于2010年立項、2011年啟動的我國微藻能源方向的首個國家重點基礎研究發展計劃(“973計劃”)項目“微藻能源規模化制備的科學基礎”，于2011年2月19日在浙江省嘉興市嘉興科技城正式啟動。該項目由華東理工大學、中國海洋大學、南京工業大學、北京化工大學、中國科學院海洋研究所、中國石油大學(北京)、中國科學院天津工業生物技術研究所、中國科學院過程工程研究所、中國科學院遺傳與發育生物學研究所、華南理工大學、廈門大學、中國科學院水生生物研究所和江西新大澤實業集團有限公司等單位聯合組織實施。該項目的依托部門是上海市科學技術委員會，依托單位是華東理工大學，華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室李元廣教授為該“973”項目的首席科學家。

資源、能源和環境是當前人類社會發展急需解決的三大難題。而我國能源短缺形勢嚴峻，石油等化石能源儲備嚴重不足，遠遠不能滿足經濟和社會高速發展的需要，迫切需要從戰略角度發展新的可再生能源。受技術和資源等因素限制，核能、風能、潮汐能以及太陽能等可再生能源，還無法替代石油等傳統化石能源，且液體燃料仍具有不可替代性。近年來，作為液體燃料之一的生物柴油，已成為國際上發展最快、應用最廣的生物能源產品之一，是國際上可再生能源的新生力量，因其可直接利用現有發動機及加油站等設施，且對環境友好(N、S含量低)，同時其熱值接近化石柴油，因而發展迅猛，應用范圍不斷擴大，在柴油市場所占比例穩步上升，但原料不足是限制國內外生物柴油大規模發展的重要瓶頸。

目前，生產生物柴油所用原料均靠種植油料植物，棕櫚樹、麻風樹、油菜等。由于油料植物的油脂面積產率不高，大力發展生物柴油必然要占用大量耕地，影響糧食生產。而微藻種類繁多、分布廣、繁殖快，是最簡單、最古老的低等植物，它可直接利用陽光、CO2及N/P等簡單營養物質快速生長并在胞內合成大量油脂(主要是甘油三酯)，為生物柴油生產提供新的油脂資源；同時可以利用我國廣闊的鹽堿荒地等非耕土地，孕育一條生物柴油開發的新途徑，必將在我國能源供給和國家安全保障、低碳經濟與節能減排的發展以及緩解生物能源發展中存在的“與人爭糧、爭地和爭水”矛盾等方面產生重大影響，是國民經濟和社會可持續發展的客觀要求，微藻能源的發展非常必要，十分緊迫。

微藻能源雖然發展前景廣闊、優勢獨特，已獲國內外公認，但迄今為止世界各國在該領域的研發工作還停留在實驗研究和中試論證的起步階段，均遇到技術不成熟而導致成本高這一瓶頸，因而微藻能源在全球尚未實現規模化制備且基礎研究薄弱。如果我國能在國際上率先探明微藻能源規模化制備中的關鍵科學問題，并據此開發出低成本的微藻能源規模化制備技術，無疑將可在國際上占領微藻能源開發制高點，握住未來經濟社會持續發展的主動權。

“973”項目“微藻能源規模化制備的科學基礎”，將以推動微藻能源規模化制備中核心技術的重大突破為目標，以能源微藻戶外大規模培養的實際條件為背景，以提高微藻能源規模化制備系統中各單元的效率為主線，研究從藻種選育到微藻能源規模化制備系統構建過程中亟待解決的生物學及工程學方面的3個關鍵科學問題---“能源微藻胞內代謝及油脂合成與積累的系統生物學機制”、“能源微藻規模化光自養培養的物質和能量轉化及環境調控規律”和“微藻能源規模化加工及系統集成優化原理”。

圍繞上述3個關鍵科學問題，本項目擬從胞內代謝認知、規模培養、能源產品加工與系統集成優化三個層面進行系統深入的研究。第一個層面是以藻種選育及細胞本身基礎代謝規律與調控機制發現為主要研究內容；第二個層面是從規模培養角度，研究微藻細胞對環境響應與調控機制、光生物反應器設計原理和放大規律、能源微藻光自養培養工藝優化及放大方法；第三個層面主要是從藻細胞采收、油脂提取、生物柴油制備、非油脂組分綜合利用等能源微藻加工及培養與加工系統集成優化角度，挖掘提高效率的原理和方法。

該“973”項目包括“能源微藻優良藻種(株)選育原理與綜合評價體系”、“能源微藻光合固碳和油脂積累的代謝網絡及系統生物學研究”、“基于光照方向混合及光衰減特性的光生物反應器設計與放大原理”、“能源微藻規模化光自養培養過程的環境響應、優化及放大原理”、“能源微藻采收、油脂提取及生物柴油制備原理與方法”和“非油脂組分資源化利用優化及微藻能源規模化系統集成”等 6個課題。

本項目具有鮮明的生物學和工程學交叉特色及基礎研究、應用基礎研究與技術應用密切結合的特色，預期于2015年實現微藻能源規模化制備中的關鍵科學問題的重大突破，為產業化技術瓶頸的突破提供創新的源泉，完成以下目標：挖掘能源微藻優良藻種(株)選育原理，建立能源微藻藻種綜合評價體系及適合于我國國情的可規模化培養的能源微藻藻種資源庫；揭示能源微藻光能轉化、光合固碳及油脂高效合成的機制；闡明光生物反應器設計、優化與放大原理，以及能源微藻光自養培養工藝優化及放大原理；闡明微藻細胞特性對能源微藻加工過程影響規律以及加工工藝優化原理，構建微藻能源規模化制備的集成系統，對其進行系統優化，明晰微藻能源規模化過程中的關鍵環節和具體的技術瓶頸，獲得微藻能源產業化所需的技術、經濟及環境評價指標，以推進我國微藻能源的規模化進程。