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微藻广泛分布于世界各水系，所有微藻个体都很小，人类肉眼看不见，但不可因为微藻个体小而轻视。 在世界生态系统中的地位举足轻重。
35亿年前，蓝藻的出现破天荒地改变了原始大气成分； 20亿年后，出现了更高等的真核藻类。 藻类产生的氧气形成臭氧层，阻隔紫外线，为地球生命演化提供了天然的保护屏障。 从那以后，地球上的“万物霜天真自由”。 因此，微藻是地球上最早的开拓者和探索高等生命进化道路的人。
微藻共聚焦照片显示，照片中微藻具有鞭毛，表明游泳能力强
进入21世纪，微藻依然与人类生活息息相关。 螺旋藻、小球藻具有食品保健的功能； 微藻是从微藻中提取的EPA、DHA、色素、甘油等生物活性物质，可作为食品添加剂和水产养殖动物的优质开口饵料，也具有营养强化功能。
近年来，用荒漠藻治沙，将微藻加工成生物肥料、生物塑料等也取得了巨大的科技进展。 一直以来，微藻应用的边界不断拓展，终点在哪里？ 可能没人知道。
微藻是水产养殖中不可缺少的“黄金伙伴”，目前我国主要养殖鱼类有70多种，其中海水鱼20多种，淡水鱼40多种。 (其实我国仅淡水鱼就有800多种，其中250多种具有经济开发价值，但其中80%以上不是目前主要的养殖品种)。 此外，主要养殖的虾蟹类有20-30种，主要养殖的贝类也有30余种。
这些名目繁多的水产养殖品种有一个共同的特征。 也就是说，在幼体的发育阶段无法分离微藻。 我国重要养殖藻类分为6个门，共20多个品种。 主要种类如下。
硅藻门(三角褐指藻、小新月菱形藻、牟氏角毛藻、纤细角毛藻、中肋骨条藻绿藻门)亚心形扁藻、塔胞藻、杜氏藻、小球藻、微绿球藻、莱茵藻、栅藻、雨生红球藻金门)球等鞭金藻，湛江等鞭金藻
以绿藻门雨生红球藻为例，该微藻中富含虾青素，约占细胞干重的2%-4%，这也是目前已知的虾青素含量最高的藻类。 鲑鱼鳟、虾蟹类养殖中，技术人员多使用虾青素作为饲料添加剂。
虾青素是一种天然抗氧化剂，其抗氧化能力是维生素e的550倍，胡萝卜素的10倍。 虾蟹食用含虾青素的饲料后，自身不饱和脂肪酸含量显著升高，营养价值、抗逆能力也随之提高。
在不同生长阶段，雨生红球藻具有不同的颜色和外观，成熟个体呈艳红，不成熟者呈绿色。
微藻：优先列入生物燃料名单吗？ 作为数量众多的单细胞异养生物，微藻的废水净化能力和能源生物潜力近年来受到全球关注。 同时，石油作为传统燃料，在价格持续飙升——的1990年，原油价格为每桶20美元，而2008年上涨到140美元一桶。 与此相对应，世界温室气体排放量激增——从1970年到2004年，世界总排放量增加了70%。
(持续上涨的油价(图左)和相对稳定的生物燃料价格(图右) )。
由于原油价格高涨和温室效应的严重化，微藻的开发迫在眉睫。
研究人员曾对26种生物燃料进行研究，发现与汽油相比，使用其中21种生物燃料可以减少全球温室气体排放量30%以上。
微藻炼油不仅环保，而且高效。 据估计，平均每公顷产油10万升，是油菜籽、花生的8倍。 我国有盐碱土壤15亿亩，按其中15%的面积培育微藻，可以满足我国50%以上的柴油需求。
然而，从1970年到1990年，美国国家可再生能源实验室研究了20多年的微藻转化实验，研究者得出了令人失望的结论：微藻用于生物柴油生产在经济上是不可行的(该研究结论于1996年提出)。
专家解释说，即使在光合作用最佳的情况下，将微藻加工成生物燃料所需的费用也是现在油价的两倍。
但是，从1996年到2009年，石油、柴油的价格上涨了两倍以上。 在化肥价格等其他因素不变的情况下，目前( 2020年)用微藻生产生物燃料在经济上应该是可行的。
但是，事情的真相，真的是这样吗？
