[發明專利]一種利用微藻同步產油、固碳、脫硫、除硝的方法和裝置有效
| 申請號： | 201510996246.3 | 申請日： | 2015-12-25 |
| 公開（公告）號： | CN105483013B | 公開（公告）日： | 2019-10-08 |
| 發明（設計）人： | 李夜光;杜奎;梁芳;溫小斌;耿亞洪 | 申請（專利權）人： | 中國科學院武漢植物園 |
| 主分類號： | C12N1/12 | 分類號： | C12N1/12;C12P7/64;C12M1/38;C12M1/36;C12M1/34;C12M1/04;C12M1/02;C12M1/00;B01D53/84;B01D53/60;B01D53/62;C12R1/89 |
| 代理公司： | 武漢宇晨專利事務所 42001 | 代理人： | 王敏鋒 |
| 地址： | 430074 湖*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 利用 同步 產油 固碳 脫硫 方法 裝置 | ||
本發明公開了一種利用微藻同步產油、固碳、脫硫、除硝的方法，包括如下步驟：1、微藻藻種的選擇；2、配制微藻培養基：3、光生物反應器的消毒；4、微藻的接種；5微藻的培養；6、微藻的收獲。該裝置包括光生物反應器、光照系統、溫控系統、pH和煙道氣控制系統、交流電源、電源總開關，各系統與光生物反應器相互配合，該裝置是專門針對該方法設計的，該方法依托該裝置。該方法直接利用煙道氣培養產油微藻，在獲得微藻油脂(微藻生物柴油的原料)的同時實現煙道氣CO2的生物固定、硫氧化物(主要是二氧化硫SO2)和氮氧化物(主要是一氧化氮NO)脫除。該裝置結構合理，自動控制煙道氣的通入和關閉，對煙道氣中CO2、SO2和NO的去除效率高。
技術領域
本發明涉及生物能源和環境保護技術領域，具體涉及一種利用微藻同步產油、固碳、脫硫、除硝的方法，還涉及一種利用微藻同步產油、固碳、脫硫、除硝的裝置。該方法和裝置利用含有二氧化碳(CO2)、氮氧化物(主要是一氧化氮NO)和硫氧化物(主要是二氧化硫SO2)的煙道氣培養產油微藻，產油微藻利用煙道氣中的二氧化碳為碳源、氮氧化物為氮源、硫氧化物為硫源生長繁殖，在細胞中積累總脂，實現同步產油、固碳、脫硫和除硝。
背景技術
當今社會經濟發展所需的能源主要依靠傳統化石能源，這些化石能源不但不可再生，其燃燒會釋放大量溫室氣體和大氣污染物。作為第三代生物質能源的典型代表，微藻生物柴油是最有潛力代替傳統化石燃料解決交通運輸燃油問題的可再生生物能源(Chisti,Y.2008.Trends in Biotechnology,26,126-131)。目前，產油微藻培養成本居高不下，是制約微藻生物柴油產業化的重要因素(Harun et al.,2011.Biomass&Bioenergy,35,741-747；Sheng et al.,2011.Bioresource Technology,102,11218-11225)。
微藻干重的50％左右是由碳元素組成的，微藻培養的碳源成本占原料成本的60％以上。利用煙道氣中的CO2為碳源培養產油微藻，已經成為微藻生物柴油研發的重要指導思想之一(Kumar et al.,2010.Trends Biotechnol,28,371-380；Yen et al.,2015.Biotechnology Journal,10,829-839；梅洪等，2008.武漢植物學研究，26,650-660)。燃煤和燃油煙道氣中除了含有約10～15％(v/v)的CO2外，還含有0.01～0.03％SOx(以SO2為主)和0.01～0.05％NOx(以NO為主)等大氣污染物(Van Den Hende et al.,2012.Biotechnology Advances,30,1405-1424)。盡管微藻培養系統具有吸收和轉化CO2、SO2和NO的途徑(Liang et al.,2014.Chinese Journal of Oceanology and Limnology,32,1288-1296；Van Den Hende et al.,2012.Biotechnol Adv,30,1405-1424)，但眾多研究表明，煙道氣中的SO2和NO會抑制微藻的生長(Lara-Gil et al.,2014.Journal ofApplied Phycology,26,357-368；Lee et al.,2002.Bioresource Technology,82,1-4；Negoro et al.,1991.Applied Biochemistry and Biotechnology,28-29,877-886)，原因在于煙道氣溶解于水溶液中易導致基質酸化和HSO3-/SO32-積累(Jiang et al.,2013.Bioresource Technology,128,359-64；Van Den Hende et al.,2012.Biotechnology Advances,30,1405-1424)。一般認為，微藻只能利用無硫無氮或脫硫除硝的煙道氣進行生長(Praveenkumar et al.,2014.Bioresource Technology,171,500-505；Zhu et al.,2014.Bioresource Technology,174,53-59)，或者在低濃度的SO2和NO(≤0.01％，v/v)條件下生長(Jiang et al.,2013.Bioresource Technology,128,359-64；Kao et al.,2014.Bioresource Technology,166,485-493；Praveenkumar et al.,2014.Bioprocess and Biosystems Engineering,37,2083-2094)。煙道氣經過物理和化學脫硫除硝后再用于產油微藻培養，是工業廢氣脫硫除硝排放的老路，不能充分實現工業廢氣培養產油微藻的經濟效益和環境效益。如果直接利用煙道氣培養產油微藻，不僅能降低微藻生物柴油的原料成本，還能減少溫室氣體和污染氣體的排放，克服工業廢氣脫硫、除硝(物理、化學方法)設備投資和運行成本高，且產生次生污染物的缺點，發揮微藻生物柴油的環境效益，對于推動微藻生物柴油產業化進程具有重要意義，但目前尚未見利用微藻同步產油、固碳、脫硫、除硝的報道。
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