摘要

二氧化碳（CO₂）約占人類活動產生的溫室氣體總排放量的三分之二，因此是減緩溫室效應策略的主要目標。在現有的方法中，基于藻類的二氧化碳捕獲技術因其高光合作用效率、快速生長速率以及微藻能夠直接從工業點源吸收高濃度二氧化碳的能力而成為一種有前景的生物解決方案。在優化后的實驗室和試點規模條件下，藻類系統實現的二氧化碳固定速率約為0.1–1.5克二氧化碳每升每天（g CO₂ L^–1 d^–1），相應的生物量生產力約為10–40克每平方米每天（g m^–2 d^–1），具體取決于藻類種類、反應器配置和環境條件。本文全面評估了基于藻類的二氧化碳生物固定技術的潛力，重點探討了藻類的碳同化機制、培養策略以及大規模應用所面臨的實際限制。系統性地討論了影響二氧化碳捕獲效率的關鍵參數，包括光照強度、pH值、營養物質可用性和氣液傳質過程。此外，還研究了藻類-細菌共生體在提高碳利用效率及促進其與污水處理過程整合方面的作用。同時，本文比較了開放式和封閉式培養系統，指出了生產力、能源需求、污染風險和經濟可行性之間的權衡。盡管新興的混合培養概念和工藝強化策略為提升系統性能提供了途徑，但其實際應用仍受到下游處理成本和規模化挑戰的限制。總體而言，分析表明，基于藻類的二氧化碳減排措施在作為綜合生物精煉框架的一部分（尤其是與污水處理和增值生物質利用相結合時）最為有效，而不僅僅作為一種獨立的碳封存方案。這種綜合視角為基于藻類的二氧化碳減排技術在可持續氣候和環境管理策略中的機會與局限性提供了平衡的評估。