微藻固定燃烧烟气中CO2 的研究进展

空气中CO2浓度升高导致的气候变暖问题已经成为全球性的环境、科学、政治、经济问题。近年来,对可用于直接固定工业废气尤其是燃烧烟气中CO2的捕捉和封存 (CCS) 技术进行了广泛的研究。在这些技术中,微藻生物固定CO2是一种具有大规模应用前景和经济上可行的CCS技术。以下从藻种的筛选、烟气条件对微藻固定CO2的影响、高效光生物反应器的开发和微藻产物的利用等方面对微藻生物固定烟气中CO2的现状和发展以及作者所在实验室在这一领域的研究情况进行了分析和总结,最后对其技术前景进行了展望,以期对微藻固定燃烧烟气中CO     

微藻减排CO2制备生物柴油的研究进展

碳减排与可再生能源的开发利用是研究可持续发展的热点,而微藻在此方面具有巨大优势.利用微藻减排CO2合成生物柴油生产原料油脂,对于解决能源短缺和全球变暖具有重大战略意义.将碳减排与微藻生物柴油的制备方法相结合,对微藻转化CO2合成生物油脂的机制,微藻油脂积累的影响因素以及国内外在工业上的研究概况等方面进行综合归纳和评述,并对微藻生物油脂的发展前景进行了展望.     

微藻固碳技术研究现状及发展思路

人类工农业生产造成大量CO2的排放,特别是化石原料的大量使用,使大气中CO2浓度升高,产生温室效应.采用微藻固碳技术对集中排放的CO2进行合理利用,是一个实现碳减排和碳循环的可行方法.如何经济合理的实现该技术的产业化成为关键.文章对微藻固碳技术的研究现状进行了归纳分析,并对微藻固定CO2技术的发展及产业化前景进行了探讨.     

耦合二氧化碳减排的微藻产业化培养技术

[目的]建立耦合CO2减排的微藻培养技术,在减排CO2的同时,有效降低微藻产业化生产的成本.[方法]以两种微藻所具有的pH快速漂移与高碱适应特性为原理,通过CO2防逸罩简易装备的设计和构建,建立二氧化碳减排技术.[结果]将该技术应用于微藻培养,在嗜碱绿球藻MC-1的CO2减排小试培养中,CO2防逸罩的安装使得通入培养物后全部逸出的CO2被碱性藻液完全吸收,在海水钝顶螺旋藻新藻株(HS331)的工厂化中试培养中,其平均产率达9.54g/( m2· d1),碳源成本降低了57％,并有效避免了碳酸根离子导致的海水钙镁离子沉淀的产生 ;将该技术进一步应用到螺旋藻产业化培养,在保证获得高质量产品的同时,其年产量提高了20％,每年NaHCO3用量减少了66％,碳源成本减少了58％,年减排CO2量约45吨.[结论]本研究实现了CO2减排技术在螺旋藻产业化培养中的应用,有效降低了螺旋藻生产成本,为建立产业化的C02减排新技术奠定了重要的理论与技术基础.     

二氧化碳减排产柴油微藻培养体系研究进展

污水资源化、二氧化碳减排及微藻生物柴油是当前能源与环境领域的前沿课题。以下围绕污水及烟道气资源化培养产油微藻的培养体系,就藻种、营养条件、培养方式、培养环境及微藻生物反应器等影响产油微藻培养的因素研究进展进行了综述。在综述的基础上提出：由于微藻具有特殊营养方式,通过藻种筛选、微藻营养条件和培养环境的优化以及高效光生物反应器和生产工艺等的创新,可利用污水进行产油微藻生产,以获得生物柴油等高附加值产品,实现微藻生物能源、污水资源化处理和CO2减排三者高度耦合的产油微藻生产体系,从而减少微藻培养费用及污水处理费用,因此,该体系具有重要的环境、社会、经济价值和商业化应用前景。     

微藻生物技术在碳中和的应用与展望

碳中和是指CO2"零排放",在一段时间内通过节能减排、增加碳汇等途径,抵消各类活动所产生的CO2的排放.微藻是含有叶绿素a的原生生物,可以利用太阳能通过浓缩机制(CCM)进行光合作用高效固定CO2、通过异养同化作用转化固定有机碳.微藻生物质可转化为生物燃料、生物材料及生物肥料等,实现对传统化石燃料、塑料及化肥等的替代....     

