CN104169427A - 用于通过酶增强水合和生物培养物使co2气体生成生物产物的双重生物催化转化的联合方法 - Google Patents

用于通过酶增强水合和生物培养物使co2气体生成生物产物的双重生物催化转化的联合方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104169427A
CN104169427A CN201380013977.0A CN201380013977A CN104169427A CN 104169427 A CN104169427 A CN 104169427A CN 201380013977 A CN201380013977 A CN 201380013977A CN 104169427 A CN104169427 A CN 104169427A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solution
biological culture
equipment
culture thing
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201380013977.0A
Other languages
English (en)
Inventor
西尔维·弗拉代特
昌塔尔·奎蒙特
埃里克·马多雷
格伦·R·凯利
乔纳森·A·卡利
格特·F·费斯特格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Co2 Solutions Inc
Original Assignee
Co2 Solutions Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Co2 Solutions Inc filed Critical Co2 Solutions Inc
Publication of CN104169427A publication Critical patent/CN104169427A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P3/00—Preparation of elements or inorganic compounds except carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/73—After-treatment of removed components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/02—Photobioreactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/58—Reaction vessels connected in series or in parallel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/26—Conditioning fluids entering or exiting the reaction vessel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
    • C12M43/04—Bioreactors or fermenters combined with combustion devices or plants, e.g. for carbon dioxide removal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/12—Unicellular algae; Culture media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/88—Lyases (4.)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/64—Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
    • C12P7/6436—Fatty acid esters
    • C12P7/6445—Glycerides
    • C12P7/6463—Glycerides obtained from glyceride producing microorganisms, e.g. single cell oil
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Y—ENZYMES
    • C12Y402/00—Carbon-oxygen lyases (4.2)
    • C12Y402/01—Hydro-lyases (4.2.1)
    • C12Y402/01001—Carbonate dehydratase (4.2.1.1), i.e. carbonic anhydrase
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/151—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions, e.g. CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/59—Biological synthesis; Biological purification

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)

Abstract

本发明提供用于使含有CO2的气体生成含碳生物产物的双重生物催化转化的方法、工艺、设备、应用和制剂，其通过在碳酸酐酶的存在下使CO2生成碳酸氢根离子的酶促水合和在生物培养物中使碳酸氢根离子生成含碳生物产物的代谢转化而进行。通过保持碳酸氢根离子的超产并将超产的部分按照生物培养物的营养物需求进料至生物培养物，双重生物催化转化可以是相对恒定的，并按照生物培养物的需求控制碳酸氢根离子向生物培养物的进料。碳酸氢根离子也可以被再转化以生成纯CO2气流。含有CO2的气体可以源自接收用于燃烧的含碳燃料的发电厂的操作，并且生物培养物可以是藻类培养物。

