我校教师在微藻浮选分离研究领域取得重要研究进展

近日，地球与环境学院教师文豪博士在环境领域权威期刊《Science of the Total Environment》（中科院一区TOP期刊，2022年影响因子10.753）发表题为“A novel approach for harvesting the microalgaeChlorella vulgariswith sodium alginate microspheres using buoy-bead flotation method”的论文。安徽理工大学为论文的第一完成单位和通讯单位，地球与环境学院硕士研究生章浩文同学为论文的第一作者，文豪博士为论文的通讯作者。

化石能源的燃烧仍然是获取能源的主要方式，随着传统化石能源的消耗及利用过程中CO₂等温室气体的排放，造成了严重的能源短缺及环境污染问题。微藻快速繁殖造成的水华现象对环境同样造成了严重破坏，但研究发现微藻细胞具备含油量高、生命周期短且细胞内生物质提取简单等特点，使其在能源领域逐渐受到重视；并且因其制备的生物燃料利用过程中污染物排放量更低，被认为是传统化石燃料的有效替代品。然而，微藻由于细胞体积小、生物量浓度低、密度与水接近等特性，导致采收较为困难，限制了微藻资源化的利用。因此，寻求低成本、高效率且能够在天然开放水域中应用的微藻采收技术是水华治理及微藻资源化利用环节中亟需解决的关键问题之一，对清洁生物能源的开发及实现“碳达峰、碳中和”的目标具有十分重要的科学意义及应用价值。

传统的微藻采收方法的成本及能耗较高，限制了微藻工业化制备生物燃料的进程。基于气浮法提出的浮珠浮选法，采用无机低密度固体浮珠代替气泡对微藻进行采收，降低了采收过程的能耗及成本。然而，无机材料的不可降解性，使其在采收过程中会因浮珠残留对水体环境造成二次污染。为了进一步提高浮珠浮选法的采收效率，解决因浮珠残留引起水体的二次污染问题，课题组通过使用一种天然多糖—海藻酸钠，作为浮珠的主体材料制备海藻酸钠空心微珠（Sodium Alginate Microspheres, SAMs），对小球藻进行了采收分析，并提出多目标优化模型对采收过程进行了优化。通过研究发现，基于SAMs的浮珠浮选法在高效采收小球藻的同时进一步降低了絮凝剂的用量，并且由于主体材料可生物降解，降低了对水体环境造成二次污染的可能性。同时，研究的实验结果及提出的多目标优化模型为水华微藻的采收及资源化利用提供了数据参考及理论基础。

安徽理工大学该研究团队长期聚焦浮选分离技术，旨在探寻出高效、低成本与环境友好的微藻浮选分离方法。前期在浮珠材料的探究方面，采用硼硅酸钠、粉煤灰作为浮选载体对小球藻进行了浮选研究（Algal Research,60(2021):102479；环境污染与防治.2022,44(8):1035-1041.）；在浮珠与微藻细胞的粘附机理方面，采用XDLVO理论，解析了范德华作用、静电作用、路易斯酸碱作用与相界面作用距离之间的变化关系（[J/OL].环境工程：1-12[2023-02-22].）。依托以上研究成果研发的浮珠浮选采收新技术，属于微藻采收领域中的前沿技术。

文豪，地球与环境学院讲师，博士，硕士生导师，长期从事微藻采收领域的研究。先后承担陕西省自然科学基金面上项目1项，教育部中央高校基本科研项目2项，安徽省自然科学青年基金1项，安徽省教育厅自然科学重点项目1项，在Bioresource Technology、Science of the Total Environment、Bioprocess and biosystem engineering等期刊发表学术论文10余篇，授权发明专利6项。