RU2797838C1 - Method for utilization of carbon dioxide using microalgae chlorella - Google Patents
Method for utilization of carbon dioxide using microalgae chlorella Download PDFInfo
- Publication number
- RU2797838C1 RU2797838C1 RU2022119015A RU2022119015A RU2797838C1 RU 2797838 C1 RU2797838 C1 RU 2797838C1 RU 2022119015 A RU2022119015 A RU 2022119015A RU 2022119015 A RU2022119015 A RU 2022119015A RU 2797838 C1 RU2797838 C1 RU 2797838C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microalgae
- chlorella
- biomass
- chlorella kessleri
- carbon dioxide
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области биотехнологий, в частности к способам биологической очистки отходящих газов от энергоустановок (на примере ТЭЦ, ГРЭС) с повышенным содержанием СО2 (15-39%) с дальнейшим использованием остаточной биомассы микроводорослей Chlorella в биотехнологических процессах с целью безотходного удаления углекислого газа и получения продуктов с добавленной стоимостью.The invention relates to the field of biotechnology, in particular to methods for biological purification of exhaust gases from power plants (for example, CHP, State District Power Plant) with a high content of CO 2 (15-39%) with further use of the residual biomass of Chlorella microalgae in biotechnological processes for the purpose of waste-free removal of carbon dioxide and obtaining value-added products.
Проблема повышенного содержания диоксида углерода в атмосфере на сегодняшний день является серьезной угрозой для окружающей среды. В последнее время все более активно происходит внедрение технологий по улавливанию, утилизации и хранению углерода (Carbon Capture, Utilization and Storage — CCUS). Они подразумевают использование методов адсорбции, абсорбции, мембранного отделения СО2. Получают развитие и гибридные технологии, основанные на комбинации, сочетании различных подходов.The problem of elevated levels of carbon dioxide in the atmosphere today is a serious threat to the environment. Recently, the introduction of technologies for capturing, utilizing and storing carbon ( Carbon Capture, Utilization and Storage - CCUS ) has become more and more active. They involve the use of adsorption, absorption, membrane separation of CO 2 methods. Hybrid technologies based on a combination, a combination of different approaches are also being developed.
Фиксация СО2 микроводорослями имеет целый ряд преимуществ, которые обусловлены высокой эффективностью фотосинтеза, скоростью роста микроводорослей, их адаптируемостью к условиям окружающей среды. Кроме этого, данные организмы способны трансформировать поглощенный углекислый газ в липиды, белки, пигменты, углеводы. The fixation of CO 2 by microalgae has a number of advantages, which are due to the high efficiency of photosynthesis, the growth rate of microalgae, and their adaptability to environmental conditions. In addition, these organisms are able to transform the absorbed carbon dioxide into lipids, proteins, pigments, carbohydrates.
По приблизительным данным 100 тонн микроводорослей фиксируют 183 тонн углекислого газа за период максимального нарастания биомассы при культивировании в течение 8-10 дней. Эта величина будет варьироваться в зависимости от многих факторов (температура, конструкция культиватора, способа подачи СО2, вид микроводорослей и др.).According to approximate data, 100 tons of microalgae fix 183 tons of carbon dioxide during the period of maximum growth of biomass when cultivated for 8-10 days. This value will vary depending on many factors (temperature, cultivator design, CO 2 supply method, microalgae type, etc.).
Биомасса микроводорослей поглощает CO2 в результате фотосинтеза. При этом выделяется кислород и увеличивается биомасса микроводорослей. Реакцию фотосинтеза возможно представить в виде: Microalgae biomass absorbs CO 2 through photosynthesis. This releases oxygen and increases the biomass of microalgae. The photosynthesis reaction can be represented as:
CO2 + H2O C(H2O) + O2 + 120 ккал/моль. CO 2 + H 2 O C (H 2 O) + O 2 + 120 kcal / mol.
В результате фотосинтеза биомасса (растения, водоросли и др.) ежегодно образует более 100 млрд. т органического веществ, поглощается около 200 млрд. т CO2 и выделяя во внешнюю среду около 145 млрд. т кислорода.As a result of photosynthesis, biomass (plants, algae, etc.) annually forms more than 100 billion tons of organic matter, absorbs about 200 billion tons of CO 2 and releases about 145 billion tons of oxygen into the environment.
