螯合微量元素与可持续金属回收策略提升小球藻生物燃料及生物制品潜力

本研究针对微藻生物燃料生产中存在的高成本（约0.30美元/升）和产量不稳定（1.5–2.5克/升）等问题，通过比较螯合态与无机态微量元素对Chlorella minutissima生长及油脂产率的影响，发现Fe-EDTA可使生物量提高50%、脂质含量提高42%，并借助生物炭-电絮凝技术实现85%铁回收率及35%成本降低，为规模化藻类生物燃料及高附加值产物开发提供关键技术支撑。

　　

微藻生物燃料的发展长期受制于高昂的培养成本（约0.30美元·L^?1）与不稳定的生物产量（1.5–2.5 g·L^?1），亟需开发高效的营养供给策略与可持续的资源循环方法。本研究以Chlorella minutissima为模式生物，系统比较了螯合形态（包括Fe-EDTA、Zn-葡萄糖酸锌、Mn-柠檬酸锰）与无机形态（FeCl₃、ZnSO₄、MnCl₂）的微量元素在1.0 mg·L^?1浓度下对其生物量与脂质合成的影响。

与未添加铁、锌、锰的BG-11培养基对照组（生物量：2.10 ± 0.03 g·L^?1，脂质含量：38.0 ± 1.2% w/w）相比，Fe-EDTA处理使生物量显著提高50%（3.15 ± 0.05 g·L^?1，p < 0.001），脂质含量提升42%（54.0 ± 1.0% w/w，p < 0.001），脂质生产率达到121 ± 5 mg·L^?1·天^?1。Zn-葡萄糖酸锌与Mn-柠檬酸锰亦带来相近的提升效果（生物量2.85–3.00 g·L^?1，脂质含量48–50% w/w，p < 0.01）。

研究还发现，螯合处理显著提高了单不饱和脂肪酸比例（如C18:1达到30.5%），从而改善了衍生生物柴油的燃烧品质（十六烷值约58）。此外，通过生物炭-电絮凝（biochar-electrocoagulation）这一创新回收工艺，实现了85%的铁、75%的锌和70%的锰的回收，将综合成本降低35%（约0.05–0.10美元·L^?1）。

该研究提出了一种整合策略：一方面通过螯合微量元素优化藻类代谢效率，另一方面借助金属回收实现资源循环，不仅推动了微藻生物燃料的规模化应用，也为色素等高附加值生物制品（bioproducts）的开发提供了可能。下一步需开展中试规模试验以验证其经济效益与工业可行性。