Description

用于通过酶增强水合和生物培养物使CO2气体生成生物产物的双重生物催化转化的联合方法
发明领域
本发明一般地涉及利用生物培养物如藻类培养物的烟道气处理领域，且更具体地，涉及用于存在于任何气体中的CO2向含碳生物产物的酶和代谢转化的系统和方法。
背景
含有CO2的气体的处理已经在一些情况下使用了酶碳酸酐酶以增强使溶解的CO2在吸收溶液生成碳酸氢根离子和氢离子的水合反应。随后通过沉淀或解吸对该吸收溶液进行处理，以生成沉淀的矿物固体或比较纯的CO2流，用于地质上的封存或再利用。
一般已经公认生物培养物如藻类培养物作为用于各种用途的有机化合物如颜料、生物燃料和给料的合适来源。
然而，已知的CO2捕获方法和生物培养物生物制备方法具有多种不足和缺点，例如在效率、可靠性和费用效益方面。在工业上确实存在对于克服这些不足中的至少一些的技术的需要。
发明概述
因此，本发明通过提供用于CO2气体向含碳生物产物的双重生物催化转化的方法、工艺、设备、碳酸酐酶的应用和制剂，回应了上述需要，所述双重生物催化转化通过使CO2生成碳酸氢根离子的酶水合和在生物培养物中碳酸氢根离子向含碳生物产物的代谢转化进行。
或者作为矿物碳酸盐，或者作为纯的CO2捕获的CO2可以用于增强生物培养物的生长。碳酸酐酶的使用更有效地向生物培养物提供了用于代谢的CO2碳基质，导致总体更大的工艺效率。
更具体地，在一个方面，本发明提供一种用于使在含有CO2的气体中的CO2生成含碳生物产物的双重生物催化转化的方法，所述方法通过在碳酸酐酶的存在下对溶解的CO2生成碳酸氢根离子和氢离子的水合反应进行酶催化以及在生物培养物中使碳酸氢根离子代谢转化为含碳生物产物来进行。
在一个任选的方面，该方法可以包括：通过保持碳酸氢根离子的超产(over-production)并按照所述生物培养物的营养物需求将超产的一部分进料至所述生物培养物，来保持所述双重生物催化转化相对恒定并按照所述生物培养物的需求控制所述碳酸氢根离子向所述生物培养物的进料。
在另一个任选的方面，可以以碳酸盐沉淀物的形式保持所述碳酸氢根离子的超产。
在另一个方面，本发明提供了一种用于处理含有CO2的气体以制备含碳生物产物的方法。所述方法包括：
a)使包含水和吸收化合物的水性吸收溶液与所述含有CO2的气体在
碳酸酐酶的存在下接触；
b)在水性吸收溶液中对溶解的CO2生成碳酸氢根离子和氢离子的水合反应进行酶催化，以制备负载碳酸氢根的溶液；
c)通过生物培养物使在所述负载碳酸氢根的溶液中的所述碳酸氢根离子代谢转化为含碳化合物；以及
d)收获并处理所述生物培养物以提取所述含碳化合物，并且将所述含碳化合物转变为所述含碳生物产物。
在一个任选的方面，所述方法可以包括在使所述水性吸收溶液接触的步骤a)之前控制所述含有CO2的气体的温度。任选地，所述方法可以包括在使所述水性吸收溶液接触的步骤a)之前冷却所述含有CO2的气体。
在另一个任选的方面，所述方法可以包括调节所述水性吸收溶液的pH。
在另一个任选的方面，所述方法可以包括在使所述水性吸收溶液接触的步骤a)之前从所述含有CO2的气体中移除污染物。
在另一个任选的方面，所述方法可以包括在代谢转化所述碳酸氢根离子的步骤c)之前从所述负载碳酸氢根的溶液中移除碳酸酐酶。
在另一个任选的方面，所述方法可以包括将所述负载碳酸氢根的溶液的一部分再循环以在所述接触的步骤a)之前补充所述水性吸收溶液。
在另一个任选的方面，所述方法可以包括在代谢转化所述碳酸氢根离子的步骤c)之前预处理所述负载碳酸氢根的溶液，以改变所述负载碳酸氢根的溶液中的所述碳酸氢根离子的溶解度，以增强其生成碳酸盐沉淀物的沉淀。任选地，所述预处理可以包括改变所述负载碳酸氢根的溶液的pH和/或改变所述负载碳酸氢根的溶液的温度。任选地，所述预处理也可以包括添加阳离子共沉淀剂。
在另一个任选的方面，所述方法可以包括从所述负载碳酸氢根的溶液中分离称为沉淀固体部分的所述沉淀物的至少一部分，用于下游用途。
在另一个任选的方面，所述方法可以包括按照对所述生物培养物的生长循环的监测来调节被再分配到所述生物培养物的所述沉淀固体部分的量。
在另一个任选的方面，所述方法可以包括将所述量的被再分配的沉淀固体部分与含有用于所述生物培养物的营养物的液体混合，以形成用于向所述生物培养物供应的补充的碳酸氢根营养物流。任选地，所述液体可以源自废水源。
在另一个任选的方面，所述方法可以包括通过化学处理、机械处理、热处理或它们的组合预处理所述液体。任选地，所述液体的所述预处理可以包括经由换热器加热所述液体以制备预处理过的液体。
在另一个任选的方面，所述方法可以包括从所述负载碳酸氢根的溶液的至少一部分和/或所述碳酸盐沉淀物的至少一部分解吸CO2，以生成纯CO2气体流和可作为所述水性吸收溶液的一部分再循环的离子耗尽的溶液。
在另一个任选的方面，所述方法可以包括向所述生物培养物供应各种营养物的流，所述营养物包括氮化合物。
在另一个任选的方面，所述方法可以包括向所述生物培养物供应光。任选地，可以以恒定或可变的强度连续地或间歇地供应所述光。
在另一个任选的方面，所述收获和处理所述生物培养物的步骤d)还可以产生分离的溶液，并且所述方法可以包括将所述分离的溶液的一部分作为所述含有营养物的液体再循环，以形成所述补充碳酸氢根营养物流。
在另一个任选的方面，所述方法可以包括将所述分离的溶液的剩余部分再循环以在所述接触的步骤a)之前补充所述水性吸收溶液。
在另一个任选的方面，所述代谢转化所述碳酸氢根离子的步骤c)还可以产生碳酸氢根耗尽的溶液，并且所述方法可以包括将所述碳酸氢根耗尽的溶液的至少一部分再循环以在所述接触的步骤a)之前补充水性吸收溶液。
在另一个任选的方面，所述步骤d)可以包括使所述含碳化合物转变为用于润滑的生物油、用于能量供应的液体燃料或它们的组合。任选地，所述步骤d)还可以包括提取用作固体燃料和/或给料的生物质。任选地，所述步骤d)还可以包括提取将被供应至所述生物培养物的营养物部分。
在另一个任选的方面，所述方法可以包括测量和控制用于补充所述水性吸收溶液的补充流的浓度和/或流量，所述补充流包括酶补充流、吸收化合物补充流、固体沉淀物补充流或它们的组合。
在另一个方面，本发明提供一种用于使烟道气中的CO2气体生成含碳生物产物的双重生物催化转化的设备。所述设备包括：
酶促碳酸氢根生成和CO2气体吸收单元，其包含：
用于接收所述烟道气的气体入口；
用于接收水性吸收溶液的液体入口；
反应室，其被配置为用于接收所述烟道气和所述水性吸收溶液，以使它们在用于催化溶解的来自所述烟道气的CO2生成碳酸氢根离子和氢离子的水合反应的碳酸酐酶的存在下接触，从而生成负载碳酸氢根的溶液和处理过的气体；
用于释放所述处理过的气体的气体出口；和
用于释放所述负载碳酸氢根的溶液的液体出口；
生物培养物单元，其包含：
用于接收所述负载碳酸氢根的溶液的入口；
培养物隔室，其用于通过生物培养物使所述碳酸氢根离子代谢转化为含碳生物产物；和
用于将含有所述含碳生物产物的生物培养物材料从所述培养物隔室释放的出口；和
提取单元，其用于从被释放的生物培养物材料提取至少一些所述的含碳生物产物。
在一个任选的方面，所述酶促碳酸氢根生成和CO2气体吸收单元的所述反应室可以是直接气-液接触反应器。任选地，所述直接气-液接触反应器可以是喷雾反应器、填充床反应器、鼓泡反应器、流-线(flow-wire)反应器或其类似物。
在另一个任选的方面，所述酶促碳酸氢根生成和CO2气体吸收单元的所述反应室可以是利用用于催化所述溶解的CO2的水合反应的酶膜的间接气-液接触反应器。
在另一个任选的方面，所述设备可以包括冷却单元，所述冷却单元位于酶促碳酸氢根生成和CO2气体吸收单元的上游，接收所述烟道气并控制所述烟道气的温度以释放出温度受控的烟道气。任选地，所述冷却单元可以是接收用于控制所述烟道气的温度的冷却溶液的换热器。
在另一个任选的方面，所述设备可以包括污染物移除单元，所述污染物移除单元位于所述酶促碳酸氢根生成和CO2气体吸收单元的上游，用于从所述烟道气移除污染物并制备去污的烟道气，所述污染物包含金属、SOx、NOx或它们的组合。任选地，所述污染物移除单元可以是接收洗涤液并释放含有氮化合物的负载污染物的溶液的洗涤器。
在另一个任选的方面，所述设备可以包括处理单元，所述处理单元位于所述酶促碳酸氢根生成和CO2气体吸收单元的下游，用于改变在进入所述生物培养物单元之前的所述负载碳酸氢根的溶液的溶解度和在其中形成碳酸盐沉淀物。任选地，所述处理单元可以包含分离装置，所述分离装置用于从所述负载碳酸氢根的溶液中分离称为沉淀固体部分的所述碳酸盐沉淀物的至少一部分，用于下游用途。任选地，所述分离装置可以进行离心、过滤、沉降或其类似过程。
在另一个任选的方面，所述设备可以包括用于保存在再分配之前的所述沉淀固体部分的储存单元。
在另一个任选的方面，所述设备可以包括解吸单元，所述解吸单元位于所述处理单元的下游，接收所述负载碳酸氢根的溶液的至少一部分和/或所述碳酸盐沉淀物的至少一部分，用于解吸CO2和形成纯的CO2气体流。
在另一个任选的方面，所述设备可以包括固-液混合单元，所述固-液混合单元用于使可调节的量的所述沉淀固体部分与含有营养物的液体混合以形成将被提供至所述生物培养物单元的补充碳酸氢根营养物流。任选地，所述固-液混合单元可以是搅拌罐。
在另一个任选的方面，所述设备可以包括氮预处理单元，在所述氮预处理单元中，所述负载污染物的溶液再生为所述洗涤液和将被供应至所述生物培养物单元的氮营养物流。
在另一个任选的方面，所述设备可以包括用于产生将被供应至所述生物培养物单元的光的生物照明单元。
在另一个任选的方面，所述生物培养物单元的所述培养物隔室可以包括至少一个光-生物反应器。任选地，所述至少一个光-生物反应器可以包括数个串联和/或并联布置的光-生物反应器，用开放的池、有盖的池或它们的组合将相邻的光-生物反应器相互连接。
在另一个任选的方面，所述设备可以包括生物培养物分离单元，所述生物培养物分离单元位于所述生物培养物单元和所述提取单元之间，用于将分离的溶液与所述生物培养物材料分离。任选地，所述生物培养物单元可以包括用于释放所述碳酸氢根耗尽的溶液的溶液出口。
在另一个任选的方面，所述设备可以包括另一个分离装置，所述分离装置接收所述碳酸氢根耗尽的溶液，用于从后者中移除任何残余的生物质。
在另一个任选的方面，所述设备可以包括pH调节单元，所述pH调节单元位于所述生物培养物单元的上游，用于调节所述负载碳酸氢根的溶液的用于补充所述水性吸收溶液的可再循环部分的pH。
在另一个任选的方面，所述设备可以包括测量和控制单元，所述测量和控制单元位于所述生物培养物单元的上游，用于测量和控制用于补充所述水性吸收溶液的补充流的浓度和/或流量，所述补充流包括酶补充流、吸收化合物补充流、固体沉淀物补充流或它们的组合。
在另一个任选的方面，所述提取单元可以包括各种化学和/或机械提取装置，用于由所述释放出的生物培养物材料制备用于润滑的生物油、用于能量供应的液体燃料、用于固体燃料和给料的生物质、用于生物培养物的营养物部分或它们的组合。
在另一个任选的方面，所述生物培养物单元可以是第一生物培养物子单元且所述设备可以包括串联或并联运行的第二或更多生物培养物子单元。
在另一个方面，本发明提供一种碳酸酐酶和生物培养物用于使烟道气中的CO2气体生成含碳生物产物的连续双重生物催化转化的应用。
