比較了池塘和光生物反應器的生長情況
藻類生長在室外池塘、溫室、照片生物反應器、發(fā)酵罐和生物反應器和池塘的混合系統(tǒng)中。
隨著新技術和新系統(tǒng)的到來，海藻微型農業(yè)將會變得更便宜，更便捷，也更容易被世界各地的人們所接受。新興技術將刺激可伸縮的生長系統(tǒng)和當地社區(qū)微型農場的分布式發(fā)展，并為附近地區(qū)提供有價值的食品和生物醫(yī)學藥物。
像杜氏鹽藻這樣的藻類生長在少量混合液的深鹽水池塘里。像螺旋藻這樣的藻類生長在淺水區(qū)的跑道池塘里，通過旋轉槳輪混合壓縮空氣，可以讓培養(yǎng)的的藻液來回在賽道上移動。這種湍流將藻類細胞轉移到吸收陽光的表面。藻類生物量通過微濾網、過濾器、離心機或絮凝法獲得的。
跑道池規(guī)模大小的池塘，具有簡單、低成本的施工和維護的優(yōu)點。今天大部分的藻類生產都是放在開放式的跑道池上，因為跑道池塘的建造和運作都很便宜。在熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)，溫度高，雨量少，云量少，跑道池的生產效率更高。
跑道池的缺點是由于缺乏溫度控制，水分蒸發(fā)減少，隨著時間的推移，水分蒸發(fā)增加，鹽度增加，影響了培養(yǎng)的藻細胞的穩(wěn)定性。在室外池塘，很難控制像變形蟲、纖毛蟲、細菌、輪蟲、病毒、真菌和浮游動物等藻類捕食者，它們能在數小時內摧毀藻類生物量。開放的池塘更容易受到來自灰塵、風載有機物、昆蟲和鳥類的污染。
藻類商業(yè)化生產者有策略去減少開放池塘中機會性雜質的污染。在高鹽水濃度下，生產者培養(yǎng)杜氏鹽藻以抑制相互競爭的物種。為了限制污染，生產商在增加產量的同時，批量生產小球藻，直到收獲整個數量的藻液，凈化池子，然后再從清潔的純實驗室重新開始培養(yǎng)。
光生物反應器、平面板還有袋培式相比于室外跑道池，屬于資本密集型產品,主要用于藻類產品更高價值開發(fā)。上述資本密集型設備在寒冷的天氣和低光照條件下，通過增加熱量和光的來源，其優(yōu)勢明顯，正逐步增加。封閉的系統(tǒng)提供了更嚴格的污染控制，限制住不需要的雜藻，浮游動物捕食者，灰塵和碎片。缺點是，除了成本之外，包括在炎熱的天氣中過熱，需要冷卻降溫，還有從污垢中進行高清洗維護。
考慮到這些因素，新的研究中心和藻類孵化器已經在小范圍內測試了各種池塘和光生物反應器系統(tǒng)，以比較結果并開發(fā)更智能的自動化系統(tǒng)。這里有兩個研究孵化器的例子:
1.亞利桑那州的藻類技術和創(chuàng)新中心
亞利桑那州立大學的藻類技術與創(chuàng)新中心是最令人印象深刻的研究中心之一，位于亞利桑那州梅薩的亞利桑那州立大學理工學院。阿茲卡蒂試驗臺的特點是跑道池塘、圓柱和平板光電生物反應器和其他由納米科技公司建造的新型系統(tǒng)，這是一家清潔技術領域的工程服務提供商。AZCATI是基于藻類產品的研究、測試和商業(yè)化的中心。其中包括生物燃料、藥品、營養(yǎng)保健品和其他藻類生物類產品。
對于下一代科學家和工程師來說，AZCATI是一個塑造全能型人才的優(yōu)秀的學習環(huán)境。它為藻類行業(yè)和社區(qū)研究提供了一個開放的測試和評估設施平臺。它可以通過藻類價值鏈評估個體和聯合單位操作的性能。
這里有令人難以置信的藻類技術，從跑道池塘到光生物反應器、袋式、平板式和混合系統(tǒng)，這些都是為各式各樣的藻類物種生長準備的。生產用的跑道池塘和像這樣的光生物反應器將進入未來的景觀，進入綠色光合膜的居住建筑，并進入當地社區(qū)的食物和能源。
2.荷蘭瓦赫寧根的AlgaePARC
AlgaePARC(藻類生產和研究中心)的目標是為在工業(yè)化的燃料、化學品、食品和工業(yè)原料提供可持續(xù)生產微藻的知識、技術和加工策略。AlgaePARC提供不同的室外光生物反應器設計比較。
AlgaePARC的光生物反應器是基于最先進的技術選擇的，它將提供完善的對光電生物反應器操作系統(tǒng)和擴大基礎方面進行的最重要的研究，例如光的系統(tǒng)、物質轉移和光合效率。該系統(tǒng)能并行運行，并與技術、經濟和可持續(xù)性性能進行優(yōu)勢比較。
