中文摘要：

随着天然气储量日益枯竭，生物燃气作为天然气的替代品日益受到重视。生物燃气中主要成分为CH4(甲烷)（55%-60%）和CO2（30%-45%）。沼气的热值约为22-25MJ/m3，而CH4高达39.8MJ/m3，脱除CO2将其资源化是提高生物燃气能量密度、拓宽生物燃气使用范围的必要途径。微藻-微生物燃料电池（Algae-Microbial Fuel Cell, AMFC）通过微藻的循环途径将CO2转化为化学物质或呼吸代谢产物，以微生物为催化剂将微藻所固定的化学能转化为电能的装置。通过本项目微藻代谢产物对产电性能的关系研究，建立呼吸产电系统代谢反应数据库，并利用产电光合微生物的基因分析和表征，突破微藻与产电微生物之间的产电瓶颈，建立微生物呼吸产电系统代谢模型，掌握微藻产电呼吸代谢的规律。有望将大中型沼气工程的CO2脱除，实现CO2资源化利用并输出电能。

结论摘要：

中国科学院广州能源研究所生化转化团队于2012年承担了国家自然科学基金项目“微藻微生物燃料电池呼吸代谢产电的机理研究”（课题编号21143005）。到2012年年底，按时完成了合同书中的工作。选取8株有能源开发前景的绿藻、硅藻微藻藻种,考察了光吸收值、CO2浓度、通气量、元素如C、N、S等影响因素对微藻生物量的影响，同时也考察了这些因素对微藻糖含量和淀粉含量的影响。绿藻含碳量在40.56%–49.62%；硅藻较低在25.74%–41.7%。通气条件尤其是适量5%的CO2的添加、一定高光强能够显著增加微藻生物量。通气与高光强150±50 μE/(m2 s)可以显著增加微藻的生长速度与生物量累积，在5% CO2 (v)通气条件下，8株藻生物量可以达到2.119–3.452 g？L-1。研究了S496、1067、1069、C31、Y7、Y3及W 7株微藻在混有体积分数10%沼液的培养液中的比生长速率、培养液pH值和营养物的变化规律。在未调节培养液pH值条件下，沼液培养液的pH值在培养的前2～4 d均有所下降，从9.20～9.32下降至8.73～9.09，之后才开始恢复并上升。对于藻株Y7、W，pH值降到最低时，藻比生长速率达到最大值，而其他藻株延迟2天后达到最大值。培养12 d后，上述7株微藻在培养液中干质量累积量在0.310～0.607 g/L之间；培养过程中，NH4-N、Mg2+、SO42-、Mn、F-、Fe的浓度都大幅下降，NH4-N为35.48%～88.42%；Mg2+为11.47%～87.73%；SO42-为37.30%～62.70%； F-为18.18%～54.55%；Mn、Fe几乎被完全消耗。6d后总氮去除率分别达到97.5%、51.7%（CO2方式）；79.6% 与42.0%（醋酸方式）。CO2通入的调控方式可以得到较高的生物量、总糖与蛋白含量。而醋酸调控方式有较高的油脂含量（31.78%），两者的脂肪酸组成中C18:1与C18:3有显著差异，氨基酸组成没有显著差异，并发现该种藻可以积累生物活性物质伽马氨基丁酸（γ-ABA）。由于小球藻的生物量在正常条件下比缺氮条件下高。小球藻在常规的微生物燃料电池中进行产电性能的研究，小球藻在常规的微生物燃料电池中进行产电性能的研究，在无光条件下，加入的小球藻只是为产电菌提供了碳源,而不能自我生长。