在另一个方面，本发明提供一种碳酸酐酶在生物培养物中加速CO2气体溶解并且转化为碳酸氢根离子和氢离子的应用，所述碳酸氢根离子和氢离子用于生物代谢并转化为含碳生物产物。
在另一个方面，本发明提供一种用于将在含有CO2的气体中的CO2转化为含碳生物产物的双重生物催化制剂，所述制剂包含：水；溶解在所述水中的CO2；悬浮在所述水中的碳酸酐酶，其量足以对在所述水中溶解的CO2以有营养的碳酸氢根浓度生成碳酸氢根离子和氢离子的水合反应进行催化；和在所述水中的生物培养物材料，其量足以在用于将所述碳酸氢根离子转化为所述含碳生物产物的所述有营养的碳酸氢根浓度上具有持续的代谢活性。
在另一个任选的方面，所述水性吸收溶液可以以足以增强CO2捕获和/或促进获得可控的碳酸氢根/碳酸根浓度的量包括碳酸钾或碳酸钠。任选地，所述碳酸钾可以具有在约1M至约2M之间的浓度，且其中所述碳酸钠可以具有在约0.3M至约2.4M之间的浓度。
在另一个任选的方面，所述水性吸收溶液可以具有低于约30℃的温度。
在另一个任选的方面，所述水性吸收溶液的pH可以在约8至约11.5之间。
在另一个任选的方面，所述生物培养物的pH可以在约7至约9之间。
在另一个任选的方面，所述生物培养物可以是藻类培养物。
在另一个任选的方面，所述生物培养物可以产生用于所述酶促CO2捕获中的所述碳酸酐酶的至少一部分。
在另一个任选的方面，所述生物培养物可以包括微生物培养物，如蓝细菌，例如可疑席蓝细菌(Phormidium ambiguum)、东方席蓝细菌(Phormirium orientalis)和/或微鞘蓝细菌属(Microcoleus sp.)，绿藻，嗜碱微生物培养物，嗜盐微生物培养物，裸藻(euglena)培养物，紫色硫和非硫细菌培养物，绿色硫和非硫细菌培养物，亚硝化单胞菌属细菌培养物，硝化菌属细菌培养物和/或产甲烷古细菌(archaea)培养物，和/或其菌株和其变体和其混合物。
在另一个任选的方面，所述含有CO2的气体可以源自接收用于燃烧的含碳燃料的发电厂的作业。
在另一个任选的方面，所述碳酸酐酶可以被固定在或俘获在反应器的填料或内部构件之上或之中。
在另一个任选的方面，所述碳酸酐酶可以与流过反应器的自由漂浮的粒子结合，所述碳酸酐酶使用稳定化材料固定、粘结、俘获和/或被覆在所述粒子上。
在另一个任选的方面，所述碳酸酐酶可以以悬浮在水性液体中的聚集体或晶体形式存在。
在另一个任选的方面，所述碳酸酐酶可以溶解且游离在水性液体中。
应当理解，各个用于使在含有CO2的气体中的CO2生成含碳生物产物的双重生物催化转化的方法、工艺、设备、应用和制剂的上述任选的方面的任何一个都可以与其任何其他方面组合，除非两个方面由于它们相互的排他性明确地不能组合。例如，本文上文所述、本文下文所述的和/或在附图中所述的工艺的各种操作步骤可以与本文公开的任何方法、设备、应用或制剂组合。
附图简述
图1是本发明的工艺的一个实施方案的工艺方框流程图。
图2是本发明的工艺的另一个实施方案的工艺流程图。
图3是与溶液pH相关的碳酸、碳酸氢根和碳酸根的部分量的图。
图4是本发明的工艺的另一个实施方案的工艺方框流程图。
图5是本发明的工艺的另一个实施方案的工艺方框流程图。
图6是本发明的工艺的另一个实施方案的工艺方框流程图。
发明详述
参照图1，含有CO2的气体10由气体源12生成。含有CO2的气体10可以是烟道气或其他类型的来自工业或发电厂或者任何其他CO2放出源的气体。被处理的含有CO2的气体10可以是来自气体源12的全部放出的气体的部分流或滑流。在本文中也可以称作“烟道气”的含有CO2的气体10任选地进料至污染物移除单元14。移除单元14用于从烟道气10中移除污染物如金属、SOx和/或NOx化合物并从而制备去污的烟道气16。移除单元14当然将取决于待处理的含有CO2的气体10的类型。污染物移除单元14可以是接收洗涤液18的洗涤器，所述洗涤液18可以被喷雾到或以其他方式提供到该洗涤器。负载污染物的溶液20被从洗涤器14中移除，并且含有多种取决于烟道气10的组成的污染物。
随后将去污的烟道气16提供至冷却单元22，所述冷却单元22从热烟道气16中移除热。在一些方面，烟道气10可能没有热到值得冷却，且因此可以考虑冷却单元22为任选的。在其他方面，冷却单元是换热器，其可以接收冷却液24，冷却液24接收来自热烟道气16的热并变成加热了的交换器流体26。因此制得了冷却的含有CO2的气体28。此气体也可以称为温度受控的含有CO2的气体28，因为它的温度优选被控制为对于如将在下文所述的下游工艺步骤而言充分低。
仍然参照图1，将所述冷却的含有CO2的气体28提供至酶促碳酸氢根生成单元30。酶促碳酸氢根生成单元30包含反应器或吸收器，在所述反应器或吸收器中，CO2经历酶催化的水合反应，成为水性形式的碳酸氢根离子和氢离子，从而制备负载碳酸氢根的溶液32，其也将称为有负载的吸收溶液32。酶催化可逆反应CO2+H2O←→HCO3 -+H+。从碳酸氢根生成单元30释放CO2贫气34。在一个方面，碳酸氢根生成单元30接收用于吸收CO2的吸收溶液36。在一个优选的方面，吸收溶液36和含有CO2的气体28在碳酸氢根生成单元30的反应器内直接相互接触。这种直接的气-液接触反应器可以是喷雾反应器、填充床反应器、鼓泡反应器、流线(flow wire)反应器或其他类型的反应器设计。在备选的实施方案中，反应器可以是使用用于CO2捕获的酶膜的间接接触气-液反应器。这样，来自烟道气的CO2以碳酸根/碳酸氢根形式被捕获在有负载的吸收溶液中。
随后，可以将有负载的吸收溶液32提供至处理单元38，所述处理单元38用于对溶液在与下游生物培养物联合前进行预处理和用于管理碳酸氢根存量。在一个方面，处理单元38可以改变在有负载的吸收溶液32中存在的碳酸氢根和碳酸根离子的溶解度。这可以通过改变溶液的pH和/或温度来完成。可以提供pH调节流40和/或温度调节流42。
有负载的吸收溶液32也任选地被处理并分成至少两个独立的流：稀释的或浓度受控的碳酸氢根溶液44，以及，沉淀固体部分46。在将固体部分46提供至储存单元48之前，可以对其提供进一步处理或加工(例如干燥)，所述储存单元48用于保持直到所需，或者，用于向不同的生物培养物、市场和在其他地点的用途的再分布。在工艺的某些任选方面，也可以将浓度受控的碳酸氢根溶液44分开。例如，溶液44可以分成直接再循环组分50和生物进料组分52，生物进料组分52也称为碳酸氢根营养液52。在生物培养物地点不近的情况下，可以通过管线输送有负载的吸收溶液，并且可以在生物培养物地点附近将固体/沉淀物移除并存放，从而避免通过卡车或火车运输。如果提供多于一种生物培养物来处理有负载的吸收溶液，后者可以被送到若干并联或串联的培养物。
有负载的吸收溶液32或其一部分可以作为纯液体溶液或作为含有固体的浆液，被直接提供至生物培养物。
将碳酸氢根营养液52进料至生物培养物单元54。生物培养物单元54可以包括一个或若干个串联和/或并联布置的光-生物反应器(PBR)56或罐、或开放和/或有盖的池。如将在下文所述的，碳酸氢根营养液52向生物培养物提供碳源，用于以有效率的方式促进有利的生长。
在一个任选的方面，储存的碳酸盐固体46可以用于取决于工艺参数在生长循环过程中碳酸氢根需求增加的时候或者其他时候补充生物培养物单元54。一部分碳酸盐固体58可以与液体60在混合单元62中混合，混合单元62可以是搅拌罐或非搅拌罐或者其他类型的固-液混合单元。也应当注意，碳酸盐固体46和48可以以含有一些液体的浆液的形式储存和运输，且混合单元62可以因此设置为使浆液与附加的水60混合。附加的水60可以例如源自废水源64。取决于生物培养物营养物需求，水66可以获得自适当的来源。废水可以提供良好的用于生物培养物的营养物的来源，特别在生物培养物的准备期间或高营养物需求期间。废水流66可以进料至可以提供化学、力学和/或热学预处理的预处理单元68。可以优选的是加热该流66，这可以通过源自冷却单元22的热的联合再利用来完成。例如，加热了的流体26可以直接使用或经由换热器70使用，以加热流66并制备预热的水60，这样其促进了在混合单元62中将碳酸盐固体和/或浆液58溶解。这样，混合单元62制备了用于导入到生物培养物单元54中的补充碳酸氢根营养物流72。
在本发明的一些任选的方面，生物培养物单元54可以接收多种类型的附加的输入流。仍然参照图1，在烟道气处理和生物培养物之间，系统任选地具有多种流和单元，用于能量和流体的相互作用和联合。
例如，在一个方面，可以存在被提供至生物培养物单元54用于供应氮源的含氮流74。含氮流74可以至少部分地源自从烟道气10洗涤出的含氮化合物，从而进一步将烟道气处理与生物培养物联合。含有氮化合物的负载污染物的溶液20会被供应至氮预处理单元76，其也可以称为洗涤液体再生单元，在该处优选将负载污染物的溶液20处理，以将洗涤液18再生，用于在洗涤器14中再利用，并且也从负载污染物的溶液20回收化合物并将它们以附加营养物流74中的营养组分的形式提供，所述附加营养物流74可以优选为含氮流。
仍然参照图1，在另一个任选的方面，提供一部分在发电厂12中通过化石燃料的燃烧生成的电78，以向至少一个生物照明单元80供应电力。当然，此任选方面用于气体是来自发电厂的烟道气时的实施方案，并且如果CO2来自某些其他来源，此任选方面将不适用。此电可以直接由发电厂12供应，或间接地通过电网供应。生物照明单元80可以以恒定或可变的强度连续地运行，或者在当得不到天然日光时间歇地运行。
部分从生物培养物输出的一些流也可以作为在输入流中的组分被再利用，如将在下文中进一步描述的。
仍然参照图1，生物培养物单元54包括用于收回处于含有一些液体和生物培养物的浆液的形式的生物培养物收获物流82的出口。生物培养物收获物流82被提供到生物培养物分离单元84。生物培养物分离单元84至少生成收获的生物培养物86和分离的溶液88。生物培养物分离单元84可以将生物培养物收获物流分离成多于两个流。
分离的溶液88可以被分开，使得它的一部分被用作，例如，被提供至混合单元62的水性溶液90，用于溶解碳酸盐固体，和/或浆液58，用于制备补充的碳酸氢根营养物流72。
分离的溶液88或至少其相当大的一部分优选被再循环，以补充用作吸收溶液36的再生溶液的一部分92。生物培养物单元可以具有溶液出口，通过所述溶液出口，收回碳酸氢根耗尽的溶液94，用于作为用作吸收溶液36的再生溶液的另一部分循环。碳酸氢根耗尽的溶液94应当通过过滤器或其他分离装置，以从溶液94移除任何残余的生物质或不想要的物质，其可能在碳酸氢根生成和CO2捕获单元30中结垢或者形成生物膜。应当理解，可以存在许多通常可称为贫碳酸氢根流或微生物再生流的流，其被处理和/或组合，用于作为吸收溶液36的至少一部分最终循环。因此吸收溶液的相当大的一部分在整个工艺中再循环，如果需要，用水、酶、生物培养物和营养物补充所述溶液。因此应当理解，生物培养物可以充当CO2捕获再生单元，并且在生物培养物中再生之后，碳酸盐溶液被送回酶促碳酸氢根生成和CO2捕获单元30。