Поглощение СО2 при помощи биофильтра, в качестве биозагрузки которого используется суспензия микроводорослей – это дешевый и доступный способ снижения выбросов СО2, а также способ обеспечения высокоскоростного синтеза биомассы микроводорослей рода Chlorella. Микроводоросли способны использовать неорганический углерод СО2 для синтеза органического углерода – биомассы. Образовавшаяся в процессе очистки биомасса может быть использована для получения продуктов с добавленной стоимостью, таких как биодизель, удобрения, корм и др. В настоящее время разработано и применяется большое количество технологий поглощения СО2.Absorption of CO 2 with the help of a biofilter, which uses a suspension of microalgae as a bioload, is a cheap and affordable way to reduce CO 2 emissions, as well as a way to provide high-speed biomass synthesis of microalgae of the genus Chlorella . Microalgae are able to use inorganic carbon CO 2 for the synthesis of organic carbon - biomass. The biomass formed during the purification process can be used to produce value-added products such as biodiesel, fertilizers, feed, etc. At present, a large number of CO 2 absorption technologies have been developed and are being used.
Основными способами утилизации углекислого газа является абсорбция и адсорбция. В результате очистки данными методами образуются отходы, такие как шлам и отработанные адсорбенты, которые нуждаются в утилизации. Создание системы безотходного удаления углекислого газа с применением адсорбентов и абсорбентов не представляется возможным. The main ways of utilizing carbon dioxide are absorption and adsorption. As a result of cleaning by these methods, wastes such as sludge and spent adsorbents are generated, which need to be disposed of. It is not possible to create a waste-free carbon dioxide removal system using adsorbents and absorbents.
В настоящее время остается актуальным вопрос поиска наиболее эффективных, дешевых и доступных способов поглощения СО2 без образования побочных продуктов, требующих дополнительной обработки. При использовании микроводорослей для поглощения СО2 получают продукт с добавленной стоимостью, являющийся сырьем для получения биодизеля, удобрения, кормов и др.At present, the question of finding the most effective, cheap, and available ways of absorbing CO 2 without the formation of by-products that require additional processing remains topical. When using microalgae to absorb CO 2 , a value-added product is obtained, which is a raw material for the production of biodiesel, fertilizer, feed, etc.
• Существует способ поглощения парниковых газов, содержащих СО2, (патент № RU2552172C2, МПК C12P 5/00; C12P 39/00; C10L 1/00; публикация заявки PCT:WO 2011/161273 (29.12.2011)), авторы которого предлагают получать искусственную нефть из газа, содержащего CO2, путем термохимического разложения ферментированной биомассы, полученной в процессе фотосинтеза, осуществляемого определенным видом микроводоросли на основе СО2, поступившего для продукции биомассы. Термохимическое разложение предлагается осуществлять при давлении 0<Р<20 МПа и при температуре между 200 и 420°С. В вышеописанном способе не указана информация о составе питательной среды, необходимой для культивирования микроводорослей. Отсутствие информации о составе питательной среды предполагает внедрение отдельной стадии технологии, на которой происходит ее получение при помощи химических реагентов. Это увеличивает стоимость получения искусственной нефти и усложняет процесс реализации данной технологии. • There is a way to absorb greenhouse gases containing CO 2 (patent No. RU2552172C2, IPC
• Известен способ утилизации продуктов сгорания энергоустановок, использующих природный газ (патент № RU2608495C1 МПК A01G 7/02; A01G 33/00; C12N 1/12; C12M 1/04 опубликовано: 18.01.2017 ). Способ содержит откачку части топочных газов из дымовой трубы энергоустановки, направление газов через распылители в емкости производства биомассы микроводорослей; прокачку воды с микроводорослями из емкостей через фильтроконцентратор с обратным осмосом для разделения жидкости на воду и концентрат микроводорослей; подачу концентрата в биореактор, обогащение концентрата диоксидом углерода из топочных газов; плазменную обработку концентрата водорослей путем использования несгораемых электродов под повышенным давлением; разделение концентрата водорослей в результате плазменной обработки на составляющие с выделением биотоплива; подачу обработанного концентрата водорослей в ректификационную колонну, где выделяется свободный этанол. Данный способ не предполагает высокую эффективность очистки топочных газов от СО2. Применение метода обратного осмоса для обезвоживания биомассы и использование плазменной обработки для выделения биотоплива значительно увеличивают себестоимость технологии поглощения СО2, что делает данную технологию экономически нецелесообразной. • A known method for the disposal of combustion products of power plants using natural gas (patent No. RU2608495C1 IPC
