利用不对称衣藻(C. asymmetrica)进行沼气升级的概念验证：高效CO2固定与生物能源可持续开发

本研究针对沼气中CO2杂质去除的技术难题，创新性地采用微藻C. asymmetrica开展光自养沼气升级研究。通过批次培养实验证实该藻种可在pH高达10.98的极端碱性环境下生长，最大CO2固定速率达0.400 g L?1 d?1，为生物能源领域提供了经济高效的碳捕获解决方案。

　　

随着全球能源需求持续增长，有机废弃物资源化利用成为缓解能源危机与减少温室气体排放的关键策略。厌氧消化(AD)过程中产生的沼气含有30-50%的CO₂等杂质，传统物理化学升级技术存在能耗高、成本昂贵等问题。如何开发经济高效的生物升级技术，实现CO₂的资源化利用，成为当前生物能源领域的重要挑战。

印度理工学院焦特布尔分校(原Malaviya National Institute of Technology Jaipur)的研究团队创新性地选用快速生长的绿色微藻Chlamydomonas asymmetrica，通过封闭式批次培养实验系统评估了其在沼气升级中的应用潜力。研究发现该藻种不仅能耐受极端碱性环境(pH 10.98)，更展现出卓越的CO₂固定能力，相关成果发表在生物能源领域权威期刊。

研究采用三项关键技术：1) 使用含溶解沼气的AF-6培养基进行梯度浓度培养；2) 基于图像分析(ImageJ)和HSV色彩模型的生物量实时监测技术；3) 结合亨利定律与无机碳测量的CO₂溶解度验证体系。实验设计涵盖16组不同初始CO₂浓度(0-0.888 g L^?1)，在33°C恒温、132 μmol s^?1 m^?2光照条件下进行。

【培养生长特性】
通过建立光限制生长模型(μ_max=3.35 d^?1)，研究人员观察到典型的三阶段生长曲线。在0.586 g L^?1 CO₂浓度下获得最大比生长速率2.29±0.64 d^?1，显著高于文献报道的Chlorella等藻类在20% CO₂下的活性，证实C. asymmetrica对沼气环境的独特适应性。

【CO₂生物固定】
质量平衡分析显示，溶解CO₂与生物量碳含量呈线性相关(R²=0.9613)。当培养基含35% CO₂时，藻细胞通过碳浓缩机制将48.59%的溶解碳转化为生物质，57%的细胞碳含量验证了高效的碳同化能力。

【技术经济优势】
比较分析显示，本研究0.400±0.082 g L^?1 d^?1的CO₂固定速率优于传统藻菌共生系统。虽然12.73%的CO₂去除效率受限于批次操作的L/G比(0.175)，但封闭系统确保所有去除的CO₂均被固定，避免了开放体系的气体逸散问题。

该研究首次证实C. asymmetrica在极端沼气环境下的生存与生长能力，其特有的高pH耐受机制(推测与碳酸酐酶活性相关)打破了微藻通常仅耐受20% CO₂的认知边界。通过建立CO₂溶解度-生物量产率的量化关系，为光生物反应器设计提供了关键参数。尽管当前CO₂去除效率有待提升，但该藻种展现的0.4 g级固定速率已具备工业化应用潜力，为开发"沼气升级-微藻养殖-高值产物提取"的集成化生物精炼模式奠定了理论基础。未来研究可通过连续流操作优化气液传质效率，进一步挖掘该藻种在碳中和能源系统中的价值。