在廈門海邊的實驗室里，一小盆藍(lán)綠色的螺旋藻正在特殊裝置中輕輕 “翻滾”—— 它們不僅是能做成保健品的營養(yǎng)寶庫，更是捕獲二氧化碳、生產(chǎn)生物燃料的 “綠色能手”。但想讓這些微小生命高效生長，過去一直有個棘手的難題：養(yǎng)它們的 “房子” 總是顧此失彼。
廈門大學(xué)碳中和創(chuàng)新研究中心朱陳霸團(tuán)隊最近找到了解決方案，他們發(fā)明的 “新型變頻混合技術(shù)”，就像給螺旋藻的 “養(yǎng)殖場” 裝了智能大腦，既能讓每顆藻細(xì)胞都 “吃飽喝足曬到太陽”，還能省下近三成電費(fèi)。
傳統(tǒng) “養(yǎng)殖場” 的三大煩惱
螺旋藻的理想 “居所” 叫薄層噴泉光生物反應(yīng)器（TLF-PBR），長得像個圓形的淺盤，通過頂部裝置把藻液噴成薄幕，讓它們充分接觸陽光和營養(yǎng)。但這種 “房子” 用了幾十年，問題越來越明顯：
一是藻細(xì)胞 “吃不均”。固定的噴灑半徑就像灑水壺只澆中間，盤邊的藻細(xì)胞喝不到營養(yǎng)液，中間的卻擠破頭，有的餓肚子有的 “消化不良”。
二是電費(fèi)高得心疼。為了讓藻液灑遍整個盤子，裝置得一直大功率運(yùn)轉(zhuǎn)，哪怕藻還沒長多少，電閘也不敢拉，白白浪費(fèi)不少電。
三是想擴(kuò)建難上天。盤子做大一倍，固定噴灑范圍根本覆蓋不了，只能多裝幾個噴頭，成本和能耗跟著翻倍，規(guī)?；B(yǎng)殖成了奢望。
這些問題讓螺旋藻的產(chǎn)量一直上不去，成本也降不下來，明明是潛力巨大的 “綠色資源”，卻難走進(jìn)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
給反應(yīng)器裝個 “智能調(diào)節(jié)旋鈕”
朱陳霸團(tuán)隊的新思路很簡單：既然固定半徑不行，那就讓它 “動起來”。他們給反應(yīng)器加了一套 “變頻混合系統(tǒng)”，核心就是兩個關(guān)鍵設(shè)計：
可伸縮的 “灑水壺”。噴頭不再固定角度，能像掃地機(jī)器人一樣自動調(diào)節(jié)噴灑范圍，來回掃動覆蓋整個圓盤，盤邊的藻細(xì)胞再也不用 “等飯吃”。
會看情況的 “省電開關(guān)”。系統(tǒng)裝了傳感器，能實時 “觀察” 藻細(xì)胞的密度 —— 剛接種時藻少，就調(diào)低功率省點電；等藻長得密密麻麻，再加大功率保證混合均勻，避免了 “大馬拉小車” 的浪費(fèi)。
就像家里的變頻空調(diào)，根據(jù)室溫自動調(diào)功率，舒服又省電。這套系統(tǒng)讓反應(yīng)器從 “傻大黑粗” 的老設(shè)備，變成了精打細(xì)算的 “智能管家”。
小藻池里的大變化
實驗室里的對比實驗，把這項技術(shù)的優(yōu)勢展現(xiàn)得明明白白。
在 50 厘米直徑的 “小盤子” 里，用了新技術(shù)后，螺旋藻的產(chǎn)量最高比老方法多了 40%，相當(dāng)于原來種 10 斤的地方，現(xiàn)在能收 14 斤。更驚喜的是，電費(fèi)還降了 27.73%，算下來每斤藻的能源成本少了近三分之一。其中 2.5 厘米噴灑高度時，一天一平方米能收 36.3 克藻，比行業(yè)平均水平高了一大截。
更關(guān)鍵的是放大測試：把盤子擴(kuò)大到 150 厘米（差不多一張圓桌大小），按老辦法早就亂了套，但新技術(shù)的噴頭來回一掃，藻液照樣灑得均勻。最終螺旋藻細(xì)胞密度達(dá)到 5.42 克 / 升，比對照組高 28%；一天一平方米能收 30.2 克，電費(fèi)還省了 20.8%。
這意味著，以后建大規(guī)模的螺旋藻養(yǎng)殖場，不用再擔(dān)心 “一放大就失效”，成本和能耗都能控制住。
不止養(yǎng)藻，更是碳中和的 “好幫手”
這項技術(shù)的價值遠(yuǎn)不止提高螺旋藻產(chǎn)量。
螺旋藻是 “固碳高手”，每生長 1 公斤就能吸收 1.8 公斤二氧化碳。新技術(shù)讓 150 厘米的反應(yīng)器一年能多固碳 30%，相當(dāng)于給工廠的煙囪裝了個高效 “吸碳器”，還能把碳變成有價值的藻產(chǎn)品，一舉兩得。
在能源領(lǐng)域，螺旋藻能提煉生物柴油，但過去高能耗讓它比石油還貴?，F(xiàn)在產(chǎn)量升、能耗降，生物柴油的成本能降 25%-30%，說不定以后我們加的汽油里，就有這些微藻的貢獻(xiàn)。
未來，這項技術(shù)還能用來養(yǎng)小球藻、杜氏鹽藻等其他微藻，做成保健品、飼料甚至生物塑料，真正把 “水中綠金” 的價值發(fā)揮到極致。
從實驗室的小圓盤到未來的大規(guī)模養(yǎng)殖場，廈大的這項技術(shù)不僅讓螺旋藻 “住得更舒服”，更給碳中和與新能源開發(fā)提供了一條接地氣的新路徑 —— 原來解決能源危機(jī)和氣候問題，可能就藏在這些微小生命的 “智能居所” 里。
原文及鏈接：Enhancing Energy Utilization and Production Efficiency of Spirulina sp. in a Thin-Layer Fountain Photobioreactor Using a Novel Variable-Frequency Mixing Technology