Наиболее близким аналогом является способ искусственного культивирования микроводорослей и установка для его осуществления по патенту № CN104524964A, МПК: B01 D53/62; B01 D53/84; B01 D53/96; опубликовано 2015-04-22. Предлагается способ очистки промышленных отработанных газов от СО2 с использованием микроводорослей. Способ включает систему очистки углекислого газа от микроводорослей, используемую для одновременного культивирования микроводорослей и поглощения углекислого газа в промышленных отходящих газах, систему сбора и производства энергии, сообщающуюся с системой очистки углекислого газа от микроводорослей и используемую для сбора зрелых микроводорослей, и циркулирующий культуральный раствор. В соответствии с изобретением СО2, в промышленных отработанных газах очищается и утилизируется микроводорослями, а сточные воды, которые необходимо сбрасывать в процессе промышленного производства, эффективно утилизируются системой циркуляции культурального раствора, чтобы эффективно избежать потери воды и питательных веществ во время технологического процесса в промышленности. Данный способ не предполагает очистку газов с высоким содержанием СО2 (15-39%), а также не раскрывается возможность использования биомассы для дальнейшего получения ценных компонентов.The closest analogue is the method of artificial cultivation of microalgae and installation for its implementation according to patent No. CN104524964A, IPC: B01 D53/62; B01D53/84; B01D53/96; published on 2015-04-22. A method is proposed for cleaning industrial waste gases from CO 2 using microalgae. The method includes a microalgae carbon dioxide purification system used for simultaneous cultivation of microalgae and absorption of carbon dioxide in industrial waste gases, an energy collection and production system that communicates with the microalgae carbon dioxide purification system and is used to collect mature microalgae, and a circulating culture solution. According to the invention , CO 2 in industrial waste gases is purified and utilized by microalgae, and the waste water that must be discharged in the industrial production process is effectively disposed of by the culture solution circulation system, so as to effectively avoid the loss of water and nutrients during the industrial process. This method does not involve the purification of gases with a high content of CO 2 (15-39%), and also does not disclose the possibility of using biomass to further obtain valuable components.
Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании способа поглощения выбросов газа с повышенным содержанием СО2 (15-39%) микроводорослями Chlorella с образованием биомассы, являющейся продуктом для получения ценных компонентов (биотопливо, удобрения, БАД), и отсутствием образующихся в процессе очистки побочных продуктов, нуждающихся в последующей утилизации. Это позволит снизить затраты на технологию очистки воздуха от СО2 и получить продукты с высокой добавленной стоимостью (биотопливо, удобрения, БАД). The technical problem to be solved by the present invention is to create a method for absorbing gas emissions with a high content of CO 2 (15-39%) by Chlorella microalgae with the formation of biomass, which is a product for obtaining valuable components (biofuel, fertilizers, dietary supplements), and the absence by-products formed during the purification process that require subsequent disposal. This will reduce the cost of air purification technology from CO 2 and obtain products with high added value (biofuel, fertilizers, dietary supplements).
Технический результат достигается поглощением СО2 микроводорослями Chlorella в процессе их культивирования в питательной среде, в том числе на основе сточных вод, образующихся в процессе производства, и (в результате чего) с дальнейшим получением биомассы высокого качества, которую предлагается использовать в качестве сырья для получения продуктов с добавленной стоимостью (биодизель, удобрения, корм и др.). Данный способ является экологически целесообразным и экономически выгодным.The technical result is achieved by the absorption of CO 2 by Chlorella microalgae during their cultivation in a nutrient medium, including on the basis of wastewater generated during the production process, and (as a result of which) with the further production of high quality biomass, which is proposed to be used as a raw material for obtaining value-added products (biodiesel, fertilizers, feed, etc.). This method is environmentally sound and cost effective.
Техническим результатом заявляемого изобретения является поглощение выбросов газа с повышенным содержанием СО2 (15-39%) микроводорослями Chlorella путем направленного культивирования, которое проводят в подобранном режиме.The technical result of the claimed invention is the absorption of gas emissions with a high content of CO 2 (15-39%) by microalgae Chlorella by directional cultivation, which is carried out in a selected mode.
Краткое описание фигурBrief description of the figures
На прилагаемых к описанию фигурах дано:On the figures attached to the description it is given:
Фигура 1 – установка для очистки выбросов от углекислого газа микроводорослями Chlorella, где 1 – источник газов с повышенным содержанием CO2, 2 – аэрационная труба с перфорацией для равномерного распределения газов, 3 — фотобиореактор-биофильтр, 4 – кран для слива биомассы микроводорослей.Figure 1 - installation for purification of emissions from carbon dioxide by Chlorella microalgae, where 1 is a source of gases with a high content of CO 2 , 2 is an aeration pipe with perforation for uniform distribution of gases, 3 is a photobioreactor-biofilter, 4 is a valve for draining microalgae biomass.
