[發明專利]一種利用微藻直接捕集煙道氣二氧化碳并進行利用的方法

在審

• 申請號: 202310258672.1
• 申請日: 2023-03-17
• 公開（公告）號: CN116179611A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 焦建;李彤
• 申請（專利權）人: 德和（上海）生物研發有限公司
• 主分類號: C12P5/02
• 分類號: C12P5/02;H02J3/28;B01D53/84;B01D53/62;C12R1/01;C12R1/89
• 代理公司: 南京國潤知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32696
• 代理人: 婁飛

本發明公開了一種利用微藻直接捕集煙道氣二氧化碳并進行利用的方法，涉及微藻培養技術領域，本發明給出了一種利用能在極端堿性環境下進行光合自養生長的微藻，以及高堿度的培養基，直接捕集固定煙道氣中二氧化碳的方法，本發明利用微藻光合自養所產生的部分生物質進行厭氧發酵產生甲烷，利用產生的甲烷發電，產生的電力用于向培養基中輸送煙氣以及低光或無光時的補光，系統能夠24小時不間斷進行碳捕集及生物質的生產，滿足電廠等24小時不間斷運行碳排放源的固碳需求，本發明所述的技術方案形成了完整的碳捕集－循環系統，并且能夠達成24小時不間斷的高效率碳捕集與可再利用的微藻生物質生產。

技術領域

本發明涉及微藻培養技術領域，尤其涉及一種利用微藻直接捕集煙道氣二氧化碳并進行利用的方法。

背景技術

全球變暖帶來的巨大環境問題是人類未來可持續發展，乃至生存面臨的巨大挑戰。全球變暖主要是由人為大量排放二氧化碳所導致的。因此，二氧化碳的減排已經成為了各個行業生產中的一個核心關注點。針對碳減排，目前已經開發了多種技術，例如化學吸附減排技術以及礦物碳化。現存的碳減排技術有各自的優點，但是由于它們的運行成本高，同時，還需要外部為其運轉提供能源，雖然能做到碳捕集，但是很難達成真正意義上的碳負、閉環碳循環，更無法大規模利用被捕集的碳。

近些年來，鑒于其較高的可行性、反應速率快、捕集率極高等優點，基于NaOH等強堿作為吸附劑的碳捕集技術得到行業的重視，但是此類技術需要耗費大量的能源來再生吸附劑，例如碳酸鹽需要加熱到900℃才能將二氧化碳分離。相比之下，微藻能夠在常溫常壓的條件下快速將碳從碳酸鹽上解離，產生二氧化碳，同時直接利用解離下來的二氧化碳通過光合自養進行生長。微藻不但具有高于高等植物數十倍的光合作用效率及生長速率，還能夠產生并積累油脂、蛋白質、色素等高價值的物質。因此，微藻被公認為是用于碳減排和生物質能源生產最有潛力的生物，現存技術雖能利用微藻生物質達成二氧化碳的吸收，但其運行成本較高，同時還需要補充外部能源，因此很難進行大規模應用。點碳排放源，例如火電廠、煤化工廠、煉油廠、水泥廠、冶煉廠乃至發酵設施都會排出含有高濃度二氧化碳的廢氣（以下統稱為煙道氣），且煙道氣中的二氧化碳濃度高。微藻生長雖然需要二氧化碳等無機碳作為碳源，但使用一般的培養方法，鑒于氣水相之間物質轉化速率的限制，微藻并不能完全吸收煙道氣中的高濃度二氧化碳，其吸收率一般不超過30%。同時，若使用現存的微藻培養方法，若直接通入煙道氣，煙道氣中所含的氮氧化物及硫氧化物會形成硝酸和硫酸，降低培養基的pH值，對微藻的生長造成不利的影響；此外，煙道氣中所含的煙塵中含有重金屬等污染物質，直接用于微藻養殖會導致微藻生物質的污染，使其失去再次利用的價值。

中國專利CN111151119A給出了一種利用堿性培養基及耐堿微藻吸附空氣中二氧化碳的技術方案。但是上述技術方案在實際操作中存在很多問題，首先空氣中的二氧化碳含量低，導致上述技術方案中的生產效率低，同時需要極大的占地面積才可實現一個點碳排放源的二氧化碳排放量的中和，以煤電廠為例，CN111151119A中所述方案需要10000000倍的排放源占地面積才可達成中和，此外上述方案使用潮汐波浪能進行空氣壓縮，僅適合在沿海地區進行建設，而我國沿海地區土地多為富饒的耕地，因此使用其方案需要占用大量耕地，而若在海面上使用漂浮式反應器，整套系統又很容易遭受氣候災害的影響，同時如此大面積的覆蓋海面將對海洋生態系統產生不可預知的影響。

發明內容

本發明技術方案針對現有技術解決方案過于單一的技術問題，提供了顯著不同于現有技術的解決方案，本發明實施例提供一種利用微藻直接捕集煙道氣二氧化碳并進行利用的方法，以解決現有的堿性化學吸附與微藻固碳技術的不足技術問題。

本發明實施例采用下述技術方案：一種利用微藻直接捕集煙道氣二氧化碳并進行利用的方法，包括以下步驟；