TWI598548B - 具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統 - Google Patents

Description

具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統

本發明係關於一種微藻固碳系統，尤指一種具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統。

面對地球環境之變遷，溫室效應造成之地球暖化問題已是現今全球人類需要面對的嚴峻衝擊，因此溫室氣體的減量是當今全球需要面對的課題。目前所知，溫室氣體中又以二氧化碳對溫室效應的影響最鉅。因此京都議定書制定以減少地球溫室氣體二氧化碳的增加為策略，來達到降低溫室效應之效果。

目前各項處理二氧化碳之研究中，以生物方法固定二氧化碳之減碳機制，較物理及化學固定方法對環境衝擊性低，且最具永續成長潛能。當今各國最普遍之生物減碳方式即為植樹造林，而利用植樹造林來吸收二氧化碳之方法，卻因傳統森林生長緩慢、大自然藉由高等植物吸收二氧化碳的能力，僅佔化石燃料所排放二氧化碳的3~6%，又因土地利用、森林屬性與環境不同、森林碳吸收評估困難且難標準化而窒礙難行，且現行許多國家面臨發展與經濟需求，無法大規模利用土地種樹來解決碳吸收的問題，導致減碳的工作無法順利推動。

因此，利用藻類的光合作用進行減碳之研究日漸受到全球重視。生長快速的微藻具有極佳穩定的生長效率，並具極佳的二氧化碳之吸收能力，研究指出，以相同面積一公頃植樹面積一年可以吸收16~25噸二氧化碳量，而微藻養殖一年可以吸收58~90噸二氧化碳量，其固碳率約為植樹之2~4倍。東京電力公司的研究，更指出微藻對於二氧化碳的吸收及固定是熱帶雨林的4倍。

然而，傳統微藻固碳的方法係以引入工業廢氣、煙道廢氣為目的，其設備大型昂貴，且必須以複雜的降溫、酸鹼及重金屬的控制系統才能完成，無法達到即時且快速將大氣中之二氧化碳吸收並淨化空氣之效果。

為解決上述課題，本發明提供一種具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統，其具有即時且快速將大氣中之二氧化碳吸收並淨化空氣之能力，並利用太陽能板供電模組提供固碳系統中所需的電力，使其達到節能固碳、減緩溫室效應之目標。

為達前述目的，本發明提供一種具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統，其包含一基座、一主幹、一固碳藻管裝置及一太陽能板供電模組，固碳藻管裝置連接於主幹周圍，其包含一固碳微藻培養管及一懸浮式光源件，可經由基座內之一進氣泵浦將外界氣體引入固碳微藻培養管內，而固碳微藻培養管上端具有一排氣孔，其可排出微藻經由光合作用產生之O₂氣體，達到空氣淨化之效果。除了固碳功效，本發明並以節能設計利用太陽能板供電模組提供固碳系統中所需的電力，使其達到節能固碳的目標。

本發明依據微藻固碳優勢概念為基本架構，以間接吸收化石燃料 所排放二氧化碳的概念，跳脫目前以引入工業廢氣、煙道廢氣的傳統微藻固碳架構思維，將大氣中之二氧化碳固定下來，可達到即時且快速將大氣中之二氧化碳吸收並淨化空氣之效果，其進行固碳減碳的邏輯如同植樹造林的概念，減少了地球二氧化碳的總量，且使用者可將本發明設置在任何人類生活環境中，例如大樓屋頂、校園、公園等任何戶外空間以達到減緩地球溫室效應之目的，亦可放置在室內空間，如住家中、辦公室、廠房閒置空間等，除了具空氣淨化之功能亦有美化環境之效果。