Фигура 2 - схема способа очистки выбросов от углекислого газа микроводорослями Chlorella, где 1 – источник газов с повышенным содержанием CO2, 3 — фотобиореактор-биофильтр, 5 – блок подачи маточной культуры, 6 – блок вывода образовавшегося кислорода, 7 – блок подачи сточных вод, 8 – блок смешивания питательной среды и сточных вод, 9 – питательная среда, 10 – блок механической обработки биомассы микроводорослей, 11 – блок получения биомассы, 12 – блок выделения ценных компонентов из полученной биомассы.Figure 2 is a diagram of a method for cleaning emissions from carbon dioxide by microalgaeChlorella, where 1 is a source of gases with a high content of CO2, 3 - photobioreactor-biofilter, 5 - mother culture supply unit, 6 - generated oxygen output unit, 7 - sewage supply unit, 8 - nutrient medium and wastewater mixing unit, 9 - nutrient medium, 10 - microalgae biomass mechanical processing unit, 11 - block for obtaining biomass, 12 - block for extracting valuable components from the obtained biomass.
Фигура 3 – график зависимости концентрации СО2 от времени, после введения СО2 в фотобиореактор-биофильтр для Chlorella Vulgaris Figure 3 is a plot of CO 2 concentration versus time after CO 2 was introduced into the photobioreactor-biofilter for Chlorella Vulgaris
Фигура 4 – сравнительный анализ поглощения СО2 двумя видами микроводорослями Chlorella Kessleri и Chlorella Vulgaris. Figure 4 - Comparative analysis of CO 2 uptake by two species of microalgae Chlorella Kessleri and Chlorella Vulgaris.
Очистку воздуха от СО2 и культивирование биомассы проводят при непрерывной продувке воздухом с помощью барботирующего устройства при поверхностной освещенности в диапазоне от 2500 до 3000 Лк в лабораторных герметичных фотобиореакторах-биофильтрах вместимостью 100 л, оснащенных системой аэрирования, освещения, температурными датчиками, подачи углекислого газа, системой удаления суспензии биомассы микроводорослей. По сравнению с естественными источниками света искусственные источники могут создавать большую облученность, что способствует увеличению прироста биомассы.Air purification from CO 2 and cultivation of biomass is carried out with continuous air purge using a bubbling device at surface illumination in the range from 2500 to 3000 Lx in laboratory sealed photobioreactors-biofilters with a capacity of 100 l, equipped with aeration system, lighting, temperature sensors, carbon dioxide supply, microalgae biomass suspension removal system. Compared to natural light sources, artificial sources can generate more irradiance, which increases biomass growth.
Температура раствора суспензии поддерживается в диапазоне от 25 до 30°С за счет терморегуляторов. Интенсивное барботирование газами с высоким содержанием СО2 (15-39%) суспензии микроводоросли Chlorella позволяет интенсифицировать процессы поглощения СО2 биомассой микроводорослей. СО2 из газовых выбросов является источником неорганического углерода, который микроводоросли трансформируют в органический углерод биомассы, что способствует размножению клеток микроводоросли Chlorella и поддерживает необходимую рН раствора в пределах от 6,0 до 9,0.The temperature of the suspension solution is maintained in the range from 25 to 30°C by thermostats. Intensive bubbling with gases with a high content of CO 2 (15-39%) of the Chlorella microalgae suspension makes it possible to intensify the processes of absorption of CO 2 by the biomass of microalgae. CO 2 from gas emissions is a source of inorganic carbon, which microalgae transforms into biomass organic carbon, which promotes the reproduction of Chlorella microalgae cells and maintains the required pH of the solution in the range from 6.0 to 9.0.
Установка для очистки выбросов от углекислого газа микроводорослями Chlorella изображена на Фигуре 1.Installation for purification of emissions from carbon dioxide by Chlorella microalgae is shown in Figure 1.
Способ очистки выбросов от углекислого газа микроводорослями Chlorella схематично показан на Фигуре 2. The method of purification of emissions from carbon dioxide by Chlorella microalgae is schematically shown in Figure 2.
Суспензия микроводорослей представляет собой раствор микроводоросли в питательной среде (в качестве источника дополнительных питательных веществ рекомендуется добавлять сточные воды пищевой промышленности). Состав питательной среды для культивирования микроводоросли Chlorella был подобран экспериментально (таблица 1).Suspension of microalgae is a solution of microalgae in a nutrient medium (it is recommended to add wastewater from the food industry as a source of additional nutrients). The composition of the nutrient medium for the cultivation of Chlorella microalgae was selected experimentally (table 1).