微藻生物能源的产业化进程及其在CO2减排中的应用进展

基于微藻能源的第三代生物燃料,是一种通过微藻的光合作用积累生物量和油脂而获得的新型清洁生物能源。微藻是由阳光驱动的细胞工厂,它可以在常温常压下实现对CO2的高效吸收,通过微藻细胞高效的光合作用,将光能转化为脂肪或淀粉等碳水化合物的化学能,并释放出O2。将就生物能源、微藻生物能源及其在CO2减排中的应用和产业化进程进行总结和展望。     

微藻采收方法的研究进展

微藻的生产过程可以实现能源生产、废水净化和CO2减排的高度耦合,在能源危机日益紧张、环境问题日趋严峻的今天,微藻的开发利用具有重要的研究价值和经济、社会效益。制约微藻产业化的瓶颈问题是采收成本过高,一种经济合理的采收方法不但可以大大降低生产成本,还可以奠定微藻产业化发展的基础。本文对目前应用较为普遍的微藻采收方法进行了介绍,重点阐述了絮凝法采收微藻,以期对微藻的低成本高效率采收以及产业化发展提供帮助。     

利用烟道气培养微藻的机制与应用

微藻生物柴油是唯一有潜力代替传统化石燃料解决交通用油问题的可再生生物能源,但其产业化主要受到微藻培养高成本的制约。工业废气(烟道气)不仅含有大量CO2,还含有硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)。因此,利用烟道气培养产油微藻既可以降低微藻生物柴油的生产成本,又可以减少温室气体和污染气体的排放。综述了微藻液体悬浮培养系统吸收、转化CO2、SOX和NOx的机理和利用烟道气培养微藻的研究与实践,基于微藻细胞具有高效吸收、转化CO2、SO2和NOx的能力,提出了建立微藻产油、固碳、脱硫、除硝一体化模式来帮助解决当前能源和环境问题的设想。     

微藻生物固碳技术在“双碳”目标中的应用前景

微藻生长速度快、CO₂固定效率高,每生产1 t微藻生物质可固定1.83 t CO₂。同时,微藻还可将固定的CO₂转化为油脂、蛋白质、多糖、色素和不饱和脂肪酸等物质,能够实现CO₂的高值化利用。因此,微藻生物固碳技术在CO₂捕集和利用方面具有极大的发展潜能。本文首先阐述了高效固定CO₂藻株的选育、提高微藻生物固定CO₂的培养策略、微藻处理烟道气化合物技术、微藻高效培养光生物反应器的开发及新兴技术助力微藻碳减排等内容,再结合现阶段微藻生物固碳技术所面临的挑战,展望了微藻生物固定CO₂在“双碳”目标中的应用前景,以期为利用微藻高效固定CO₂、高值化利用CO₂提供参考,从而加速“双碳”目标的实现。     

富碳培养对海洋富油微藻油脂积累特性的影响

实验针对三株海洋富油微藻:球等鞭金藻（Isochrysis galbana CCMM5001）、一种等鞭金藻（Isochrysis sp. CCMM5002）和一种微拟球藻（Nannochloropsis sp. CCMM7001）,研究了它们在通入0.03%（空气）、5%、10%三个浓度CO2培养条件下的生长特性,同时考察了其总油脂及中性脂的累积情况。结果显示,富碳培养有利于这三株海洋微藻的生长,但最适生长的CO2浓度不同。球等鞭金藻（Isochrysis galbana CCMM5001）和等鞭金藻（Isochrysis sp. CCMM5002）在通入10% CO2时具有最大产率,分别达到（182.287.07） mg/（Ld）和（164.227.10） mg/（Ld）,而微拟球藻在通入5%时具有最大产率,达到（122.251.17） mg/（Ld）,随着CO2浓度的增加,三株海洋微藻的总脂含量和中性脂含量有明显提高。在通入10% CO2条件下,球等鞭金藻（Isochrysis galbana CCMM5001）、等鞭金藻（Isochrysis sp. CCMM5002）和微拟球藻（Nannochloropsis sp. CCMM7001）的总脂含量分别达到（45.154.03）%、（47.151.20）%和（41.201.69）%;从中性脂的累积规律来看,三株藻均在平台期的累积达到最大,脂肪酸分析结果表明三株藻种适合制备生物柴油的C14-C18系脂肪酸相对含量在不同CO2条件下基本保持不变,维持在90%左右。实验结果显示,研究的藻株作为富油高固碳优良藻株,具备用于海洋生物质能耦合CO2减排开发的潜力。       

