综述：探索微藻基生物柴油作为替代燃料的发展、生产技术及环境影响

（编辑推荐）本综述系统探讨了微藻基生物柴油(Microalgae-based biodiesel)在应对化石燃料枯竭和CO2减排中的潜力，涵盖从优化培养参数（如光强、盐度）、基因工程改造脂质代谢途径（TAG合成），到纳米材料辅助催化转酯化等前沿技术，并通过生命周期评估(LCA)论证其碳封存优势，为可再生能源发展提供新思路。

　　

生产生物燃料：微生物与非微生物过程

全球90%能源依赖化石燃料，但微藻凭借其光合效率高（可达10%）、生长周期短（倍增时间仅数小时）及CO₂固定能力（每吨生物质吸收1.8吨CO₂），成为第三代生物燃料的理想原料。与第一代生物燃料（如大豆油）相比，微藻不占用耕地，可利用废水培养，单位面积产油量高出30倍。

微藻作为生物柴油原料的独特性

特定藻种如小球藻（Chlorella）和栅藻（Scenedesmus）能积累占干重50%的脂质，其中三酰甘油(TAG)是转酯化的关键底物。其脂质合成通过单酰甘油途径和肯尼迪途径，受氮限制和光强调控。实验表明，蓝光与红光组合可使Nannochloropsis的脂产率提升40%。

培养技术突破

开放池系统成本低但易污染，封闭式光生物反应器(PBR)虽造价高（约100美元/m³）却能使生物量浓度达5 g/L。最新研究将纳米氧化锌(ZnO NPs)添加至培养基，通过增强光捕获使Chlamydomonas的生长速率提高25%。

转酯化工艺革新

传统碱催化法（NaOH/甲醇）虽转化率达90%，但纳米催化剂如磁性Fe₃O₄@SiO₂可实现97%脂肪酸甲酯(FAME)得率，且催化剂可循环10次以上。超临界CO₂萃取技术避免了正己烷溶剂的环境风险。

可持续性与经济性挑战

生命周期评估显示，微藻柴油的全周期碳足迹比石油柴油低78%，但生产成本仍高达3.5美元/升。通过耦合废水处理（去除90%氮磷）和碳捕集（CCU），可将成本压缩至1.2美元/升。

未来方向

CRISPR-Cas9技术正用于构建高产脂藻株，而模块化PBR与AI控制系统有望将产能提升至每年500吨/公顷。在循环生物经济框架下，微藻衍生生物塑料和DHA等高值产品将进一步提升产业链经济性。