仍然参照图1，在烟道气处理和生物培养物之间可以存在附加的热和流体联合。例如，收获的收获生物培养物86可以被加工并转化成许多可以在系统中再利用的不同的有用产物。在一个任选的方面，加工收获的生物材料86，以制备干燥的残余低价值生物质96，例如，通过将收获的生物质86提供至将高价值产物提取离开残余生物质96的提取单元98来进行。此残余生物质可以用作在发电厂中可燃燃料的来源，从而进一步回收和利用生物材料的太阳能、电能和热能。在另一个任选的方面，加工收获的生物材料86以制备用于发电厂12中的设备的润滑剂100。适合用于设备润滑的生物油类可以来自在提取单元98中收获的生物材料，所述提取单元98可以包括多种化学和/或机械提取装置。提取单元98也可以制备液体燃料104，如生物柴油和/或生物乙醇，其一部分可以用在发电厂12的机械中。藻类生物质也可以被制成作为固体燃料直接使用。此外，可以使用在换热器22处回收的热，将生物质至少部分地或全部地干燥。提取单元98也可以制备可再循环的提取的营养物部分105，其可以被进料回生物培养物单元54中。
仍然参照图1，在本发明的一些任选方面，将多种再生的流组合并作为总再生溶液106提供。总再生溶液106可以由来自生物培养物的流92和/或94组成。可以对总再生溶液106预处理，以在作为吸收溶液36再利用之前移除任何不想要的组分。此外，可以向总再生溶液106添加多种流，以提供某些组分的适宜浓度。例如，再循环的流如来自储存单元48的固体沉淀补充流108可以添加到总再生溶液106中，以调节碳酸根浓度。此外，可以加入酶补充流110，以增加酶浓度，以帮助碳酸氢根生成单元30中的催化。此外，吸收化合物补充流112可以添加到总再生溶液106中，以调节浓度，以帮助碳酸氢根生成单元30中的吸收。吸收化合物可以是碳酸钠和/或碳酸钾或任何其他与CO2吸收和培养物生长两者都相容的化合物。在一些情况下，可以使用化合物如碳酸铵、胺、烷醇胺(例如MDEA)、氨基酸等，或不同于钾和钠的盐如锂和钙等。可以按照设定的或想要的碳酸根浓度，控制吸收化合物补充流112。可以存在测量和控制单元114，其用于测量或监测总再生溶液106的浓度和/或流量，和用于控制被加入总再生溶液106中以制备恒定的吸收溶液36的流108、110、112等的补充剂量。也可以存在液体碳酸氢根/碳酸根再循环流116，其被加入总再生溶液106中并受控制单元114控制。液体碳酸氢根/碳酸根再循环流116可以源自有负载的碳酸氢根溶液44的直接再循环组分50的一部分。可以在与总再生溶液106组合前，在pH调节单元118中对直接再循环组分50预处理，以平衡碳酸氢根和碳酸根离子，以给出想要的在吸收溶液36中的比例。
转向制备烟道气10的工厂12，应当注意，它可以是任何数量的烟道气制备装置。在一个优选的实施方案中，工厂12是接收用于燃烧的含碳燃料120的发电厂。含碳燃料可以是化石燃料如煤、焦、固体或液体石油或者天然气，或生物质燃料如木材、植物质生物燃料或生物气体，其可以以多种形式如固体粒料以及液体或气体流被提供。
仍然参照图1，在一些任选的实施方案中，向备选的再生或处理单元提供被从烟道气中移除的碳酸氢根/碳酸根的至少一部分。例如，可以向解吸设备124提供有负载的溶液32或44或沉淀固体/浆液46的至少一部分作为输入流122，用于解吸CO2和制备纯CO2气体流126和离子耗尽溶液128。离子耗尽溶液128可以再循环以形成部分吸收溶液36。可以提供此解吸处理，特别是如果生物培养物单元具有它不需要碳酸氢根营养物(例如，例如在维护或关闭(turn down)阶段期间)而同时酶促碳酸氢根生成单元30继续生成大量的捕获的CO2的时期。因为烟道气10生产是连续的并且想要的是连续地捕获CO2气体并制备碳酸氢根，优选的是，连续地将负载碳酸氢根的溶液32再生以使得能够再循环回到酶单元30中。因此，可以改变或变更再生的策略，以对生物培养物单元54的再生能力调节。附加的产物流纯CO2气体126也是适于销售的和有用的产物。
图4-6说明了将捕获单元30与生物培养物单元54联合的多种实施方案。在图4中，制备碳酸氢盐固体46并作为固体进料至生物培养物单元54，并且将分离的液体44与分离的碳酸氢根耗尽的溶液94组合以形成再循环吸收溶液36。在图5中，富离子流32作为溶液或浆液不加分离地直接进料至生物培养物单元54中。如图6中所示，可以有若干不同的向生物培养物单元54提供碳酸氢根营养物的途径，包括固体和液体流的组合。在下游处理之前，可以有其他分离装置130，例如，用于移除可以在捕获单元30中使用的并从富离子溶液32中移除的酶粒子。可以将分离的粒子132返回到吸收溶液36。富离子附加流134可以用于将碳酸氢根营养物和水向生物培养物单元54进料，而贫离子附加流136可以用于当需要时添加、清洁或稀释生物培养物单元54。
以下将进一步描述本发明的工艺和系统的多个方面和实施方案。
在由酶碳酸酐酶或其类似物增强的碳酸氢根生成和CO2捕获系统中，处理富含CO2的烟道气。在碳酸根/碳酸氢根溶液中，溶解并俘获在烟道气中的CO2。将碳酸根/碳酸氢根溶液或源自碳酸根/碳酸氢根溶液的沉淀的碳酸盐/碳酸氢盐固体作为碳营养物的来源送至生物培养物，以促进生物生长。碳酸根/碳酸氢根被供应至生物培养物，并基本上通过生物培养物从溶液中清除。将经过清除的溶液从生物培养物作为再生的吸收溶液送回到酶促碳酸氢根生成和CO2捕获系统。收获生物材料，并可以将其转变为高价值的产物，如专用化学品、生物燃料、塑料、颜料、给料、生物质、保健食品等。
酶促碳酸氢根生成
由工厂如发电厂、水泥工厂或其他CO2放出设施放出的烟道气首先根据给定管辖权内可以有效的法规进行处理以移除污染物如金属、SOx、NOx、等。随后将处理过的烟道气提供至CO2捕获单元。在CO2捕获单元之前，取决于想要的处理参数和将被使用的碳酸酐酶的耐温度性，附加的气体冷却可以是适宜的或必需的。在污染物被处理过的烟道气中存在的残余的NOx(如果有的话)，如果良好地吸收在溶液中的话，也可以最终被作为氮的来源送至生物培养物。处理过的烟道气通过CO2捕获单元，优选对其操作以移除在原始气体中所含的CO2的约90％以上。应当注意的是，可以将该移除调节为低于或高于90％。随后将洗涤过CO2的气体从CO2捕获单元释放，例如，释放至大气中。CO2捕获单元可以包括多种不同种类的反应器，包括鼓泡反应器、填充床塔、喷雾塔或其他类型的反应器，只要它使用将CO2吸收至其中且能够作为碳酸氢根进料溶液送至生物培养物的吸收溶液即可。在本发明的一个优选方面，CO2捕获单元使用包含碳酸钠和/或碳酸钾的吸收溶液。取决于该溶液的pH，该吸收溶液以碳酸氢根和/或碳酸根形式储存CO2。关于此，图3示出了碳酸氢根、碳酸根和碳酸之间根据pH的关系。
在某浓度之上，溶液中的碳酸氢根将开始形成沉淀物。可以操作CO2捕获单元以避免这种沉淀物或允许沉淀或甚至促进它。当吸收溶液流过反应器时，避免沉淀简化了它的处理和操作，而当对于生物生长需要附加的碳酸盐或者想要在等待生物培养物可用来对其处理的同时储存附加的碳酸盐时，沉淀可以是有帮助的。如果考虑安装用于溶液的备选的再生系统，和/或如果想要运输到其他用于培养物生长或其他用途的位置，沉淀也可以是有帮助的。
进料至酶促碳酸氢根生成单元的吸收溶液可以是碳酸钠浓度在约0.3M至约2.4M之间的碳酸钠溶液(对于约2.5M的浓度，温度为在约30℃之间)或者碳酸钾浓度在约1M至约2M之间的碳酸钾溶液。试验已经确定了，在0.3M至0.5M之间的碳酸钠中和在1.45M的碳酸钾中，碳酸酐酶具有良好的活性。对盐有提高的耐性的嗜盐型碳酸酐酶可以用于更高的浓度。相比于碳酸盐，碳酸氢盐较不易溶解(大约为二分之一)，并且因此，如果发生沉淀，它会是碳酸氢盐而不是碳酸盐。将离开酶促CO2捕获单元的负载离子的溶液冷却也可以促使沉淀，因为碳酸氢盐和碳酸盐的溶解度将降低。对于碳酸氢钠，可以小心地调节温度，因为低于约30℃，2.5M的溶液将不会溶解。以下溶解度表可以用于设置、调节或控制在酶促碳酸氢根生成和CO2捕获单元中的碳酸根或碳酸氢根浓度以及温度：
溶解度表
注意：按重量％计的数据转化成按摩尔计。
如上所述，通过使用碳酸酐酶来增强碳酸氢根生成和CO2捕获单元。因此，酶促碳酸氢根生成单元使用碳酸酐酶来捕获CO2并制备有负载的碳酸氢根溶液。碳酸酐酶可以(a)被固定在或俘获在反应器的填料或内部构件之上或之中，(b)与和溶液一起流过反应器的自由漂浮的粒子结合(使用稳定化材料将其固定、粘结、俘获和/或被覆到粒子上)，(c)以悬浮在水性液体中的聚集体或晶体(CLEAs或CLECs)形式存在，(d)或者在溶液中可以是溶解的且自由的。应当注意，酶可以与粒子、吸收反应器的填料或内部构件以任何允许酶能够催化所需反应的方式结合。碳酸酐酶增加了该单元的碳酸氢根生成和CO2捕获效率。在溶液中捕获的碳酸氢根/碳酸根的浓度可以由捕获溶液浓度、酶浓度和/或该单元的操作参数来控制。使用碳酸酐酶，可以更容易地获得更高的碳酸氢根/碳酸根浓度，因此减少了溶液所需的体积或循环流量。
当没有沉淀时，有负载的溶液可以作为营养物供应流简单地送至生物培养物。当沉淀出现时，有负载的溶液可以作为浆液进料至生物培养物，或者沉淀固体可以作为微粒或粉末材料回收，以储存用于后来的使用，例如，当需要额外的碳酸氢盐/碳酸盐时。例如，可以根据对生物培养物生长循环的监测，调节进料至生物培养物的沉淀固体的量。如果想要沉淀，可以使用如共沉淀剂，如钙的阳离子。冷却有负载的溶液也会促进沉淀，因为化合物会变得在液体中较不易溶解。也可以使用不同的技术回收沉淀物，如离心、过滤、沉降等。
生物培养物从进料至培养物的负载营养物的溶液中移除至少部分碳酸氢根/碳酸根。在通过生物培养物移除部分碳酸氢根/碳酸根之后，将溶液作为再循环吸收溶液送回到酶促碳酸氢根生成和CO2捕获单元，以进一步在反应器中吸收CO2。因此应当提供、调节和/或控制在生物培养物中的反应，以再生处于或接近其起始碳酸根浓度的溶液，并且不耗尽它全部的碳酸根。
在一个实例中，在吸收工艺中发生以下反应：
此反应将转变大部分但不是全部碳酸盐，因为获得碳酸氢根的饱和通常不是有费用效益的。
在生物培养物中发生以下反应：
生物培养物可以使用部分来自有负载的溶液的钠和/或钾，以及增加量的碳酸根。因此，可以优选的是，补充被进料回到酶促碳酸氢根生成和CO2捕获单元的再生吸收溶液，以在将它在CO2吸收工艺中再利用之前，使它回到它原始的浓度或碳酸钠和/或碳酸钾水平。
在生物培养物中：2NaHCO3→1NaHCO3到藻类+1NaHCO3
在被生物培养物处理后：NaHCO3+NaOH→Na2CO3+H2O
在一个任选的方面，在Na2CO3/NaHCO3体系中，在吸收器中的pH将开始于约11.5并到达8-9。8-9溶液可以在pH不改变的情况下进料至培养物，尽管如果需要，可以为了特定的培养物或取决于特定的出口溶液pH来更改它。随后培养物将生长，并且在合适的条件下，pH将回到约11.5。然而，在将溶液返回到吸收器中之前，pH调节可能是适宜的或必需的，取决于工艺的操作条件。2NaHCO3→1NaHCO3到藻类+1NaHCO3
在本发明的另一个任选方面，可以通过添加在如上述讨论的工艺期间回收的沉淀物中的一些，来将溶液恢复到它的初始浓度，碳酸根/碳酸氢根溶液的组成是物种(碳酸根和碳酸氢根离子)之间的一个平衡问题，其取决于如pH的因素变化。在高pH，大部分碳酸氢根将转变为碳酸根。图3说明了在不同pH水平下碳酸根和碳酸氢根之间的多种平衡方面。
生物培养单元