微藻的脂质提取和生物合成，以及面临诸多技术挑战的微藻之所以可以作为生物燃料，是因为其细胞中含有脂质——的常见能量物质。 1g脂肪在空气中充分燃烧，可以释放39，100焦耳的热能。 在相同情况下蛋白质释放的能量为23，500焦耳，而最常见的糖类只有17，200焦耳。
上图为8种不同脂质，( a )甘油三酯； ) b )二酰基甘油酯； ( c )单甘油酯； ( d，e )磷脂( f )固体醇； ( g )硫脂； ( h )糖脂( I )类胡萝卜素。
虽然脂质热值较高，但将微藻中的脂质纯化为生物燃料面临各种困难，主要表现在以下三个方面。
)1) .微藻中脂肪酸不稳定，易被氧化。
脂质由脂肪酸组成，烷基酯是脂肪酸的组成部分，烷基酯的稳定性取决于酰基链的结构。 美国材料试验协会( ASTK )认为生物燃料最重要的特性是燃烧质量、冷流特性和氧化稳定性。 但是微藻中含有丰富的不饱和脂肪酸，容易被氧化，降低燃料的性能。
补充一点：植物油中不饱和脂肪酸含量均高且不稳定(易被空气氧化为饱和脂肪酸)，呈大豆油、花生油等液态。 动物油脂稳定性强，饱和脂肪酸含量高，一般为固体。 动物油脂中的饱和脂肪酸不利于人体心血管健康，建议日常生活中多吃植物油，尽量少吃动物油。
)2) .微藻脂质的组成受生长条件的影响较大。
有研究表明，微藻的生活环境及昼夜周期变化直接影响脂质成分。 另外，微藻的脂质蓄积是在细胞生长和分裂停止后进行的。 也就是说，随着脂质含量的增加，微藻的生长速度显著降低。 这种明显的逆关系可能对藻类生物燃料的经济性产生重要影响。
(3) .培养微藻需要大量消耗营养物质
平均每生产1公斤微藻需要消耗2公斤二氧化碳和80克氮，氮的价格比石油还贵，这显然没有成本。
微藻的高密度培养需要不断的营养物质，最基本的是碳源、氮源。
值得注意的是，我国每年水产养殖产生的尾水中含有丰富的含氮化合物，这些都是免费的氮源。 来不及排放的尾水会对近海和河流造成富营养化污染，如果将这部分污水再利用，微藻吸收其中的氮磷元素，岂不是有一举两得的效果？
我说了那么多，微藻的培养方法有哪些？ 微藻的大规模养殖可追溯到20世纪50年代，培养微藻的方式主要有两种：开放型浅滩培养和封闭式光生物反应器。
(1)开放浅滩培养途径养殖的英文为Raceway Aquaculture。 该养殖模式一般采用0.2~0.3米深，池中部设置流水设备以确保水循环流动。 养殖面积为0.5~1公顷。
藻类密度越大，水的颜色越深，底部的微藻越不容易受到阳光和二氧化碳的照射，需要立即搅拌添加二氧化碳。
位于以色列的微藻课程养殖中心
)2)封闭式光生物反应器与开放式跑道养殖模式相比，光生物反应器的优势可以避免外来污染，使微藻感光更均匀，产生更高的培养密度。 生物反应器的另一个用途是航空航天领域的——是在航天空间产生氧气最有效的方法之一，它是利用光生物反应器培养微藻。 微藻产生的氧和碳水化合物可供宇航员重用，科技感十足。
反应器中的光源通常是荧光灯或金属卤化物灯，能产生400~700纳米波长的稳定光，这也是光合作用最有效的放射源。 并且可以方便地向反应器输送二氧化碳，及时去除光合作用产生的氧气，气体交换系统非常完善。
航天热门研究方向：微藻的光生物反应器培养法
总结微藻的“远大前途”在不同水域，微藻的分布与营养盐含量密切相关，一般近海微藻远比远海丰富，内河藻类密度高于近海。 目前藻类最普遍的应用是水产养殖上鱼类、虾蟹类的幼体培育，至今尚未找到能完全替代微藻育苗地位的生物饵料。 (新型微粒饲料也正在开发中，但远远达不到微藻的经济性)。
微藻的世界
微藻是流动之宝，有巨大的开发潜力。 在科学技术突飞猛进的今天，微藻作为可再生生物资源，很可能在不久的将来取代石油，成为节能环保的生物燃料。
到2022年，利用转基因定向培养技术，微藻生物柴油成本有望降低50%以上，获得与石油竞争的能力。 请关注这个。
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