100‧‧‧微藻固碳系統

20‧‧‧基座

21‧‧‧控制裝置

22‧‧‧電池

23‧‧‧環境監控裝置

24‧‧‧WIFI裝置

25‧‧‧進氣泵浦

26‧‧‧收集排出裝置

27‧‧‧收集管

28‧‧‧收集泵浦

29‧‧‧資訊顯示面板

30‧‧‧主幹

31‧‧‧養分供給裝置

32‧‧‧混合槽

33‧‧‧第一儲存槽

34‧‧‧第二儲存槽

35‧‧‧第三儲存槽

36‧‧‧輸送泵浦

37‧‧‧輸送管

40‧‧‧固碳藻管裝置

41‧‧‧固碳微藻培養管

411‧‧‧排氣孔

412‧‧‧第二偵測器

42‧‧‧懸浮式光源件

43‧‧‧監控裝置

431‧‧‧透孔

44‧‧‧多向閥門

45‧‧‧管路

46‧‧‧第一偵測器

47‧‧‧顯示板

48‧‧‧太陽能板供電元件

50‧‧‧太陽能板供電模組

圖1係本發明之外觀示意圖。

圖2係本發明之方塊示意圖。

圖3係本發明固碳藻管裝置之外觀示意圖。

圖4係本發明固碳藻管裝置之分解示意圖。

為便於說明本發明於上述發明內容一欄中所表示的中心思想，茲以具體實施例表達。實施例中各種不同物件係按適於列舉說明之比例，而非按實際元件的比例予以繪製，合先敘明。

請參閱圖1至圖3所示，本發明之具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統100外觀如同一座仙人掌盆栽，其包含一基座20、一主幹30、複數固碳藻管裝置40及一太陽能板供電模組50。基座20可支撐主幹30，固碳藻管裝置40連接於主幹30周圍，太陽能板供電模組50連接於基座20。

基座20內具有一控制裝置21、一電池22、一環境監控裝置23、一WIFI裝置24、一進氣泵浦25及一收集排出裝置26，基座20外有一資訊顯示面板29，其中，電池22、環境監控裝置23、WIFI裝置24、資訊顯示面板29、進氣泵浦25及收集排出裝置26皆電連接於控制裝置21，而收集排出裝置26連接於一收集管27，一收集泵浦28位於收集排出裝置26內。

主幹30為中空管柱，其連接於基座20，主幹30具有一養分供給裝置31電連接於基座20內之控制裝置21，養分供給裝置31內具有一混合槽32、一第一儲存槽33、一第二儲存槽34、一第三儲存槽35及一輸送泵浦36，第一儲存槽33、第二儲存槽34及第三儲存槽35皆連接於混合槽32，而第一儲存槽33含有水，第二儲存槽34含有微藻培養液，第三儲存槽35含有微藻液，輸送泵浦36位於混合槽32內。

複數固碳藻管裝置40連接環設於主幹30周圍，各固碳藻管裝置40之設置設置高度不同，以形成如仙人掌盆栽，各固碳藻管裝置40連接方式可為拆離式或一體成形式，而各固碳藻管裝置40其具有一固碳微藻培養管41、一懸浮式光源件42及一監控裝置43。固碳微藻培養管41內含來自混合槽32之微藻液及微藻培養液的混合液，懸浮式光源件42為定頻或變頻光源，並電連接於基座20內之控制裝置21，而懸浮式光源件42懸浮於固碳微藻培養管41內，可確保管內之微藻皆可接受到光源以進行光合作用；監控裝置43蓋於固碳微藻培養管41上端，可偵測固碳微藻培養管41內之氣體(O₂/CO₂)多寡以監測微藻生長狀況；固碳微藻培養管41下端具有一多向閥門44，其連接於收集管27、一輸送管37及一管路45，而收集管27連接收集排出裝置26，輸送管37連接混合槽32，管路45連接進氣泵浦25，收集管27、輸送管37及管路45皆位於主幹30內。

太陽能板供電模組50電連接於基座20內之控置裝置21，係本發明之供電來源。

請參閱圖2至圖4所示，養分供給裝置31內之輸送泵浦36，可分別將第一儲存槽33及第二儲存槽34內之水及微藻培養液引入混合槽32內，調整微藻所需培養液濃度後，再將第三儲存槽35內之微藻液引入混合槽32，最後將含有微藻液及微藻培養液之混合液由輸送泵浦36經由輸送管37引入固碳微藻培養管41中。