Таблица 1Table 1
Состав питательной средыThe composition of the nutrient medium
Пример 1: Очистку от СО2 проводят в 2 герметичных фотобиореакторах-биофильтрах объемом по 100 л каждый, в котором суспензию микроводоросли аэрируют на протяжении 648 часов (27 суток). Очистка и культивирование проводится при температуре 25-30°С и искусственном освещении 2500-3000 Лк. В каждый фотобиорекатор-биофильтр добавляется 50 л суспензии микроводорослей Chlorella с питательной средой. Виды хлореллы, применяемые при проведении эксперимента: Chlorella Kessleri и Chlorella Vulgaris. Данные штаммы микроводорослей способны к высокоскоростному фотосинтезу и характерны для РФ.Example 1: Purification from CO 2 is carried out in 2 sealed photobioreactor-biofilters with a volume of 100 l each, in which the suspension of microalgae is aerated for 648 hours (27 days). Purification and cultivation is carried out at a temperature of 25-30°C and artificial lighting of 2500-3000 Lx. 50 liters of Chlorella microalgae suspension with a nutrient medium are added to each photobiorector-biofilter. Chlorella species used in the experiment: Chlorella Kessleri and Chlorella Vulgaris . These strains of microalgae are capable of high-speed photosynthesis and are typical for RF.
Через аэраторы в течение 648 часов (27 суток) добавляют СО2 в объеме 7,5-17,5 л (15-39%) от незанятого объема фотобиореактора-биофильтра). Совокупное поглощение СО2 Chlorella Vulgaris (оптическая плотность D = 3,0-3,9 при длине волны λ = 750 нм) через 480 часов (20 суток) происходило более активно по сравнению с Chlorella Kessleri за аналогичный период. На Фигуре 3 показано время, за которое Chlorella Vulgaris способна поглотить 19,5 л СО2.Through aerators for 648 hours (27 days) add CO 2 in the amount of 7.5-17.5 l (15-39%) of the unoccupied volume of the photobioreactor-biofilter). The total absorption of CO 2 by Chlorella Vulgaris (optical density D = 3.0-3.9 at a wavelength of λ = 750 nm) after 480 hours (20 days) was more active compared to Chlorella Kessleri for the same period. Figure 3 shows the time for which Chlorella Vulgaris is able to absorb 19.5 liters of CO 2 .
На диаграмме видно, что подаваемый в фотобиореактор-биофильтр объем углекислого газа поглощается Chlorella Vulgaris за 72 часа (3 суток). При этом оптическая плотность суспензии увеличивается с 0,449 до 1,49. Таким образом, суспензия микроводорослей Chlorella способна поглощать процент СО2, превышающий процент содержания СО2 в выбросах от энергоустановок (выбросы СО2). Так, например, в Уганде только за 2017 год выбросы углекислого газа от энергоустановок мощностью 241992 МВт составили 64612 т (Kavuma, C., De Dieu, H. K. J., & Sandoval, D. (2020). Reducing carbon dioxide emission generated by thermal power plants with solar power on the uganda's electricity grid. Paper presented at the Proceedings of the 2020 International Conference and Utility Exhibition on Energy, Environment and Climate Change, ICUE 2020, doi:10.1109/ICUE49301.2020.9307064). Использование остаточной биомассы микроводорослей Chlorella позволяет решить сразу две экологические проблемы: уменьшение углеродного следа и получение продуктов с добавленной стоимостью (биодизель, удобрения, корм и др.).The diagram shows that the amount of carbon dioxide supplied to the photobioreactor-biofilter is absorbed by Chlorella Vulgaris in 72 hours (3 days). In this case, the optical density of the suspension increases from 0.449 to 1.49. Thus, the suspension of microalgae Chlorella is able to absorb a percentage of CO 2 greater than the percentage of CO 2 in emissions from power plants (CO 2 emissions). For example, in Uganda in 2017 alone, carbon dioxide emissions from power plants with a capacity of 241,992 MW amounted to 64,612 tons (Kavuma, C., De Dieu, HKJ, & Sandoval, D. (2020). Reducing carbon dioxide emission generated by thermal power plants with solar power on the uganda's electricity grid.Paper presented at the Proceedings of the 2020 International Conference and Utility Exhibition on Energy, Environment and Climate Change, ICUE 2020, doi:10.1109/ICUE49301.2020.9307064). Using the residual biomass of Chlorella microalgae allows solving two environmental problems at once: reducing the carbon footprint and obtaining value-added products (biodiesel, fertilizers, feed, etc.).