取决于酶促碳酸氢根生成单元和生物培养物单元的相对能力，可以优选并且并联或串联配置若干生物培养物子单元，其可以是池和/或光-生物反应器和/或罐(取决于生物体，罐和容器可以允许光通过或者不通过；例如，在非光合成生物体如产甲烷古细菌(archae)的情况下，人们将使用容器但没有光)。如果一个生物单元不能处理所有有负载的溶液，可以并联地安装第二单元或更多单元。如果所有有负载的溶液都可以被处理但程度不足以再循环至CO2捕获单元，可以优选并且串联提供第二系统或更多系统，以移除想要的程度的离子用于再生。
为了保持有负载的碳酸氢根溶液的一致的处理，至少两个培养物子单元是优选的，以允许当一个为了由培养物规律的操作或污染所导致的维护必须被取下线时从一个切换至另一个。在不存在第二培养物子单元的情况下，碳酸氢根溶液将必须通过交替再生系统如解吸单元来处理，或者储存起来直至生物培养物可以再次处理它。
生物培养物单元可以是池或光-生物反应器或罐的形式。在一个实施方案中，生物培养物包含微生物。具有能够在稳恒照明下生长的微生物菌株的光-生物反应器是优选的，因为不需要为了黑夜或黑暗时期中断进料工艺。如果生物培养物由于照明循环而不能稳恒生长，则至少两种具有相反照明循环的培养物可以是适宜的，以确保碳酸氢根溶液的稳恒处理。
如果没有通过生物培养物单元提供负载碳酸氢根的溶液的稳恒处理，例如，如果使用日光且无光合成时期对所有培养物都是同样的，可以提供交替的处理或者可以将溶液储存起来直到进一步加工。在第一种情况下，碳酸根可以作为沉淀物储存起来，同时溶液主要通过沉淀工艺再生。在第二种情况下，可以优选的是生物培养物当在操作中时具有比碳酸根溶液流大的再生能力，以能够处理积压的溶液。即使对于一种交替再生实施方案，这也可以是成立的，因为在使用沉淀时，可以将沉淀物进料至生物培养物。
在本发明的一个优选方面，生物培养物单元利用微生物如“微藻类”。在一个实施方案中，微生物是绿微藻类和/或蓝细菌。可以选择微生物菌株用于高浓度的碳酸氢根中，以进一步提高工艺的效率，因为更浓的碳酸根溶液将捕获更多的CO2。对于微生物生长的典型pH是7至9。高于该值时，使用嗜碱微生物菌株将是适宜的。这种菌株，大部分是蓝细菌，取决于菌株，在pH 9.5至10.5、1至2.5M的碳酸根浓度下生长。在蓝细菌中，如在文献中报告的嗜碱性菌株是可疑席蓝细菌(Phormidium ambiguum)、东方席蓝细菌(Phormirium orientalis)、微鞘蓝细菌属(Microcoleus sp)，它们可以在pH 9.5至10.4、约1M的碳酸钠下生长。已经从碱湖中分离了真核绿藻类，其可以在pH 10.2、约2M至约2.5M之间的碳酸钠下生长。
还应当注意的是，可以使用其他种类的生物体和藻类，以使用CO2、碳酸根和/或碳酸氢根作为碳的实质来源。这种生物体包括且不限于以下各项：包括其菌株和变体的藻类、某些蓝细菌、裸藻、紫色硫和非硫细菌、绿色硫和非硫细菌、亚硝化单胞菌属细菌、硝化菌属细菌、产甲烷古细菌等。大部分这样的生物体使用光作为它们的主要能量来源。但是有些使用无机化合物如氨、硫、氢等作为能量来源。后一类生物体将需要稳定供应化学品来代替光。在一个方面，用也可以源自工业H2生成源的H2喂养生物培养物，所述生成源可以与CO2生成工厂12相同或不同。生物培养物可以由单纯唯一的培养物制成，或者由若干不同种类的生物体的组合制成。组合培养物含有至少一种能够固定CO2(或碳酸根或碳酸氢根)的生物体。其他生物体可以是任何生物体，优选促进或增强固定CO2的培养物的生物体，或其生长和生物产物制备通过固定CO2的培养物的存在而被促进或增强的生物体。拥有不同生物体的混合物可以导致更大的CO2利用能力或不同的和/或更多的有价值的最终产物。
在本发明的另一个任选的方面，可以使用能够分泌碳酸酐酶的微生物菌株。在这个方面，分泌的碳酸酐酶可以与脱碳酸根溶液一起被送回CO2捕获系统，这样提供免费的酶的内部来源以催化CO2吸收反应。在高碳酸盐浓度下，碳酸酐酶不会自然表达，但是一旦生物培养物达到高密度，可以促进分泌。也可以使用微生物基因操作来提供基因改性的菌株，以生产或超产碳酸酐酶，并且因此可以增强碳酸酐酶表达，并使碳酸酐酶在工艺中更稳恒。在生物培养物中碳酸酐酶的存在应当不导致问题。也应当注意的是，生物培养物如微藻类通常不在高碳酸氢根浓度下表达碳酸酐酶，不是因为对微藻类有害，而是因为不需要。在给出的微藻类或其他微生物菌株将分泌可能对自由的碳酸酐酶有害的蛋白酶的情况下，可以使用在吸收器中和/或在粒子之上或之中被固定或稳定化的碳酸酐酶。回收的生物材料可以用于制备生物燃料，用于鱼、牡蛎等的给料，颜料或菌株适合用于的任何其他有价值产物。
为了准备和维持生物培养物培养基，可以使用废水作为营养物的来源，因为它可以富含矿物并且是氮和磷酸盐的良好来源。应当提供充足的营养物，以确保适当的生物生长，并且因此，营养物的添加可以是适宜的。连续的营养物添加可以是优选的。也可以单纯准备本领域通常已知的生物培养物生长培养基。
如果需要，可以将从第一生物培养物子单元56a回收的碳酸根溶液直接导向第二生物培养物子单元56b，用于进一步通过生物培养物的碳酸根固定等。这样的单元也可以接收两股不同的废水流72a、72b，并且可以制备两股碳酸氢根耗尽的溶液流94a、94b，如图2中所示。一旦溶液脱碳酸根到令人满意的程度，它可以被送回到酶促碳酸氢根生成和CO2捕获单元30。在各生物培养物单元或在各总体系统中，可以根据碳酸根的不同水平，使用不同的生物菌株。在这种情况下，优选的是，在生物培养物单元之间过滤溶液，以避免从一种培养物到另一种的污染。
可以以多种方式进行收获生物培养物材料，如在启动新鲜的培养物之前收获全部培养物(分批培养物)、根据生长速率连续收获部分培养物(连续培养物)；或者这两种策略的混合。混合策略将包括周期性地收获部分培养物和添加新的溶液，以继续生长。对于本发明而言，连续培养物是优选的。
在一个任选的方案中，本工艺包括向生物培养物单元直接添加碳酸酐酶和CO2，用于在生物培养物单元内二氧化碳向碳酸氢根的原位转化。生物培养物单元可以装备有二氧化碳鼓泡注入机和用于提供处于溶液或固体形式或需要时处于特殊形式的碳酸酐酶。生物培养物单元也可以装备有搅拌或流体流动机构，用于促使传质，同时避免生物培养物损坏，从而促进二氧化碳向用于培养物代谢的碳酸氢根转化。在收获期间，优选从含有碳酸酐酶的液体中移除培养物生物质，所述碳酸酐酶保留下来用于后续的生物培养物生产。可以按照与特定生物培养物有关的代谢能力和毒性，对含有CO2的气体预处理，且该气体可以作为混合气体直接供应至培养物，或者可以酶处理含有CO2的气体，以生成供应到生物培养物的纯CO2流。例如，可以在接收作为在生物反应器内转化为碳酸氢根离子的碳源的CO2的藻类池或光生物反应器中，以加速的方式提供碳酸酐酶。此方案也可以与本文描述和说明的工艺和系统的一个以上的实施方案组合。
多种含有CO2的气体类型可以通过本发明的实施方案加工成为生物产物。在一些实施方案中，CO2放出源也放出或产生也可以在生物培养物中例如作为营养物或能量来源用于促进生物培养物生长的化学品流。例如，含有氮或氢的流，可以用作用于特定生物培养物的营养物或能量来源。因此，生物培养物在碳酸酐酶的存在下直接地，或者在用于分离CO2气或制备碳酸氢根流的独立的酶预处理步骤之后，消耗废气。尽管联合工艺从酶促CO2捕获单元和生物培养物单元的接近的位置得益，但也可以将捕获的CO2以气体、液体或固体形式运输，用于供应给生物培养物单元。捕获的CO2的运输将取决于可用的基础设施、场地和运送成本等。
应当注意，直接将CO2进料至生物培养物可能存在多种困难，包括从吸收溶液中回收CO2的高成本；将CO2运输到在产生烟道气的工厂的位置通常过大的生物培养物位置的高成本；在开放系统中对CO2除气产生的问题；CO2不能等待处理和许多生物培养物在夜间停歇的事实；以及效率、可靠性和可控制性问题。
在本发明的一些实施方案中，碳酸氢根溶液用于生物培养物的营养物供应的应用提供了对这些问题的多种改善，如用于CO2回收的成本较低，通过用生物培养物生产有价值的产物吸收了该成本；对于碳酸氢根溶液或沉淀物，比对于压缩的CO2，运输较容易且运输成本较低；没有除气；在夜间储存碳酸氢根的能力，用以改善工艺的灵活性；以及提高的工艺效率、可靠性和可控制性。
应当理解，本发明的实施方案包括处理来自任何来源的含有CO2的气体，应用任何形式的碳酸酐酶，应用任何不会杀死生物培养物的溶剂或吸收化合物，以及可以将捕获的CO2以液体、固体或浆液形式运输至生物培养物。
制得的生物产物将取决于生物培养物，并可以包括可以从培养物分离出的生物燃料，如生物柴油、生物乙醇、其他生物醇、用于作为润滑剂或营养补充物的生物油类、颜料、维生素、蛋白质、碳水化合物、以及可以用作最终产品和/或用于制药、粘合剂、塑料或涂料工业的基本成分的高价值专用化学品等。应当注意的是，在一些任意的方面，生物产物也可以是来自生物培养物的最低限度处理的或未处理的生物质。
实施例
实施例1
在第一方案中，考虑典型的750MW燃煤发电厂。此工厂每年生产4百万吨的CO2。处理烟道气以移除SOx和其他污染物，并送至吸收器单元。此吸收器使用碳酸钠作为吸收溶液和碳酸酐酶作为生物催化剂，从烟道气捕获CO2。使用吸收溶液和生物催化剂，可以捕获在烟道气中存在的CO2的多至90％。考虑在水中相对低的CO2的溶解度，在纯水中获得所需的吸收率将几乎不可能的，并且使用吸收溶液和生物催化剂充分增强吸收。生物催化剂，在这种情况下是酶，是有利的组分，因为它大大增加碳酸根溶液的吸收率。其他溶液，如MEA或氨，已知不用酶的帮助非常快地吸收CO2。然而，这样的吸收溶液不适合用于本发明的实施方案，因为它们形成降低吸收溶液中碳酸氢根含量并且因此减少可用于下游微生物的离子浓度的氨基甲酸酯配合物。此外，那些溶液会损害藻类或其他生物培养物生长，并在这样的用途中会具有更高的环境危害。在将吸收溶液从碳酸根转变至碳酸氢根之后，在此实施例中它被送至藻类池。假设一摩尔碳酸根将捕获一摩尔CO2并生成2摩尔碳酸氢根，假设0.5M Na2CO3初始吸收溶液，并且假设90％捕获效率，每天处理11,000吨制得的CO2将需要450,000m3/天的吸收溶液。那450,000m3吸收的CO2溶液，或至少其一部分，可以当流过池时被处理并随后返回到吸收器。碳酸氢根溶液将不会像在单纯的水溶液中溶解的CO2气体那样迅速地脱气，所以我们可以假设约100％的捕获的CO2将可以用于藻类生长。可以以防止或减少脱气的方式处理溶液。典型的微藻类(作为实例，盘状螺旋蓝细菌(Spirulina platensis))的池将具有30g/m2.天(干重)的生长速率。已知约使用约1.8g的CO2生成1g的藻类，将使用54g的CO2/m2.天。为了处理10ktons/天的捕获的CO2(在90％捕获效率时11ktons)，约13.6x13.6km的池将会是合适的。假设30cm深度，该池将具有54,000,000m3的容积。可以使用多个池提供总的培养物体积。每天将收获该池的约30％。藻类将被干燥，并且液体部分将回到池和到吸收器(450,000m3/天)。每天将获得5,600吨的干燥的藻类。干燥的藻类具有约20kJ/g的能量含量，接近于褐煤。它的至少一部分可以在发电厂中作为能量来源燃烧。来自发电厂的灰和下水道淤泥也可以用作用于藻类生长的肥料。
实施例2