試驗設施包括4個大(24 m2)和3個小(2.4 m2)的光生物反應器。這些系統(tǒng)并行運行，并對技術、經濟和可持續(xù)性的性能進行比較，結果將用于建立微藻類商業(yè)化批量產品生產所需的知識。
商用室內模塊化種植系統(tǒng)。
世界各地的許多公司都在光生物反應器中種植藻類。下面是兩種不同方法的例子，它們都成功地產生了高價值的藻類產品。
在美國的佛羅里達州，藻類Omega2正在從紅球藻中生成蝦青素。在大的倉庫里，光通過三種方法被引入到非常大的容器中:太陽能燈管把光從屋頂帶到地表，太陽能收集器通過光纖內部的光纖傳輸光線，用發(fā)光二極管進行人工照明。
在荷蘭的海牙地區(qū)，利用微擬球藻生成omega3是一項藍寶石項目工程。在荷蘭，人們廣泛使用的大型高科技暖房，在陽光燦爛的日子里，陽光照亮了藻類的培養(yǎng)，在陰天和短時間的非生產季節(jié)，也可以補充人工照明進行藻類培養(yǎng)。
城市和屋頂的模塊化水上復合養(yǎng)殖花園。
城市和社區(qū)花園是一個快速興起的運動，在城市社區(qū)和郊區(qū)，在空地，甚至屋頂。因為藻類在一個能在小區(qū)域多產的物種，所以藻類生長系統(tǒng)是城市菜園的理想選擇，也是種植食物的容器系統(tǒng)。
集裝箱已被重新設計，用作模塊化住宅、辦公室和診所。現在，它們正被改造成具有可控環(huán)境系統(tǒng)的集裝箱花園。在一個20英尺的集裝箱和屋頂或兩側的溫室里，一個小小的城市農場將會為一個小社區(qū)提供幫助和服務。這個城市農業(yè)系統(tǒng)可以放置在任何地方，以創(chuàng)造當地的可持續(xù)的新鮮的食物，而且味道更好。
容器的優(yōu)勢在于它們可使用價格便宜，經久耐用，尺寸均勻，易于隔熱，易堆疊的材料，同時還便于運輸和安裝。每個構建都是一個可重復的過程，這將形成效率和規(guī)模經濟。下面是一些集裝箱花園的例子:
1.Rostlaubefish是一個城市農民農業(yè)公司(urbanfarmers.ch)。它將蔬菜農場中的魚菜共生系統(tǒng)與水培法結合在一起。一個相互支持系統(tǒng)，使用微生物驅動的生物過濾器將魚的排泄物轉化為肥料，植物只需要在水培溫室里生長。Rostlaube在一個獨立的單元中重復了這個循環(huán)，它可以安裝在你需要食物的任何地方。溫室的溫暖促進了蔬菜的生長，魚在水下面很舒服。較低的位置有一個魚缸，還有有兩個過濾器系統(tǒng)，回收所有的水，另外補充水份只是為了彌補水分蒸發(fā)量。
2。ArkFab (arklab.org)是一個用于蘑菇種植的垂直農場。一個被改造過的船運集裝箱的壽命預計為10年，減去每年的折舊費用，提供了更簡易的設施安裝和搬遷，是一項允許堆疊使用有價值的房地產。物流和航運業(yè)熟悉如何在全球移動這些集裝箱，因此集裝箱化的城市農業(yè)系統(tǒng)可以運輸到災后恢復地區(qū)。
3.PodPonics城市農業(yè)(podponics.com)。將使用過的海運集裝箱轉換成模塊化環(huán)境可控制的生長艙。受控環(huán)境和發(fā)光二極管讓植物茁壯成長。PodPonics作物使用的水比傳統(tǒng)農場少90%，沒有殺蟲劑，沒有化肥，幾個小時后就能從收獲到盤子里。PodPonics城市農業(yè)創(chuàng)造了當地的、可持續(xù)的、新鮮的食物，而且味道更好。
對于模塊化生長系統(tǒng)，目前正在開發(fā)的多種藻類控制栽培系統(tǒng)，主要用于食品和高附加值產品。
未來生活在海藻系統(tǒng)的展望里
生長中的藻類如何改變世界，改善我們的生活?想象一下我們的未來生活在的城市里，那里的建筑被光合作用的皮膚和垂直的花園所覆蓋，收集太陽的能量，為城市居民生產食物和能源。國際藻類競賽向世界各地的人們發(fā)出挑戰(zhàn)，用藻類食品和能源系統(tǒng)來設計我們的未來。讓我們來看看我們的未來，看看海藻微農場如何能進入風景，有綠色光合膜的生活建筑，以及生產當地食物和能源的生態(tài)社區(qū)。
本文轉自公眾號 微藻博士?https://mp.weixin.qq.com/s/APqO4VVKh2E4rzvZ-PTcZQ
