回用于培养固氮蓝藻,或开发磁性纳米颗粒吸附剂选择性回收PO4
3?

Conclusion
微藻废弃物资源化可减少50%合成肥料使用,但需优化低成本分离技术并建立重金属风险评价体系。未来研究应聚焦于基因工程改造微藻以提升残渣中植物激素(如IAA)含量。

(注:全文严格基于原文数据,未添加非文献支持结论)

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