Пример 2: Для осуществления способа было выбрано 2 вида микроводорослей: Chlorella Kessleri и Chlorella Vulgaris. Процесс утилизации СО2 проводят в 2 герметичных фотобиореакторах-биофильтрах объемом по 100 л каждый, в которых суспензию микроводоросли аэрируют на протяжении 648 часов (27 суток). Подача углекислого газа в фотобиореактор-биофильтр осуществлялся с помощью баллона СО2 (имитация газовых выбросов энергоустановок) через аэрационную трубу, расположенную на дне фотобиореактора-биофильтра с отверстиями. Подача маточной культуры осуществляется вместе с питательной средой (в дальнейшем предполагается использование сточных вод предприятий пищевой промышленности в качестве источника дополнительных питательных компонентов). По истечению 648 часов (27 суток) слив биомассы проводится с помощью крана. Для отделения осадка от раствора и сгущения биомассы применяется механическая обработка (центрифугирование). Полученная биомасса может быть использована в качестве сырья для получения продуктов с добавленной стоимостью, таких как биодизель, удобрения, корм и др., а надосадочная жидкость возвращена в фотобиореактор-биофильтр и может использоваться как одна из составляющих частей для новой питательной среды в усреднителе. Example 2: For the implementation of the method, 2 types of microalgae were selected: Chlorella Kessleri and Chlorella Vulgaris. The process of utilization of CO 2 is carried out in 2 sealed photobioreactors-biofilters with a volume of 100 l each, in which the microalgae suspension is aerated for 648 hours (27 days). Carbon dioxide was supplied to the photobioreactor-biofilter using a CO2 cylinder (imitation of gas emissions from power plants) through an aeration pipe located at the bottom of the photobioreactor-biofilter with holes. The supply of the mother culture is carried out together with the nutrient medium (in the future, it is planned to use the wastewater of food industry enterprises as a source of additional nutrient components). After 648 hours (27 days) the biomass is drained using a crane. To separate the sediment from the solution and thicken the biomass, mechanical treatment (centrifugation) is used. The resulting biomass can be used as a raw material for the production of value-added products, such as biodiesel, fertilizers, feed, etc., and the supernatant liquid is returned to the photobioreactor-biofilter and can be used as one of the components for a new nutrient medium in the equalizer.
В таблице 2 представлены параметры условий поглощения СО2 при культивировании микроводорослей Chlorella, оптическая плотность выращенных образцов биомассы и их способность к поглощению углекислого газа. Образец №1, №3 – Chlorella Kessleri, Образец №2, №4 – Chlorella Vulgaris.Table 2 presents the parameters of the conditions for the absorption of CO 2 during the cultivation of microalgae Chlorella , the optical density of the grown samples of biomass and their ability to absorb carbon dioxide. Sample No. 1, No. 3 - Chlorella Kessleri , Sample No. 2, No. 4 - Chlorella Vulgaris .
Таблица 2table 2
Значения основных факторов условий поглощения СО2-культивирование Values of the main factors of the conditions of absorption of CO2-cultivation
* объем суспензии микроводорослей = 50л.* volume of microalgae suspension = 50 l.
Прирост биомассы оценивается по изменению оптической плотности суспензии микроводоросли. Измерение оптической плотности проводилось с помощью спектрофотометра КФК-3. Начальная оптическая плотность суспензии микроводоросли Chlorella Kessleri составляла 0,481, Chlorella Vulgaris – 0,45 при длине волны 750 нм.The increase in biomass is estimated from the change in the optical density of the microalgae suspension. The optical density was measured using a KFK-3 spectrophotometer. The initial optical density of the suspension of microalgae Chlorella Kessleri was 0.481, Chlorella Vulgaris - 0.45 at a wavelength of 750 nm.
За 648 часов (27 суток) оптическая плотность биомассы Chlorella Kessleri увеличилась до 4,22, а Chlorella Vulgaris – до 4,63 при температуре 27°С, а при максимальной температуре, равной 30°С, оптическая плотность увеличилась в следующих соотношениях: Chlorella Kessleri – до 4,06, Chlorella Vulgaris – до 4,37. For 648 hours (27 days) the optical density of Chlorella Kessleri biomass increased to 4.22, and Chlorella Vulgaris - up to 4.63 at a temperature of 27°C, and at a maximum temperature of 30°C, the optical density increased in the following ratios: Chlorella Kessleri - up to 4.06, Chlorella Vulgaris - up to 4.37.
