由于石油的日益枯竭,越来越多的研究者认为生物质能源会代替化石能源。与其它产油作物相比,微藻在生产生物柴油方面具有更多的优势,但由于其成本较高,很难应用于大规模生产。目前上游培养中微藻单位产油率较低、二氧化碳供应成本高以及下游阶段油脂提取、生物柴油转化和处理废水废渣带来的成本都很高。针对这些问题,本文提出了碳酸盐辅助生物柴油生产及固碳循环培养微藻的总体思路,并对其可行性进行了探索和验证。首先,在整个培养体系中,采用Na HCO₃代替传统二氧化碳的补碳方式进行富油新绿藻的培养,以降低培养成本。为了提高微藻的单位体积油脂产量,利用Plackett–Burman试验筛选对该藻生长和油脂积累有显著影响的因子为ZnSO₄·7H₂O、MgSO₄·7H₂O EDTA-2Na和NaNO₃,之后利用中心合成实验对这些显著因子进行了优化,确定了0.007mM ZnSO₄·7H₂O、0.74 mM MgSO₄·7H₂O、2.88 mg/L EDTA-2Na及3.98 mM Na NO₃为最优条件。采用优化条件培养富油新绿藻,获得的干重最大值为1.73 g/L,总脂肪酸含量最高值为23.4%（DCW）。其次,油脂提取方面直接以湿藻为原料,用离子液体和碳酸盐混合破壁,并利用乙醇/Na₂CO₃体系进行双水相萃取,得到上相为生物柴油。最终得出Na₂CO₃/H₂O（w/w）为1:3、DBU（1,8-二氮杂二环十一烯-7-烯）/H₂O（w/w）为1:7.5、反应时间为100 min、反应温度为90℃及乙醇浓度在体系中为9%（w/w）时,脂肪酸的分配系数和脂质回收率最高,分别达到96.7和97.9%。同时在乙醇/Na₂CO₃双水相体系中,叶绿素、蛋白质同样具有较高的回收率。采用该法对富油新绿藻油进行油脂提取获得的生物柴油生产效率为20.3 mg/g DCW,是索式法的1.3倍,说明该工艺可以有效地对微藻进行破壁及油脂的提取。最后,通过添加不同体积比例的萃取体系中的下相对富油新绿藻进行培养,最终发现该藻在添加体积比为4%的混合培养基中,干重可达到1.88 g/L,总脂肪酸单位体积产量最高,可达到0.35 g/L,该值高于同等条件下采用新鲜培养基培养出的微藻的单位体积油脂产量。同时向新鲜培养基中加入体积比为4%的萃取体系中的下相能实现产出废水的完全循环利用。