在此方案中，考虑小型的CO2放出工厂。此工厂每年产生219吨的CO2。处理烟道气以移除SOx和其他污染物，并送至吸收器单元。此吸收器使用碳酸钠作为吸收溶液和碳酸酐酶作为生物催化剂，从烟道气捕获CO2。使用吸收溶液和生物催化剂，可以捕获在烟道气中存在的CO2的多至90％。在将吸收溶液从碳酸根转变至碳酸氢根之后，在此实施例中它被送至藻类池。假设一摩尔碳酸根将捕获一摩尔CO2并生成2摩尔碳酸氢根，假设0.5M Na2CO3初始吸收溶液，并且假设90％捕获效率，每天处理600kg制得的CO2将需要24.5m3/天的吸收溶液。那24.5m3吸收的CO2溶液，或至少其一部分，可以当流过池时被处理并随后返回到吸收器。碳酸氢根溶液将不会像在单纯的水溶液中溶解的CO2气体那样迅速地脱气，所以我们可以假设约100％的捕获的CO2将可以用于藻类生长。可以以防止或减少脱气的方式处理溶液。典型的微藻类(作为实例，盘状螺旋蓝细菌(Spirulina platensis))的池将具有30g/m2.天(干重)的生长速率。已知约使用约1.8g的CO2生成1g的藻类，将使用54g的CO2/m2.天。为了处理540kg/天的捕获的CO2(在90％捕获效率时600kg)，约10,000m2(1ha)的池将会是合适的。假设30cm深度，该池将具有3,000m3的容积。可以使用多个池提供总的培养物体积。每天将收获该池的约30％。藻类将被干燥，并且液体部分将回到池和到吸收器(24.5m3/天)。每天将获得300kg的干燥的藻类。干燥的藻类具有约20kJ/g的能量含量，接近于褐煤。它的至少一部分可以在发电厂中作为能量来源燃烧。来自发电厂的灰和下水道淤泥也可以用作用于藻类生长的肥料。
实施例3
实施例3类似于实施例1，但是代替具有大池，使用竖直圆柱形光生物反应器。具有2,700g藻类/m2.天的产率的反应器将需要1.9km x 1.9km的农场以处理烟道气。在常规的系统中，直接在藻类培养物各处将烟道气鼓泡。这导致气体经历大的压降，所以将需要相当大量的能量以使气体流过生物反应器。此外，在那种系统中，约50％的CO2将被吸收，并且剩余的会直接放出并损失到大气中。在使用填充柱吸收器的情况下，如上文描述的，气体以最小程度的压降(和较低的能量)以及出色的捕获效率(约90％)通过整个吸收器。填充柱提供了比鼓泡光化学反应器更高的接触面积，因此能够有更高的CO2吸收效率。在此系统中，气体不直接与藻类培养物接触，这防止了培养物可能被某些最终有毒的气体污染物污染。随后可以将富碳酸氢根的溶液直接泵送并引导至光化学反应器。在此最后的机构中，碳酸氢根浓度将高得多，因此更多的碳酸氢根离子将可以用于藻类培养物。这应当能够允许更高的藻类生长速率和细胞密度。作为结果，它可以降低用于装置所需的农场占地面积。至于池系统，一部分藻类培养物被收获。将固相(藻类)和液相(碳酸氢根耗尽的溶液)分离。部分液相返回吸收器并且其余的返回光生物反应器。随后可以将藻类干燥并用作燃料，或者可以将它处理以抽出油或其他生物产物化合物。例如，藻类如三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)含有约30％油(重量/干重)。
最后，以下参考文献通过引用结合在此：
1.http://ion.chem.usu.edu/～sbialkow/Classes/3600/Overheads/Carbonate/CO2.html.[En ligne][引用：2011年9月30日.]http://ion.chem.usu.edu/～sbialkow/Classes/3600/Overheads/Carbonate/CO2.html。
2.Chi，Z.，O′Fallon，J.V.和Chen，S.用于藻类培养物的由捕获的碳制备的碳酸氢根(Bicarbonate produced from carbon capture for algae culture).生物科技趋势(Trends in Biotechnology).2011年7月18日。
3.Lide，David，R.化学和物理学手册(Handbook of chemistry andphysics)第80版s.l.：RC Press，1999-2000。
4.Jayasankar，R.和Valsala，K.K.碳酸氢钠的不同浓度对海水小球藻的生长速率和叶绿素含量的影响(Influence of different concentrations ofsodium bicarbonate on growth rate and clorophyll content of Chlorella salina).印度海洋生物学学会期刊(Journal of the marine biological association ofIndia).2008，第50卷，1，第74-78页。
5.Sültemeyer，D.真核藻类中的碳酸酐酶：在光合成期间表征、调节和可能的功能(Carbonic anhydrase in eukariotic algae：characterization，regulation，and possible function during photosynthesis).Can.J.Bot.1998，第76卷，第962-972页。
6.Azoz，Y.pH对在海藻培养物中无机碳摄取的影响(Effect of pH oninorganic carbon uptake in algal culture).应用和环境微生物学(Applied andenvironmental microbiology.1982，第43卷，6，第1300-1306页。
7.Pimolrat，P.，等，等.碳酸氢钠浓度对纤细角毛藻的生长和生物化学组成的影响(The effect of sodium bicarbonate concentrations on growth andbiochemical composition of Chaetoceros gracilis Scutt).Katetsart大学水产研究学报(Katetsart university fisheries research bulletin).2010，第34卷，2。
8.Fradette，s.Ruel，J.用于将来自发电厂的二氧化碳排放物再循环成为有用的碳酸化物种的工艺和工厂(Process and a plant for recycling carbondioxide emissions from power plants into useful carbonated species).US7596952 B2美国，6 10 2009。
9.Hazlebeck，D.A.和Dunlop，E.H.具有高二氧化碳利用率的光合成油制备(Photosynthetic oil production with high carbon dioxide utilization).US7662616 B2美国，16 02 2010。
10.Chi，Z.，等，等.用于生物燃料给料制备的联合系统(Integratedsystem for production of biofuel feedstock).美国，3 02 2011。
11.Hu，Q.和Sommerfeld，M.新型小球藻物种和其应用(NovelChlorella species and uses therefor).US 20100021968 A1美国，28 01 2010。
12.Sears，J.T.用于从藻类制备生物柴油的方法、设备和系统(Method，apparatus and system for biodiesel production from algae).US20070048848 A1美国，1 03 2007。
13.Rasmussen，M.A.，McNeff，C.V.和McNeff，L.C.藻类培养系统和方法(Algae cultivation systems and methods).US20090126265 A1美国，2105 2009。
14.Chi，Z.，等，等.用于制备生物柴油给料的联合系统(Integratedsystem for production of biofuel feedstock).WO 2010014797 A2国际，4 022010。
15.Wright，A.B.，Lackner，K.S.和Ginster，U.用于从空气中提取二氧化碳的方法和设备(Method and apparatus for extracting carbon dioxide fromair).US 20110033357 A1美国，10 02 2011。
16.Chinnasamy，S.，等，等.在较高CO2和温度水平下废水藻类普通小球藻ARC 1的生物质生产潜能(Biomass Production Potential of aWastewater Alga Chlorella vulgaris ARC 1under Elevated Levels of CO2 andTemperature).Int.J.Mol.Sci.2009，第10卷，第518-532页。
17.Futasugi，M和Gushi，K.改性酶(Modified enzyme).EP 0 506 431(A1)欧洲，1992。
18.Lewis，N.S.和Nocera，D.G.为行星供电：在太阳能利用中的化学挑战(POwering the planet：chemical challenges in solar energy utilization).PNAS.2006年10月24日，第103卷，43，第15729-15735页。
19.Küppers，U.和Kremer，B.在海洋大藻类中二氧化碳固定能力的纵向概评(Longitudinal Profiles of Carbon Dioxide Fixation Capacities inMarine Macroalgae).植物生理学(Plant Physiol).1978，第62卷，第49-53页。
20.James，S.C.和Boriah，V.对在明渠水沟中藻类生长的建模(Modeling Algae Growth in an Open-Channel Raceway).计算生物学期刊(JOURNAL OF COMPUTATIONAL BIOLOGY).2010，第17卷，7，第895-906页。
此外，多个专利和申请也通过引用结合在此：美国专利号7,740,689，国际PCT专利申请号PCT/CA2010/001212，PCT/CA2010/001213和PCT/CA2010/001214，美国专利号6.908.507,美国专利号7.176.017，美国专利号6.524.843，美国专利号6.475.382，美国专利号6.946.288，美国专利号7.596.952，美国专利号7.514.056，美国专利号7.521.217，美国专利申请号61/272.792，美国专利申请号61/344.869，美国专利申请号61/439.100，它们目前全部由申请人持有。申请人所持有的所有其他专利和申请也通过引用结合在此。在在前参考文献中描述的多种反应器和工艺可以与在本说明书中描述的多种工艺和方法结合使用。

