从电厂烟道气是一种廉价的CO 2源藻类生长。我们已经建立原型“烟气海藻栽培”系统并描述如何扩大藻类培养过程。我们已经证明了使用一个传质生物反应模型来模拟,并设计烟道气的最佳操作小球藻的生长。藻光生物反应器。
从电厂烟气能促进藻类栽培和减少温室气体排放1。微藻不仅比3的植物更有效地捕获太阳能,而且合成先进的生物燃料2-4。一般情况下,大气中的CO 2是不是有足够的来源,支持最大藻类生长5。另一方面,在高浓度的CO 2的工业废气对藻类的生理不良影响。因此,无论培养条件(如营养物和光),并在烟道气流进入光生物反应器的控制是重要的,以开发一种有效的“烟道气藻类”系统。研究者提出了不同的光生物反应器配置4,6和培养战略7,8烟气。在这里,我们提出了一个协议,它演示了如何使用模型来预测响应微藻生长烟气设置。我们PERFORM两个实验说明和模型模拟,以确定烟气藻类生长的有利条件。我们开发了一个莫诺基于模型加上传质和光强度的公式来模拟在均匀光生物反应器的微藻生长。该模型模拟比较藻类生长和烟气消费在不同烟气设置。该模型说明:1)如何藻类的生长是由CO 2的不同体积传质系数的影响; 2)我们如何可以通过动态优化方法(DOA)找到最优的CO 2浓度为藻类生长; 3)我们如何设计一个矩形的通断烟气脉冲,以促进藻类生物量增长,以减少烟道气的使用量。在实验方面,我们提出了一个协议,用于不断增长的小球藻烟道气(天然气燃烧产生的)下。实验结果定性地验证了模型预测的高频烟气普LSES可以显著提高藻类栽培。
在这项研究中,我们证明了实验方案来扩大栽培藻类光生物反应器中。我们还考察了几种烟气投入,以促进藻类生长。利用传质和生物反应模型,我们表明,CO 2传质系数K 香格里拉 (由生物反应器混合条件和CO 2表观速度决定)强烈地影响着藻类生长。该模型模拟结果表明连续的通断烟气脉冲短脉冲宽度和高开关频率可以提高小球藻生长( 即高频开关烟道气?…
The authors have nothing to disclose.
这项研究是由美国国家科学基金会的程序(研究经验的本科生)在华盛顿大学圣路易斯分校的支持。
Spectrophotometer | Thermal Scientific, Texas USA | |
CO2 gas analyzer | LI-COR, Biosciences, Nebraska USA | |
Mass flow controllers | OMEGA Engineering INC, Connecticut USA | FMA5416 |
Data acquisition card | Measurement Computing Corporation, Massachusetts USA | USB-1208FS |
Filters | Aerocolloid LLC, Minnesota USA | |
MATLAB/Simulink | Mathworks, Massachusetts USA | R2010a |
Glass bottles | Fisher USA |