【摘 要】
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旋转生物膜反应器（Rotating Algal Biofilm,RAB）对小球藻进行固定化培养,产率稳定且收获浓度高,而传统跑道池（Open Raceway Ponds,ORP）结构简单,运行方便。本研究利用生命周期评价（Life cycle assessment,LCA）方法,基于RAB和ORP两种系统的应用场景建立模型。通过实验参与和实地考察大型微藻养殖企业,结合国内外文献学习,收集过程中微藻
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旋转生物膜反应器（Rotating Algal Biofilm,RAB）对小球藻进行固定化培养,产率稳定且收获浓度高,而传统跑道池（Open Raceway Ponds,ORP）结构简单,运行方便。本研究利用生命周期评价（Life cycle assessment,LCA）方法,基于RAB和ORP两种系统的应用场景建立模型。通过实验参与和实地考察大型微藻养殖企业,结合国内外文献学习,收集过程中微藻培养与收获、破裂均质、离心干燥的阶段数据,生成两个系统对应的分析清单,并且对这两个系统的环境影响进行分析。针对RAB系统的LCA结果表明,全球变暖指数、生物毒性和酸化的占比最大,其中全球变暖占比61.68%,后两者为17.43%和16.27%。对子系统环境影响评价的结果表明,微藻均质阶段的影响最大,占到70.11%。由于小球藻细胞壁厚,难以被人体或动物直接吸收利用,破壁过程的电力造成了显著的环境影响。其次,藻类培养与收获过程占比21.4%。针对ORP系统的LCA结果表明,全球变暖、生物毒性和酸化指数高,而且占比与RAB系统基本相似。这是因为这些环境影响主要来源于电力消耗,而两套系统能源消耗接近。对子系统环境影响评价的结果表明,均质阶段影响最大,占比为45.79%,其次为藻类生长培养占比25.18%,藻类离心浓缩20.53%。将两组装置进行对比分析,以20%干重的湿藻为功能单位1时,RAB系统的环境影响是ORP的46.81%,主要是由于ORP系统额外的离心浓缩环节;以浓缩蛋白藻粉作为功能单位2时,RAB系统的环境影响是ORP系统的213%,这是由于RAB反应器生产的微藻组分中蛋白质含量远低于ORP系统,需要更多的微藻才能产出等量蛋白。本研究对微藻养殖系统的选择和工业化具有指导意义。
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