За период времени от 192 ч до 202 ч (8-е сутки от начала эксперимента) 50 л микроводоросли Chlorella Kessleri при начальной оптической плотности 0,95 поглотили 1,25 л CO2, т.е. 3 л CO2 за сутки. Таким образом, 1 л микроводоросли Chlorella Kessleri при данной начальной оптической плотности поглощает 0,025л СО2 за 10 часов, 0,06 л СО2 в сутки. Over a period of time from 192 h to 202 h (8th day from the start of the experiment), 50 l of Chlorella Kessleri microalgae at an initial optical density of 0.95 absorbed 1.25 l of CO 2 , i.e. 3 l CO 2 per day. Thus, 1 liter of microalgae Chlorella Kessleri at a given initial optical density absorbs 0.025 liters of CO 2 in 10 hours, 0.06 liters of CO 2 per day.
За период времени от 456 ч до 462 ч (19-е сутки от начала эксперимента) 50 л микроводоросли Chlorella Vulgaris при начальной оптической плотности 3,72 поглотила 0,8 л CO2, 3,2 л за сутки. Таким образом, 1 л микроводоросли Chlorella Vulgaris при данной начальной оптической плотности поглощает 0,016 л СО2 за 6 часов, 0,064 л СО2 в сутки.Over a period of time from 456 h to 462 h (day 19 from the start of the experiment), 50 l of Chlorella Vulgaris microalgae at an initial optical density of 3.72 absorbed 0.8 l of CO 2 , 3.2 l per day. Thus, 1 l of microalgae Chlorella Vulgaris at a given initial optical density absorbs 0.016 l of CO 2 in 6 hours, 0.064 l of CO 2 per day.
На Фигуре 4 представлен сравнительный анализ поглощения СО2 двумя видами микроводорослей Chlorella Kessleri и Chlorella Vulgaris. При добавлении 15,5 л CO2 (на 168 час от начала эксперимента (7 сутки)) за одни сутки Chlorella Kessleri поглотила 18,6% поданного объёма CO2, а Chlorella Vulgaris поглотила 22,3% поданного объёма CO2. Chlorella Vulgaris поглотила за сутки на 1,85 л CO2 больше, чем Chlorella Kessleri. The Figure 4 presents a comparative analysis of the absorption of CO 2 two species of microalgae Chlorella Kessleri and Chlorella Vulgaris. With the addition of 15.5 L of CO 2 (at 168 hours from the start of the experiment (day 7)) in one day, Chlorella Kessleri absorbed 18.6% of the supplied CO 2 volume, and Chlorella Vulgaris absorbed 22.3% of the supplied CO 2 volume. Chlorella Vulgaris absorbed 1.85 liters of CO 2 more per day than Chlorella Kessleri.
Начальная оптическая плотность Chlorella Kessleri составила 0,798, Chlorella Vulgaris – 0,743. Через 174 часа после начала эксперимента была получена оптическая плотность Chlorella Kessleri – 0,95, Chlorella Vulgaris – 1,01. Таким образом, Chlorella Vulgaris активнее растет и поглощает CO2.The initial optical density of Chlorella Kessleri was 0.798, Chlorella Vulgaris - 0.743. 174 hours after the start of the experiment, the optical density of Chlorella Kessleri was obtained - 0.95, Chlorella Vulgaris - 1.01. Thus, Chlorella Vulgaris grows more actively and absorbs CO 2 .
