微藻直接生成生物燃料产品

这一工艺因为减少了加工过程中的操作步骤，而降低了成本，生产工艺也与提取微藻油脂生产生物燃料，特别是生物柴油有很大的不同。

主要产品是：乙醇、烷烃类和氢气。

1 乙醇

Chlorella volgaris 和Chlamydomonas preigranulata 等藻类可以通过厌氧发酵淀粉类生物质生成乙醇或者其他醇类。微藻可在光合作用过程中生产、贮藏淀粉，也可以直接在培养基中添加蔗糖，在黑暗条件下，通过厌氧发酵，将这些贮藏的碳源转化为醇类。如果微藻产生的醇类为细胞外分泌，可以直接从培养基中提取，大大节省了成本和生产中消耗的能量，省去浓缩收集微藻的步骤。

这一过程通常使用密闭的光合生物反应器，使用海水培养耐高温、高盐和高醇度的蓝细菌，代谢产生的乙醇可直接分泌到培养基中。产量大约为每年每英亩4000-6000 加仑乙醇（322,128-483,191 升/年*公顷），在未来的三四年中，通过技术提高，有望达到10000 加仑乙醇/年*英亩（805,319 升/年*公顷）。理论上估计一吨二氧化碳可以转化为60-70 加仑（227-265 升）乙醇，根据这一产率，捕获二氧化碳的成本价格非常关键，要想具有市场竞争优势需控制在10 美元/吨。

实现这一技术的商业化应用还需要对过程工艺和系统工艺进行大规模改进，提高能效。通过代谢途径的基因工程改造、代谢流分析、基因组学工具等构建可商业化应用的藻种。

除了乙醇外，还可以生产甲醇、丁醇等，生产工艺类似。

2 烷烃

烷烃以可以通过微藻厌氧发酵途径产生，理论上，产生的烷烃可以直接分泌到胞外，并进行回收，但实际上还是需要经过微藻的脱水和提取才能回收需要的烷烃。工艺通常采用密闭的塑料管道培养器，不需要阳光，异养培养。

异养培养与典型的光合自养培养技术相比有许多优点：首先，微藻在暗中比在阳光下会产生更多的烷烃，因为光合作用途径被抑制，而将糖分转化为烷烃的代谢途径活性增大。其次，微藻生长速率增加。因为不需要顾及太阳光透射率，培养液中微藻密度可以大大提高，也使得脱水工艺更为高效。

与微生物发酵纤维素材料产生物燃料相比，微藻转化纤维素材料生产生物燃料有特殊的优点。在木质纤维素生物质预处理、酶解后，会产生一些有毒物质如醋酸盐、呋喃和木质素单体。其它工艺中，要在转化步骤之前除去这些有毒物质，但是微藻可以耐受这些化合物的存在，因此可省去这一步骤，降低成本。

3 氢气

微藻产氢工艺近来受到关注，根据产氢途径的不同，这一技术可分为：直接生物光解产氢、间接生物光解产氢、光发酵和暗发酵四种。目前面临的问题有：质子梯度累积对光合作用合成氢气的限制，二氧化碳对光合氢气的竞争性抑制等。

微藻产氢工艺的发展不仅依赖于技术的发展，如通过基因工程的方法提高微藻光合作用效率和光合生物反应器的提高。还需要考虑经济发展、社会接受程度和全国氢气基础设施的建设发展。