综述：微藻：通往绿色可持续未来的 promising solutions（有前景的解决方案）

这篇综述系统阐述了微藻（Microalgae）作为可再生生物能源在实现碳中和（CO2 sequestration）中的多重应用价值，涵盖生物燃料（Biofuels）生产、废水处理、高值化合物（如PUFA、类胡萝卜素）开发等方向，特别强调了CRISPR-Cas9基因编辑和人工智能（AI）优化在提升微藻产业化潜力中的重要作用。

　　

微藻作为光合微生物的代表，凭借其卓越的环境适应性和代谢多样性，正在重塑可持续生产的未来图景。这类直径仅2-10μm的微型生物工厂，包含小球藻（Chlorella vulgaris）、螺旋藻（Spirulina）等明星菌株，其细胞内的脂质含量可达干重的75%，为生物柴油生产提供了理想原料。

在能源开发领域，微藻生物燃料展现出突破性的技术路径。通过优化光生物反应器（PBR）参数——包括pH 9-10、30°C恒温、200 L/min通气量等条件，Chlorella vulgaris能实现3.43 g/L的 biomass 产量。更令人振奋的是，采用CRISPR-Cas9基因编辑技术可定向提升藻株的脂质积累能力，而石墨烯纳米片（100 ppm）的添加则能显著改善燃料燃烧特性。除传统生物柴油外，微藻碳水化合物转化沼气（Biogas）的技术路线也日趋成熟。

突破性的培养策略正在改写产业规则。Chlorella sorokiniana GT-1通过异养培养在7.5L发酵罐中创下271 g/L的超高细胞密度，这相当于传统农业作物单位面积产量的30倍。而极端环境藻株（如Golenkinia）的发掘，更将培养场景拓展至校园废水等非常规介质。

微藻的"全株利用"模式正在形成闭环经济。在强光与UV-A辐射协同作用下，藻体可积累35.3%的脂质（富含α-亚麻酸C18:3）和2.75 mg/g的类胡萝卜素。这些产物经转化可制成Dermochlorella抗皱护肤品或Pepha-Tight皮肤紧致剂。在食品领域，Arthrospira platensis等藻株的蛋白质消化率媲美传统饲料，而DHA、EPA等ω-3脂肪酸含量更超越深海鱼类。

环境治理方面，微藻展现出"一石三鸟"的生态效益。其废水处理系统能同步实现氮磷去除（氮清除效率达90%）、CO₂固定（每吨 biomass 吸收1.8吨CO₂）和EC污染物降解。AI驱动的决策树模型已成功优化出11组 Trebouxiophyceae 藻株的最佳除氮参数组合。

在陆地生态修复中，微藻分泌的胞外聚合物（EPS）可形成 biological soil crusts（BSCs），这种生物结皮既能固定沙尘（MODS抑尘剂表面张力比SDBS低32%），又能活化土壤磷素（对PO₄^-的吸收效率达85%）。不过开放培养系统潜在的生物气溶胶风险（如空调灰尘中检出藻类）仍需通过工程控制加以防范。

当前研究前沿正朝着多组学指导的精准设计迈进。通过整合基因组学鉴定的胁迫响应通路与蛋白质组学揭示的代谢网络，配合AI算法对1,000L级反应器的动态优化，微藻产业化成本有望降低60%。这种"能源-环境-健康"三位一体的发展模式，或将重新定义绿色制造的范式。