Claims (74)

1.一种用于使在含有CO2的气体中的CO2生成含碳生物产物的双重生物催化转化的方法，所述方法通过如下进行：在碳酸酐酶的存在下对溶解的CO2生成碳酸氢根离子和氢离子的水合反应进行酶催化，并且在生物培养物中使所述碳酸氢根离子代谢转化为所述含碳生物产物。
2.权利要求1所述的方法，所述方法通过保持碳酸氢根离子的超产并按照所述生物培养物的营养物需求将超产的一部分进料至所述生物培养物中，来维持所述双重生物催化转化相对恒定并按照所述生物培养物的需求控制所述碳酸氢根离子向所述生物培养物的进料。
3.权利要求2所述的方法，其中，所述碳酸氢根离子的超产是以碳酸盐沉淀物的形式保持的。
4.一种用于处理含有CO2的气体以制备含碳生物产物的方法，所述方法包括：
a)使包含水和吸收化合物的水性吸收溶液与所述含有CO2的气体在碳酸酐酶的存在下接触；
b)在所述水性吸收溶液中对溶解的CO2生成碳酸氢根离子和氢离子的水合反应进行酶催化，以制备负载碳酸氢根的溶液；
c)通过生物培养物使在所述负载碳酸氢根的溶液中的所述碳酸氢根离子代谢转化为含碳化合物；以及
d)收获并处理所述生物培养物以提取所述含碳化合物，并且将所述含碳化合物转变为所述含碳生物产物。
5.权利要求4所述的方法，所述方法包括在使所述水性吸收溶液接触的步骤a)之前控制所述含有CO2的气体的温度。
6.权利要求5所述的方法，所述方法包括在使所述水性吸收溶液接触的步骤a)之前冷却所述含有CO2的气体。
7.权利要求4至6中任一项所述的方法，所述方法包括调节所述水性吸收溶液的pH。
8.权利要求4至7中任一项所述的方法，所述方法包括在使所述水性吸收溶液接触的步骤a)之前从所述含有CO2的气体中移除污染物。
9.权利要求4至8中任一项所述的方法，所述方法包括在代谢转化所述碳酸氢根离子的步骤c)之前从所述负载碳酸氢根的溶液中移除碳酸酐酶。
10.权利要求4至9中任一项所述的方法，所述方法包括将所述负载碳酸氢根的溶液的一部分再循环，以在接触步骤a)之前补充所述水性吸收溶液。
11.权利要求4至10中任一项所述的方法，所述方法包括在代谢转化所述碳酸氢根离子的步骤c)之前预处理所述负载碳酸氢根的溶液，以改变所述负载碳酸氢根的溶液中的所述碳酸氢根离子的溶解度，从而增强其生成碳酸盐沉淀物的沉淀。
12.权利要求11所述的方法，其中，所述预处理包括改变所述负载碳酸氢根的溶液的pH和/或改变所述负载碳酸氢根的溶液的温度。
13.权利要求11或12所述的方法，其中，所述预处理包括添加阳离子共沉淀剂。
14.权利要求11至13中任一项所述的方法，所述方法包括从所述负载碳酸氢根的溶液中分离称为沉淀固体部分的所述沉淀物的至少一部分，用于下游用途。
15.权利要求14所述的方法，所述方法包括按照对所述生物培养物的生长循环的监测来调节被再分配到所述生物培养物中的所述沉淀固体部分的量。
16.权利要求15所述的方法，所述方法包括将所述量的被再分配的沉淀固体部分与含有用于所述生物培养物的营养物的液体混合以形成补充的碳酸氢根营养物流，用于供应给所述生物培养物。
17.权利要求16所述的方法，其中，所述液体源自废水源。
18.权利要求16或17所述的方法，所述方法包括通过化学处理、机械处理、热处理或它们的组合预处理所述液体。
19.权利要求18所述的方法，其中，所述液体的预处理包括经由换热器加热所述液体以产生预处理过的液体。
20.权利要求11至19中任一项所述的方法，所述方法包括从所述负载碳酸氢根的溶液的至少一部分和/或所述碳酸盐沉淀物的至少一部分解吸CO2，以生成纯CO2气体流和离子耗尽的溶液，所述离子耗尽的溶液可作为所述水性吸收溶液的一部分再循环。
21.权利要求4至20中任一项所述的方法，所述方法包括向所述生物培养物供应各种营养物流，所述营养物包括氮化合物。
22.权利要求4至21中任一项所述的方法，所述方法包括向所述生物培养物供应光。
23.权利要求22所述的方法，其中，以恒定或可变的强度连续地或间歇地供应所述光。
24.权利要求16至23中任一项所述的方法，其中，收获并处理所述生物培养物的步骤d)还产生分离的溶液，所述方法包括将所述分离的溶液的一部分作为所述含有营养物的液体再循环，以形成所述补充的碳酸氢根营养物流。
25.权利要求24所述的方法，所述方法包括将所述分离的溶液的剩余部分再循环，以在接触步骤a)之前补充所述水性吸收溶液。
26.权利要求4至25中任一项所述的方法，其中，代谢转化所述碳酸氢根离子的步骤c)还产生碳酸氢根耗尽的溶液，所述方法包括将所述碳酸氢根耗尽的溶液的至少一部分再循环，以在接触步骤a)之前补充所述水性吸收溶液。
27.权利要求4至26中任一项所述的方法，其中，所述步骤d)包括使所述含碳化合物转变为用于润滑的生物油、用于能量供应的液体燃料或它们的组合。
28.权利要求4至27中任一项所述的方法，其中，所述步骤d)还包括提取用作固体燃料和/或给料的生物质。
29.权利要求4至29中任一项所述的方法，其中，所述步骤d)还包括提取被供应至所述生物培养物中的营养物部分。
30.权利要求4至30中任一项所述的方法，所述方法包括测量并控制用于补充所述水性吸收溶液的补充流的浓度和/或流量，所述补充流包括酶补充流、吸收化合物补充流、固体沉淀物补充流或它们的组合。
31.一种用于使烟道气中的CO2气体生成含碳生物产物的双重生物催化转化的设备，所述设备包含：
酶促碳酸氢根生成和CO2气体吸收单元，其包含：
用于接收所述烟道气的气体入口；
用于接收水性吸收溶液的液体入口；
反应室，其被配置为用于接收所述烟道气和所述水性吸收溶液，以使它们在用于催化溶解的来自所述烟道气的CO2生成碳酸氢根离子和氢离子的水合反应的碳酸酐酶的存在下接触，从而生成负载碳酸氢根的溶液和处理过的气体；
用于释放所述处理过的气体的气体出口；和
用于释放所述负载碳酸氢根的溶液的液体出口；
生物培养物单元，其包含：
用于接收所述负载碳酸氢根的溶液的入口；
培养物隔室，其用于通过生物培养物使所述碳酸氢根离子代谢转化为含碳生物产物；和
用于将含有所述含碳生物产物的生物培养物材料从所述培养物隔室释放的出口；和
提取单元，其用于从被释放的生物培养物材料提取至少一些所述的含碳生物产物。
32.权利要求31所述的设备，其中，所述酶促碳酸氢根生成和CO2气体吸收单元的所述反应室是直接气-液接触反应器。
33.权利要求32所述的设备，其中，所述直接气-液接触反应器是喷雾反应器、填充床反应器、鼓泡反应器、流-线反应器或它们的类似物。
34.权利要求31所述的设备，其中，所述酶促碳酸氢根生成和CO2气体吸收单元的所述反应室是利用用于催化溶解的CO2的水合反应的酶膜的间接气-液接触反应器。
35.权利要求31至34中任一项所述的设备，所述设备包含冷却单元，所述冷却单元位于酶促碳酸氢根生成和CO2气体吸收单元的上游，接收所述烟道气并控制所述烟道气的温度以释放出温度受控的烟道气。
36.权利要求35所述的设备，其中，所述冷却单元是接收用于控制所述烟道气的温度的冷却溶液的换热器。
37.权利要求31至36中任一项所述的设备，所述设备包含污染物移除单元，所述污染物移除单元位于所述酶促碳酸氢根生成和CO2气体吸收单元的上游，用于从所述烟道气移除污染物并产生去污的烟道气，所述污染物包含金属、SOx、NOx或它们的组合。
38.权利要求37所述的设备，其中，所述污染物移除单元是接收洗涤液并释放含有氮化合物的负载污染物的溶液的洗涤器。
39.权利要求31至38中任一项所述的设备，所述设备包含处理单元，所述处理单元位于所述酶促碳酸氢根生成和CO2气体吸收单元的下游，用于改变在进入所述生物培养物单元之前的所述负载碳酸氢根的溶液的溶解度并且在其中形成碳酸盐沉淀物。
40.权利要求39所述的设备，其中，所述处理单元包含分离装置，所述分离装置用于从所述负载碳酸氢根的溶液中分离称为沉淀固体部分的所述碳酸盐沉淀物的至少一部分，用于下游用途。
41.权利要求40所述的设备，其中，所述分离装置进行离心、过滤、沉降或它们的类似过程。
42.权利要求40或41所述的设备，所述设备包含储存单元，所述储存单元用于保存在再分配之前的所述沉淀固体部分。
43.权利要求39至42中任一项所述的设备，所述设备包含解吸单元，所述解吸单元位于所述处理单元的下游，接收所述负载碳酸氢根的溶液的至少一部分和/或所述碳酸盐沉淀物的至少一部分，用于解吸CO2并形成纯的CO2气体流。
44.权利要求39至43中任一项所述的设备，所述设备包含固-液混合单元，所述固-液混合单元用于使可调节的量的所述沉淀固体部分与含有营养物的液体混合，以形成被供应至所述生物培养物单元中的补充的碳酸氢根营养物流。
45.权利要求44所述的设备，其中，所述固-液混合单元是搅拌罐。
46.权利要求38至45中任一项所述的设备，所述设备包含氮预处理单元，在所述氮预处理单元中，将所述负载污染物的溶液再生为所述洗涤液和被供应至所述生物培养物单元中的氮营养物流。
47.权利要求31至46中任一项所述的设备，所述设备包含产生被供应至所述生物培养物单元中的光的生物照明单元。
48.权利要求31至47中任一项所述的设备，其中，所述生物培养物单元的所述培养物隔室包含至少一个光-生物反应器。
49.权利要求48所述的设备，其中，所述至少一个光-生物反应器包含数个串联和/或并联布置的光-生物反应器，相邻的光-生物反应器是用开放的池、有盖的池或它们的组合相互连接的。
50.权利要求31至49中任一项所述的设备，所述设备包含生物培养物分离单元，所述生物培养物分离单元位于所述生物培养物单元和所述提取单元之间，用于将分离的溶液与所述生物培养物材料分离。
51.权利要求31至50中任一项所述的设备，其中，所述生物培养物单元包含用于释放碳酸氢根耗尽的溶液的溶液出口。
52.权利要求51所述的设备，所述设备包含另一个分离装置，所述另一个分离装置接收所述碳酸氢根耗尽的溶液，用于从后者中移除任何残余的生物质。
53.权利要求31至52中任一项所述的设备，所述设备包含pH调节单元，所述pH调节单元位于所述生物培养物单元的上游，用于调节所述负载碳酸氢根的溶液的用于补充所述水性吸收溶液的可再循环部分的pH。
54.权利要求31至53中任一项所述的设备，所述设备包含测量和控制单元，所述测量和控制单元位于所述生物培养物单元的上游，用于测量并控制用于补充所述水性吸收溶液的补充流的浓度和/或流量，所述补充流包括酶补充流、吸收化合物补充流、固体沉淀物补充流或它们的组合。
55.权利要求31至54中任一项所述的设备，其中，所述提取单元包含各种化学和/或机械提取装置，所述化学和/或机械提取装置用于由释放的生物培养物材料制备用于润滑的生物油、用于能量供应的液体燃料、用于固体燃料和给料的生物质、用于生物培养物的营养物部分或它们的组合。
56.权利要求31至55中任一项所述的设备，其中，所述生物培养物单元是第一生物培养物子单元且所述设备包含串联或并联运行的第二或更多生物培养物子单元。
57.权利要求4至56中任一项所述的方法或设备，其中，所述水性吸收溶液以足以增强CO2捕获和/或促进获得可控的碳酸氢根/碳酸根浓度的量包含碳酸钾或碳酸钠。
58.权利要求57所述的方法或设备，其中，所述碳酸钾具有在约1M至约2M之间的浓度，且其中所述碳酸钠具有在约0.3M至约2.4M之间的浓度。
59.权利要求4至58中任一项所述的方法或设备，其中，所述水性吸收溶液具有低于约30℃的温度。
60.权利要求4至59中任一项所述的方法或设备，其中，所述水性吸收溶液的pH在约8至约11.5之间。
61.权利要求4至60中任一项所述的方法或设备，其中，所述生物培养物的pH在约7至约9之间。
62.碳酸酐酶和生物培养物用于使烟道气中的CO2气体生成含碳生物产物的连续双重生物催化转化的应用。
63.碳酸酐酶在生物培养物中加速CO2气体溶解并转化为碳酸氢根离子和氢离子的应用，所述碳酸氢根离子和氢离子用于生物代谢并转化为含碳生物产物。
64.一种用于将在含有CO2的气体中的CO2转化为含碳生物产物的双重生物催化制剂，所述制剂包含：水；溶解在所述水中的CO2；悬浮在所述水中的碳酸酐酶，其量足以对在所述水中溶解的CO2以有营养的碳酸氢根浓度生成碳酸氢根离子和氢离子的水合反应进行催化；和在所述水中的生物培养物材料，其量足以在用于将所述碳酸氢根离子转化为所述含碳生物产物的所述有营养的碳酸氢根浓度上具有持续的代谢活性。
65.权利要求1至64中任一项所述的方法、工艺、应用、制剂或设备，其中，所述生物培养物是藻类培养物。
66.权利要求1至65中任一项所述的方法、工艺、应用、制剂或设备，其中，所述生物培养物产生用于所述酶促CO2捕获的酶的至少一部分。
67.权利要求1至66中任一项所述的方法、工艺、应用、制剂或设备，其中，所述生物培养物包含微生物培养物、绿藻、嗜碱微生物培养物、嗜盐微生物培养物、裸藻培养物、紫色硫和非硫细菌培养物、绿色硫和非硫细菌培养物、亚硝化单胞菌属细菌培养物、硝化菌属细菌培养物和/或产甲烷古细菌培养物、它们的菌株、它们的变体或它们的混合物。
68.权利要求67所述的方法、工艺、应用、制剂或设备，其中，所述微生物培养物是蓝细菌。
69.权利要求68所述的方法、工艺、应用、制剂或设备，其中，所述蓝细菌是可疑席蓝细菌(Phormidium ambiguum)、东方席蓝细菌(Phormirium orientalis)、微鞘蓝细菌属(Microcoleus sp)或它们的组合。
70.权利要求1至69中任一项所述的方法、工艺、应用、制剂或设备，其中，所述含有CO2的气体源自接收用于燃烧的含碳燃料的发电厂的作业。
71.权利要求1至70中任一项所述的方法、工艺、应用、制剂或设备，其中，所述碳酸酐酶被固定或俘获在反应器的填料或内部构件之上或之中。
72.权利要求1至70中任一项所述的方法、工艺、应用、制剂或设备，其中，所述碳酸酐酶与流过反应器的自由漂浮的粒子结合，所述碳酸酐酶是使用稳定化材料固定、粘结、俘获和/或被覆在所述粒子上的。
73.权利要求1至70中任一项所述的方法、工艺、应用、制剂或设备，其中，所述碳酸酐酶以悬浮在水性液体中的聚集体或晶体的形式存在。
74.权利要求1至70中任一项所述的方法、工艺、应用、制剂或设备，其中，所述碳酸酐酶溶解并游离在水性液体中。
CN201380013977.0A 2012-01-17 2013-01-17 用于通过酶增强水合和生物培养物使co2气体生成生物产物的双重生物催化转化的联合方法 Pending CN104169427A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261587341P 2012-01-17 2012-01-17
US61/587,341 2012-01-17
PCT/CA2013/050029 WO2013106932A1 (en) 2012-01-17 2013-01-17 Integrated process for dual biocatalytic conversion of co2 gas into bio-products by enzyme enhanced hydration and biological culture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104169427A true CN104169427A (zh) 2014-11-26

