微藻培養技術發展現況 = Development of techniques for cultivation of microalgae 楊秀莉、余世宗, 吳淑姿
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摘 要
化石燃料的大量使用，大氣中二氧化碳濃度升高，導致全球暖化與化石資源枯竭之嚴重問題。微藻在能源產製、生物資源 生產及二氧化碳固定等方面之應用具有相當大的潛力，這些應用的成效受微藻株培養技術的發展影響甚巨。本報告透過蒐 集國內外微藻培養系統的相關研究報告，加以分析整理微藻株培養技術的應用與進展。 利用微藻油脂製成生質柴油作為再 生燃料，兼具降低大氣中二氧化碳的作用，培養系統以開放式平面培養池或跑道式培養池比較具有經濟效益，但生產成本 仍然高於化石燃料，微藻生長速率的提升及油脂含量的提高將有助於生產成本的降低。利用微藻固定發電廠排放之二氧化 碳，培養系統以密閉式的光生物反應器比較具有吸收效果，此因密閉式的光生物反應器之微藻生質濃度較高所致，但密閉 式光生物反應器體積比較小，微藻生質總量少，二氧化碳吸收總量亦相對降低。 光能供應及二氧化碳的傳輸是影響微 藻培養系統效能最大的因素。在微藻培養槽或光生物反應器中，光能供應必須避免高強度光能的抑制作用及藻體遮蔽作用 以得到最高之生長速率。大多數光生物反應器直接通以含二氧化碳之氣體，二氧化碳吸收率很小，吸收塔設備與微藻培養 系統整合可增加二氧化碳使用率。
關鍵詞 : 微藻、固碳、生質柴油
目錄
第一章 緒論 1 1.1緣起 1 1.2研究目的與內容 3 第二章 研究方法與流程 4 2.1研究方法 4 2.2研究流程 4 第三章 微藻及其應用 7 3.1微藻種類 7 3.1.1綠藻 9 3.1.2杜氏藻 9 3.1.3螺旋藻 10 3.1.4擬球藻 10 3.2微藻的應用 11 3.2.1生質柴油 13 3.2.2生質酒精 15 3.2.3產製氫氣 15 3.2.4微藻固碳 18 3.2.5高價值產品 23 3.2.6其他 26 第四章 微藻培養技術 28 4.1微藻培養系統之發展現況 28 4.1.1微藻培養系統介紹 28 4.1.2微藻培養方式 32 4.1.3光生物反應器 35 4.2 微藻生產經濟分析 39 4.3微藻培養系統之應用 現況 40 4.3.1國外之應用現況 40 4.3.2台灣之應用現況 44 4.4微藻培養系統之相關研究 45 4.4.1微藻固碳之培養技術 46 4.4.2 微藻產製生質能源之培養技術 48 4.4.3微藻運用於廢水處理之培養技術 51 4.4.4微藻培養技術之光生物反應器應用 54 4.4.5 微藻培養技術之影響因子探討 56 4.4.5.1光照之影響探討 57 4.4.5.2二氧化碳濃度 60 4.4.5.3溫度 60 4.4.5.4鹽度 61 4.4.5.5酸鹼 值 61 4.4.5.6營養鹽之影響探討 62 4.4.5.7攪拌 63 4.4.5.8溶氧濃度 63 4.4.5.9氮之影響探討 63 4.4.6產製高價值產品之微藻培 養技術 64 第五章 結論與建議 67 5.1結論 67 5.2建議 68 參考文獻 70 圖目錄 圖2-1研究流程圖 6 圖3-1真核細胞中無機碳輸送 模式 22 圖4-1光合作用速率與光照強度關係圖 58 表目錄 表3-1藻類分類表 8 表3-2藻類產品的商業應用 12 表3-3生產氫氣之 機制 17 表3-4微藻產量與應用 27 表4-1現今已商業化的藻類培養系統及藻種 29 表4-2開放式與密閉式藻類培養系統之比較 31 表4-3藻類培養系統之分類 32 表4-4密閉式光生物反應器之特性與限制 36 表4-5不同型態光生物反應器之效能評估 38 表4-6利用藻類光生物反應系統於二氧化碳減量與生質能源開發 之主要國際公司 42
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