Таким образом, заявляемый способ поглощения углекислого газа в процессе культивирования микроводоросли Chlorella позволяет утилизировать 0,127 г СО2 одним литром суспензии микроводорослей Chlorella Vulgaris за одни сутки и получить существенный прирост биомассы за 648 часов (27 суток) при изменении оптической плотности от 0,45 до ~ 4,63.Thus, the claimed method of absorption of carbon dioxide during the cultivation of microalgae Chlorella allows you to utilize 0.127 g of CO 2 with one liter of suspension of microalgae Chlorella Vulgaris in one day and obtain a significant increase in biomass in 648 hours (27 days) with a change in optical density from 0.45 to ~ 4.63.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2797838C1 true RU2797838C1 (en) | 2023-06-08 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2159666C1 (en) * | 1999-11-24 | 2000-11-27 | Дыкман Аркадий Самуилович | Method of cleaning industrial gas emissions |
EP1237644B1 (en) * | 1999-11-24 | 2004-02-25 | General Electric Company | Method of cleaning industrial waste gases |
CN104524964A (en) * | 2014-12-18 | 2015-04-22 | 中国科学院广州能源研究所 | Device and method for cleaning carbon dioxide in industrial waste gas via microalgae |
RU2552172C2 (en) * | 2010-06-23 | 2015-06-10 | Бернар А.Ж. СТРОИАЦЦО-МУЖЕН | Method of synthetic oil production out of greenhouse gases |
CN105032170A (en) * | 2015-08-07 | 2015-11-11 | 无锡桥阳机械制造有限公司 | Method for immobilizing carbon dioxide (CO2) in industrial emission exhaust gas through microalgae |
RU2608495C1 (en) * | 2015-08-04 | 2017-01-18 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Эковолга" | Method of recycling of combustion products of power plants using natural gas |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2159666C1 (en) * | 1999-11-24 | 2000-11-27 | Дыкман Аркадий Самуилович | Method of cleaning industrial gas emissions |
EP1237644B1 (en) * | 1999-11-24 | 2004-02-25 | General Electric Company | Method of cleaning industrial waste gases |
RU2552172C2 (en) * | 2010-06-23 | 2015-06-10 | Бернар А.Ж. СТРОИАЦЦО-МУЖЕН | Method of synthetic oil production out of greenhouse gases |
CN104524964A (en) * | 2014-12-18 | 2015-04-22 | 中国科学院广州能源研究所 | Device and method for cleaning carbon dioxide in industrial waste gas via microalgae |
RU2608495C1 (en) * | 2015-08-04 | 2017-01-18 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Эковолга" | Method of recycling of combustion products of power plants using natural gas |
CN105032170A (en) * | 2015-08-07 | 2015-11-11 | 无锡桥阳机械制造有限公司 | Method for immobilizing carbon dioxide (CO2) in industrial emission exhaust gas through microalgae |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yu et al. | Microalgae from wastewater treatment to biochar–feedstock preparation and conversion technologies | |
Koreivienė et al. | Testing of Chlorella/Scenedesmus microalgae consortia for remediation of wastewater, CO2 mitigation and algae biomass feasibility for lipid production | |
JP2022107657A (en) | Culture medium sterilized for microalgae high-density culture, and air compression, air cooling, carbon dioxide automatic supplied, sealed vertical photobioreactor, harvesting, drying apparatus, and air and water purification method using the same, characterized in that to provide carbon dioxide biomass conversion fixed | |
CN101285075B (en) | Coupling process of marsh gas fermentation and culture of autotrophic freshwater microalgae | |
US20140318000A1 (en) | Combining algae cultivation and co2 capture | |
Zhang et al. | Performance of mixed LED light wavelengths on nutrient removal and biogas upgrading by different microalgal-based treatment technologies | |
CN106399109B (en) | Chlorella strain for synchronously realizing carbon fixation and denitration by combined treatment of wastewater and waste gas | |
Znad et al. | CO2 biomitigation and biofuel production using microalgae: photobioreactors developments and future directions | |
CA2712423A1 (en) | Accelerated process for the energy conversion of carbon dioxide | |
CN102392052A (en) | Biogas purification method by culturing autotrophic freshwater microalgae with biogas slurry | |
Zhang et al. | Removal of pollutants from biogas slurry and CO 2 capture in biogas by microalgae-based technology: a systematic review | |
Xiao et al. | Microalgae Scenedesmus quadricauda grown in digested wastewater for simultaneous CO2 fixation and nutrient removal | |
KR102229628B1 (en) | System for Biofuel production and Manufacturing method thereof | |
Carlozzi | Hydrogen photoproduction by Rhodopseudomonas palustris 42OL cultured at high irradiance under a semicontinuous regime | |
JP2011234676A (en) | Biofuel production method using microalgae | |
CN108546648A (en) | A kind of environment-friendly type microalgae culture method | |
CN111808754A (en) | Mining area soil microalgae and separation and purification method and application thereof | |
Sara et al. | Treatments of industrials wastewater by using microalgae | |
CN101574623A (en) | Device for purifying flue gas by utilizing microalgae source photosynthetic microorganisms and method thereof | |
RU2797838C1 (en) | Method for utilization of carbon dioxide using microalgae chlorella | |
WO2009034365A1 (en) | Systems of total capture and recycling of used organic and inorganic matter of selfsustainable human habitations | |
JP3181237B2 (en) | Microalgae chlorella and method for immobilizing CO2 using microalgae chlorella | |
Kang et al. | Algae as a bioresource for clean fuels, carbon fixation and wastewater reclamation | |
Chernysh et al. | Bioenergy Alternatives for the Disposal of Carbon Oxides | |
Bertolini et al. | Capture, storage and utilization of carbon dioxide by microalgae and production of biomaterials |