[發(fā)明專(zhuān)利]暗周期間歇通氣的封閉式微藻培養(yǎng)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410157584.3
• 申請(qǐng)日: 2014-04-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103911290A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李旭;章表明;朱希坤;李海龍;王大志;孫鴻曼
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 沈陽(yáng)化工研究院有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C12N1/12
• 分類(lèi)號(hào): C12N1/12
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 宋鷹武;沈祖鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物能源領(lǐng)域，尤其涉及在暗周期采用間歇通氣的封閉式微藻培養(yǎng)技術(shù)。

背景技術(shù)

在化石能源日益枯竭、全球氣候變暖的背景下，開(kāi)展節(jié)能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，開(kāi)發(fā)可再生能源，是今后科技與社會(huì)發(fā)展的重要方向。國(guó)內(nèi)外許多研究者早已將目光投向了環(huán)境友好可再生能源，以替代化石能源。開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能源是解決能源問(wèn)題的有效途徑。

在諸多生物質(zhì)能源中，微藻因其突出的優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是一種極具潛力的生物燃料原料，日益受到人們的青睞。美國(guó)、西歐、澳洲、日本和南非的政府和企業(yè)，也都投入了大量資金進(jìn)行產(chǎn)油微藻的開(kāi)發(fā)。其優(yōu)點(diǎn)具體包括：微藻細(xì)胞增殖快、培養(yǎng)周期短、生物質(zhì)產(chǎn)量高、所產(chǎn)油脂成分與植物油類(lèi)似；且微藻富含大量蛋白質(zhì)、多糖、色素和油脂等物質(zhì)，可以廣泛應(yīng)用于飼料、食品、醫(yī)藥保健品、化妝品和可再生燃料等領(lǐng)域；可利用的培養(yǎng)基來(lái)源廣泛，生長(zhǎng)過(guò)程中可以固定二氧化碳；可利用鹽堿地、沙漠和海域養(yǎng)殖，不與糧爭(zhēng)地，不與人爭(zhēng)糧，也可利用城市生活污水和工業(yè)廢水等養(yǎng)殖，有利于環(huán)境治理。

微藻生物柴油的技術(shù)手段在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)被打通，但目前生產(chǎn)成本問(wèn)題制約了微藻生物柴油的商業(yè)化。微藻生物質(zhì)的獲得是微藻生物能源成本的主要構(gòu)成部分，因此降低微藻培養(yǎng)成本是推進(jìn)其商業(yè)化進(jìn)程的關(guān)鍵途徑。

微藻培養(yǎng)可分為敞開(kāi)式和封閉式兩種。敞開(kāi)式微藻培養(yǎng)方式已普遍應(yīng)用于商業(yè)化的微藻大規(guī)模培養(yǎng)中，但其局限性在于僅有少數(shù)幾種微藻能夠采用敞開(kāi)式培養(yǎng)。對(duì)于要求溫和培養(yǎng)條件、種群競(jìng)爭(zhēng)能力較弱的微藻，只能采用封閉式光生物反應(yīng)器培養(yǎng)；對(duì)于高衛(wèi)生要求的微藻產(chǎn)品生產(chǎn)以及基因工程微藻都必須采用封閉式光生物反應(yīng)器培養(yǎng)。

與開(kāi)放式光生物反應(yīng)器相比，封閉式光生物反應(yīng)器具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）無(wú)污染，能實(shí)現(xiàn)單種和純種培養(yǎng)；（2）培養(yǎng)條件易于控制；（3）培養(yǎng)密度高，易收獲；（4）適合于所有微藻的光自養(yǎng)培養(yǎng)，尤其適合于微藻代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)；（5）有較高的光照面積與培養(yǎng)體積之比，光能和二氧化碳利用率較高；等等。因此，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)微藻的封閉式光生物反應(yīng)器培養(yǎng)的研制和開(kāi)發(fā)利用較快，已實(shí)現(xiàn)了高密度商業(yè)化培養(yǎng)。

目前封閉式光生物反應(yīng)器有：管道式、平板式、柱狀氣升式、攪拌式發(fā)酵罐、立式吊袋和浮式薄膜袋等。并且國(guó)內(nèi)外對(duì)微藻封閉式光生物反應(yīng)器培養(yǎng)的研發(fā)，主要集中在反應(yīng)器自身的設(shè)計(jì)和性能的優(yōu)化，在微藻培養(yǎng)工藝方面的研發(fā)卻很少。

CN201110112849.4公開(kāi)了一種微藻養(yǎng)殖封閉式反應(yīng)器，該反應(yīng)器可呈多層三維立體，內(nèi)設(shè)循環(huán)隔板和環(huán)狀通道，采用亞克力透明膠或玻璃制作。該專(zhuān)利著重解決了三個(gè)方面的問(wèn)題：光源全方位補(bǔ)充；使藻液循環(huán)流動(dòng)更趨合理，同時(shí)補(bǔ)充藻類(lèi)所需的CO₂；解決了在最短時(shí)間內(nèi)維修、拆卸等方面的問(wèn)題。

此外，CN200910047898.7公開(kāi)一種曝氣式光生物反應(yīng)器及其應(yīng)用方法，結(jié)合了開(kāi)放式和封閉式反應(yīng)器的各自優(yōu)點(diǎn)；CN200920029774.1公開(kāi)一種氣升式光生物反應(yīng)器；CN201020282646.0公開(kāi)一種多組鼓泡式光生物反應(yīng)器；CN201110130733.3公開(kāi)一種封閉式灌流式光生物反應(yīng)器；CN200810039168.8公開(kāi)一種氣推式光生物反應(yīng)器。

在采用封閉式光生物反應(yīng)器培養(yǎng)微藻時(shí)，通常向反應(yīng)器中連續(xù)通入空氣和二氧化碳的混合氣體。這樣可使微藻培養(yǎng)液混合更均勻，以便使藻細(xì)胞得到充分的光照；同時(shí)還可提供微藻生長(zhǎng)所需的二氧化碳；以及解析出微藻在光照期產(chǎn)生的氧氣，補(bǔ)充在微藻培養(yǎng)暗周期微藻呼吸作用所需的溶解氧。這樣雖然可以得到較大的微藻生物量，但也消耗了大量的動(dòng)力能源，提高了微藻的生產(chǎn)成本。

可見(jiàn)，還需要開(kāi)發(fā)一種新的微藻培養(yǎng)方式，以降低封閉式微藻培養(yǎng)的成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)中的封閉式微藻培養(yǎng)方法，以降低能耗，降低微藻培養(yǎng)的成本。

本發(fā)明的技術(shù)方案為一種暗周期間歇通氣的封閉式微藻培養(yǎng)方法，包括在微藻培養(yǎng)的光周期和暗周期期間向氣升式光生物反應(yīng)器中通入氣體，其特征在于，在所述光周期采用連續(xù)通氣，并且在所述暗周期采用間歇通氣。

一些實(shí)施例中，每24小時(shí)的光暗周期內(nèi)，所述光周期的時(shí)間可以為10至14小時(shí)。

一些實(shí)施例中，所述通氣速率可以為0.1至0.8vv^-1min^-1。

一些實(shí)施例中，所述光周期與所述暗周期期間，和/或所述連續(xù)通氣與所述間歇通氣可以具有相同或不同的通氣速率。