Family

ID=48798454

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380013977.0A Pending CN104169427A (zh) 2012-01-17 2013-01-17 用于通过酶增强水合和生物培养物使co2气体生成生物产物的双重生物催化转化的联合方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20150024453A1 (zh)
CN (1) CN104169427A (zh)
CA (1) CA2861245A1 (zh)
WO (1) WO2013106932A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105441323A (zh) * 2015-12-31 2016-03-30 天津大学 基于多孔陶瓷梯级布置固定化酶的立式反应器
CN105985910A (zh) * 2015-03-05 2016-10-05 华东理工大学 微藻培养的新补碳方法与流程
CN106995817A (zh) * 2016-01-26 2017-08-01 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种编码叶绿体碳酸酐酶基因在构建耐高浓度co2且快速生长的工业工程微藻中的应用
CN107407740A (zh) * 2014-12-09 2017-11-28 卢森特生物科学股份有限公司 用于远程测量和量化来自海洋铁富集的二氧化碳封存的过程和方法
CN109890969A (zh) * 2016-09-26 2019-06-14 Sk新技术株式会社 使用二氧化碳矿化方法和与其结合的硫氧化微生物的代谢反应的二氧化碳转化方法
CN114950121A (zh) * 2022-06-14 2022-08-30 西安交通大学 一种用于直接空气捕集co2的微藻-碳酸酐酶双面复合膜固碳系统

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2701828T3 (es) * 2014-06-25 2019-02-26 Spx Apv Danmark As Aparato y procedimiento de preparación y esterilización de productos viscosos que contienen compuestos sensibles a la temperatura
KR20230158642A (ko) * 2015-06-10 2023-11-20 브리사 인터네셔널 엘엘씨 바이오매스 증대 및 공정 시스템 및 방법
KR101833233B1 (ko) * 2015-06-24 2018-03-02 고려대학교 산학협력단 이산화탄소 전환 및 포집용 직렬반응기 및 이를 이용한 이산화탄소 전환 및 포집공정
US10981111B2 (en) 2015-06-24 2021-04-20 Korea University Research And Business Foundation Carbon dioxide conversion reactor, series reactor for converting and capturing carbon dioxide including the same, and process of converting and capturing carbon dioxide using the same
CN108289475A (zh) * 2015-11-30 2018-07-17 荷兰联合利华有限公司 冷冻产品的生产方法
EP3284827A1 (en) * 2016-08-15 2018-02-21 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Production of algae using co2-containing gas
BR102018014255A2 (pt) * 2018-07-12 2020-01-28 Leonardo Garnica processo respiratório inverso para absorção de dióxido de carbono
US11384329B2 (en) * 2019-09-23 2022-07-12 ExxonMobil Technology and Engineering Company Photobioreactors, gas concentrators, and periodic surfaces
US11976261B2 (en) * 2020-01-31 2024-05-07 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Integrated algal and cyanobacterial process for bioproduct manufacturing
US20220325218A1 (en) * 2021-04-09 2022-10-13 Lanzatech, Inc. Method of controlling gas fermentation platform for improved conversion of carbon dioxide into products
BR112023020424A2 (pt) * 2021-04-09 2023-12-05 Lanzatech Inc Processo integrado para a produção de pelo menos um produto de fermentação a partir de uma corrente gasosa
WO2023015241A1 (en) * 2021-08-06 2023-02-09 President And Fellows Of Harvard College Carbon efficient two-phase high-productivity fermentation system
KR20240056842A (ko) * 2021-10-03 2024-04-30 란자테크, 인크. 이산화탄소의 제품화를 위한 가스 발효 전환
GB2618389A (en) * 2022-05-06 2023-11-08 Cemvita Factory Inc Process

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100047866A1 (en) * 2007-01-31 2010-02-25 Novozymes A/S Heat-Stable Carbonic Anhydrases and Their Use
US20100086983A1 (en) * 2008-09-29 2010-04-08 Akermin, Inc. Process for accelerated capture of carbon dioxide
US20110011261A1 (en) * 2009-07-17 2011-01-20 Triangle Energy Group, Llc Wet scrubber for carbon dioxide collection
US20110308149A1 (en) * 2010-06-16 2011-12-22 Hazlebeck David A System for Supporting Algae Growth with Adsorbed Carbon Dioxide

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100047866A1 (en) * 2007-01-31 2010-02-25 Novozymes A/S Heat-Stable Carbonic Anhydrases and Their Use
US20100086983A1 (en) * 2008-09-29 2010-04-08 Akermin, Inc. Process for accelerated capture of carbon dioxide
US20110011261A1 (en) * 2009-07-17 2011-01-20 Triangle Energy Group, Llc Wet scrubber for carbon dioxide collection
US20110308149A1 (en) * 2010-06-16 2011-12-22 Hazlebeck David A System for Supporting Algae Growth with Adsorbed Carbon Dioxide

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107407740A (zh) * 2014-12-09 2017-11-28 卢森特生物科学股份有限公司 用于远程测量和量化来自海洋铁富集的二氧化碳封存的过程和方法
CN105985910A (zh) * 2015-03-05 2016-10-05 华东理工大学 微藻培养的新补碳方法与流程
CN105441323A (zh) * 2015-12-31 2016-03-30 天津大学 基于多孔陶瓷梯级布置固定化酶的立式反应器
CN106995817A (zh) * 2016-01-26 2017-08-01 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种编码叶绿体碳酸酐酶基因在构建耐高浓度co2且快速生长的工业工程微藻中的应用
CN106995817B (zh) * 2016-01-26 2020-08-14 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种编码叶绿体碳酸酐酶基因在构建耐高浓度co2且快速生长的工业工程微藻中的应用
CN109890969A (zh) * 2016-09-26 2019-06-14 Sk新技术株式会社 使用二氧化碳矿化方法和与其结合的硫氧化微生物的代谢反应的二氧化碳转化方法
US11845969B2 (en) 2016-09-26 2023-12-19 Sk Innovation Co., Ltd. Process of converting carbon dioxide using combination of carbon dioxide mineralization process and metabolism of sulfur-oxidizing microorganisms
CN109890969B (zh) * 2016-09-26 2024-05-14 Sk新技术株式会社 使用二氧化碳矿化方法与硫氧化微生物的代谢的结合的二氧化碳转化方法
CN114950121A (zh) * 2022-06-14 2022-08-30 西安交通大学 一种用于直接空气捕集co2的微藻-碳酸酐酶双面复合膜固碳系统
CN114950121B (zh) * 2022-06-14 2023-08-15 西安交通大学 一种用于直接空气捕集co2的微藻-碳酸酐酶双面复合膜固碳系统

Also Published As

Publication number Publication date
US20150024453A1 (en) 2015-01-22
WO2013106932A1 (en) 2013-07-25
CA2861245A1 (en) 2013-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104169427A (zh) 用于通过酶增强水合和生物培养物使co2气体生成生物产物的双重生物催化转化的联合方法
US9120686B2 (en) Wastewater treatment methods
Zhang Microalgae removal of CO2 from flue gas
Pires et al. Carbon dioxide capture from flue gases using microalgae: engineering aspects and biorefinery concept
US8262776B2 (en) Photosynthetic carbon dioxide sequestration and pollution abatement
JP2022107657A (ja) 微細藻類の高密度培養のための滅菌培地、および空気圧縮、空気冷却、二酸化炭素自動供給、密封式垂直型フォトバイオリアクター、収集、乾燥用の装置、ならびにこれらを使用した、二酸化炭素のバイオマス変換固定を提供することを特徴とする空気および水の浄化方法
US20130319059A1 (en) Integrated carbon capture and algae culture
KR20090114352A (ko) 광합성 세포를 성장시키기 위한 시스템 및 방법
Arata et al. Spirulina platensis culture with flue gas feeding as a cyanobacteria‐based carbon sequestration option
US20130217082A1 (en) Algae Biofuel Carbon Dioxide Distribution System
Mohapatra et al. Bio-inspired CO2 capture and utilization by microalgae for bioenergy feedstock production: A greener approach for environmental protection
WO2018034565A1 (en) Production of algae using co2-containing gas
EP2371940A1 (en) Process for bio-oil production involving the use of CO2
EP2135939A1 (en) Process for obtaining a high nutritional value product and/or for transforming it into energy resources
CN101574623A (zh) 利用微藻源光合微生物净化烟道气的装置及其方法
WO2015102529A1 (en) System for mass cultivation of microorganisms and products therefrom
CN205061828U (zh) 一种利用菌藻提高低cod废水热值的超临界系统
JP5820878B2 (ja) 温室効果ガスからバイオ原油の取得方法
CN1793313A (zh) 环保型螺旋藻养殖碳源补充方法及装置
US20090119980A1 (en) Abandoned mine discharge algae clean up
EP3029136A1 (en) Installation for obtaining biomass by means of the culture of algae and obtaining a biorefined product for the production of bio-oil and bioproducts and a method for obtaining same
Setiawan et al. CO2 flue gas capture for cultivation of Spirulina platensis in paper mill effluent medium
WO2021224811A1 (en) Plant and process for the production of photosynthetic microorganisms
Geller et al. Sustainable Water and Nutrient Management in Algal Biomass Production Systems
EP2915877B1 (en) Process for producing biomass and products derived therefrom by cultivating unicellular algae in an aqueous medium supplied with a co2 current, and plant designed for this purpose

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20141126