微藻固定CO2研究进展

空气中CO2浓度升高所导致的温室效应已成为重大的环境问题,受到人们普遍关注.概述了高效固定CO2微藻藻种的筛选和培养方法,分析了微藻固定CO2的无机碳利用形式和浓缩机制,讨论了高效光生物反应器设计和运行目标,简要介绍了微藻(酶)-膜生物反应器集成新技术.并认为今后的研究方向主要是在进一步探索微藻固定CO2有关机理的基础上,构建高效固定CO2的转基因微藻,开发高效膜生物反应集成系统.     

基于文献计量的微藻收获技术研究分析

微藻是能以自养模式固定二氧化碳,生成生物能源的原料,对可持续发展具有重要意义。微藻也能以异养模式生长,用于废水处理和积累高附加值物质。目前,微藻收获的成本占总成本的20%~30%。微藻收获技术已经成为研究热点。本文从文献计量的角度分析了各国微藻收获的研究进展以及我国的研究现状,并展望了微藻收获技术发展趋势,为进一步研究提供参考。     

Energy conservation under extreme energy limitation: the role of cytochromes and quinones in acetogenic bacteria

Extremophiles - Acetogenic bacteria are a polyphyletic group of organisms that fix carbon dioxide under anaerobic, non-phototrophic conditions by reduction of two mol of CO2 to acetyl-CoA via the...     

产生物柴油微藻培养研究进展

石油的大量使用会导致能源枯竭和温室气体（CO2）排放的增加。为了实现经济和环境的和谐发展,必须使用可再生能源代替石油。可再生能源使用后不会造成温室气体排放的增加。生物柴油是一种理想的可再生能源, 能满足以上要求,所以近年来得到迅速发展。微藻是一种主要利用太阳能固定 CO2,生成制备生物柴油所需油脂的藻类。因此以微藻油脂为原料转化成的生物柴油是石油理想的替代品。简要介绍了产油微藻的种类和微藻油脂的合成,较详细地阐述了微藻自养培养、异养培养、生物反应器、工程微藻的最新研究进展,并初步展望了微藻产油研究的未来发展方向。     

Single cell protein production of Euglena gracilis and carbon dioxide fixation in an innovative photo-bioreactor

The biological fixation using microalgae has been known as an effective and economical carbon dioxide reduction technology. Carbon dioxide (CO2) fixation by microalgae has been shown to be effective and economical. Among various algae, a species Euglena gracilis was selected as it has advantages such as high protein content and high digestibility for animal feed. A kinetic model was studied in order to determine the relationship between specific growth rate and light intensity. The half-saturation constant for light intensity in the Monod model was 178.7 micromol photons/m2/s. The most favorable initial pH, temperature, and CO2 concentration were found to be 3.5, 27 degrees C, and 5-10% (vol/vol), respectively. Light intensity and hydraulic retention time were tested for effects on cell yield in a laboratory-scale photo-bioreactor of 100l working volume followed by semi-continuous and continuous culture. Subsequently, an innovative pilot-scale photo-bioreactor that used sunlight and flue gas was developed to increase production of this bioresource. The proposed pilot-scale reactor showed improved cell yield compared with the laboratory-scale reactor.     

利用乙醇发酵副产CO2培养富含淀粉亚心型四爿藻作为其补充原料

建立了乙醇发酵耦联微藻培养系统,研究了利用酿酒酵母Saccharomyces cerevisiae乙醇发酵副产CO2为碳源,培养富含淀粉的亚心形四爿藻Tetraselmis subcordiformis,作为乙醇发酵补充原料的可行性。在连续光照培养条件下,间歇式培养7 d,反应器中藻细胞密度达到2.0 g/L左右,胞内淀粉含量约45％。微藻细胞收集后,经超声处理和酶法水解,葡萄糖释放量为胞内淀粉总量的71.1％。S. cerevisiae发酵微藻生物质水解液生产乙醇,其得率达到理论值的87.6％。表明乙醇发酵耦联微藻培养可行,既减少了CO2向环境的排放,又收获了富含淀粉的微藻生物质作为乙醇发酵的补充原料,节省粮食类淀粉质原料的消耗。