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編者按：在全球能源轉型、生態(tài)環(huán)境治理與可持續(xù)發(fā)展的多重挑戰(zhàn)下，海洋藻類作為兼具固碳潛能、能源替代和環(huán)境指示功能的關鍵生物資源，其多維度研究與技術集成已成為海洋科學與綠色技術交叉融合的前沿熱點。本期圍繞“能源潛力”主題，整合3篇發(fā)表于International Journal of Biological Macromolecules、Heliyon及Algal Research跨領域權威期刊的最新研究，系統(tǒng)闡釋海洋藻類在生物能源轉化、藻華防控及碳匯增強等方面的機制突破與技術路徑，旨在為推動藻類資源的多維協(xié)同開發(fā)與海洋可持續(xù)發(fā)展提供科學依據與策略參考。

1

海洋藻類生物質轉化為生物燃料

的潛力、技術與挑戰(zhàn)

面對全球能源短缺與溫室氣體排放加劇的雙重壓力，具有生長快速、不占用耕地、可海水培養(yǎng)及高效固碳等優(yōu)勢的海洋藻類，被視為潛力巨大的化石燃料替代資源，但其商業(yè)化仍受限于生物量產率低、下游處理成本高及技術集成不足等挑戰(zhàn)。本研究系統(tǒng)綜述了海洋藻類生物質轉化為生物油、生物乙醇和生物氫等多種燃料的途徑，重點比較了熱解、發(fā)酵、厭氧消化、氣化等轉化技術的效率、成本與適用性，并評估了藻類燃料的經濟可行性、市場前景及規(guī)模化在養(yǎng)殖、采收、預處理、轉化效率和環(huán)境影響等方面的關鍵制約因素。

主要結論

海洋藻類生物燃料在技術上可行，且具備良好的環(huán)境效益，但其商業(yè)化仍需克服多個技術經濟瓶頸。熱解等熱化學轉化適用于高脂藻類生產生物油，而發(fā)酵與厭氧消化等生化轉化則適用于高碳水化合物或高蛋白藻類生產生物乙醇與生物甲烷。集成化生物精煉模式，結合高附加值產品生產，可提升整體經濟性。未來研究應聚焦于優(yōu)化藻種選育、開發(fā)低成本培養(yǎng)與采收系統(tǒng)、推進基因工程與代謝工程策略，并推動規(guī)?；痉杜c產業(yè)鏈整合，以實現(xiàn)海洋藻類生物燃料的可持續(xù)產業(yè)化。

2

細菌與微藻互作機制及其在藻華

防控與生物質處理中的應用

針對日益嚴重的有害藻華（HABs）威脅及微藻生物質處理成本高、環(huán)境友好性不足的問題，特別是在復雜水生環(huán)境中實現(xiàn)高效藻華控制與生物質回收的挑戰(zhàn)，本研究聚焦于微生物互作領域。研究系統(tǒng)回顧并分析了細菌與微藻之間多樣化的相互作用模式，包括互利共生、競爭、寄生與捕食等，并評估了這些相互作用在控制有害藻華和提升微藻生物質處理效率方面的應用潛力。

主要結論

溶藻細菌可有效抑制多種有害藻類，其作用機制包括直接攻擊和間接釋放活性代謝物。細菌還可通過分泌胞外聚合物促進微藻絮凝，提升生物質采收效率，并通過酶解作用預處理細胞壁，提高后續(xù)生物燃料轉化率。然而，該技術在實際應用中仍面臨物種特異性不足、環(huán)境影響不確定、規(guī)?；瘧贸杀靖叩忍魬?zhàn)。未來研究需結合人工智能、宏基因組學等工具，優(yōu)化菌藻互作調控策略，推動其在水環(huán)境管理與生物能源領域的應用。

3

褐藻多糖在海洋碳循環(huán)中的作用

面對日益嚴重的全球氣候變化與海洋碳封存需求，研究系統(tǒng)綜述了褐藻多糖在藻類中的分布特征、含量差異、生物合成途徑及其受光照、溫度、鹽度、營養(yǎng)鹽等環(huán)境因素的影響，并深入探討了其在海洋碳封存中的關鍵作用。研究評估了褐藻多糖在褐藻及硅藻等藻類中的生產潛力，以及在未來海洋暖化、酸化和營養(yǎng)鹽變化情境下的響應趨勢，旨在探索其通過“海洋造林”等途徑提升海洋碳匯功能的可行性。

主要結論

研究結果表明，褐藻多糖在藻類中含量差異顯著，孢子葉中含量最高，且受藻體部位、物種、季節(jié)和環(huán)境因素影響。褐藻可將其凈碳固定的8–31%以褐藻多糖形式釋放入海。褐藻多糖具有高度難降解性，可在海洋中存續(xù)數(shù)百年，從而以溶解有機碳（DOC）和顆粒有機碳（POC）兩種形式參與碳封存。在暖化和CO2升高的海洋環(huán)境中，褐藻多糖的生產可能隨藻類生長和生理變化而增強?；谄涓咛己俊⒌偷仔枨蠹半y降解特性，利用褐藻進行海洋造林被認為是一種潛在有效的CO2移除途徑，并可通過與生物醫(yī)藥應用結合提升經濟可行性。

撰稿：范丁月