接著，基座20內之進氣泵浦25，可經由管路45將外界氣體引入固碳微藻培養管41內，固碳微藻培養管41內之微藻可經由光合作用將外界氣體之CO₂生成O₂氣體，O₂氣體可經由固碳微藻培養管41上端之一排氣孔411排出，並經由監控裝置43內至少一透孔431排放到大氣中，具空氣淨化之效果。

收集排出裝置26可利用收集泵浦28，將固碳微藻培養管41內微藻進行光合作用完後之液體，經由收集管27引入收集排出裝置26內，使用者可打開基座20，並把收集排出裝置26內之液體移除，而養分供給裝置31可補充新的微藻液及微藻培養液之混合液，進入固碳微藻培養管41內，使用者亦可打開主幹30，補充新的水、微藻液及微藻培養液至養分供給裝置31中。

本發明之固碳效果評估，以一實施例一組10個固碳藻管裝置40(20公升藻液)的微藻固碳系統，可於25天生產出1公斤微藻，達到固定2公斤的二氧化碳並釋出1.5公斤的氧氣之效果，具有極高之固碳效率，而使用者可以需求及固碳目標增加固碳藻管裝置40之數目，以達到更多固碳及空氣淨化之效果，如圖1即為7個固碳藻管裝置40之實施例。

請參閱圖2至圖4所示，監控裝置43其具有一第一偵測器46 及一顯示板47，第一偵測器46可偵測固碳微藻培養管41內之氣體(O₂/CO₂)多寡以監測微藻生長狀況，再將偵測之數據顯示於顯示板47，如微藻生長狀況已飽和，可經由基座20內之收集排出裝置26收集光合作用完之液體，再經由主幹30內之養分供給裝置31補充新的微藻液及微藻培養液之混合液進入固碳微藻培養管41內，而監測裝置43之供電來源係來自其內部之一太陽能板供電元件48。

固碳微藻培養管41下端具有一第二偵測器412，第二偵測器412可偵測微藻液及微藻培養液之混合液的pH值、溫度、濕度及進氣泵浦25給氣量，管路45另有電路傳輸之功能，第二偵測器412偵測完之數據可經由管路45傳送至基座20內之環境監控裝置23，而基座20外之資訊顯示面板29，可顯示環境監控裝置23接收之數據，因此，可從數據得知固碳微藻培養管41內之狀況，而基座20內之WIFI裝置24，可將環境監控裝置23接收之數據經由WIFI無線傳送至一終端，例如一手機或一電腦，以達到遠端即可監控微藻生長之狀況，如微藻生長狀況出現問題，可隨時得知並作調整。

本發明除具固碳功效，並以節能設計利用太陽能板供電模組50提供固碳系統中所需的電力，使其達到節能固碳的目標。除固碳與節省能源的主要功能外，微藻對環境空氣中有害氣體(例如甲醛及甲苯等)具有極佳的吸收能力，並於光合作用過程中產生的氧氣釋放於使用環境中，極具淨化空氣的效果。

本發明提供一種具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統100，可依據各種條件如：環境條件、大小組合、微藻需求等，規劃設計出不同微藻最佳的生長條件，在此系統控制條件下，微藻可保持穩定的最佳生長狀況，達到吸收二氧化碳的目的，概念如同直接植樹造林的減碳概念並加入多元 化設計，以達到使用者多元化的需求。

本發明依據微藻固碳優勢概念為基本架構，並融入節能、生態、科技、設計等元素，設計出可快速、節能、高固碳效率及淨化空氣之綠能產品，較傳統微藻固碳方法不同，本發明可達到即時且快速將大氣中之二氧化碳吸收並淨化空氣之效果，且使用者可將此發明設置在任何人類生活環境中，例如大樓屋頂、校園、公園等任何戶外空間以達到減緩地球溫室效應之目的，亦可放置在室內空間，如住家中、辦公室、廠房閒置空間等，除了具空氣淨化之功能亦有美化環境之效果。

以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。

100‧‧‧微藻固碳系統

20‧‧‧基座

30‧‧‧主幹

40‧‧‧固碳藻管裝置

50‧‧‧太陽能板供電模組

29‧‧‧資訊顯示面板

Claims (9)

1. 一種具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統，包含：一基座，具有一控制裝置、一進氣泵浦及一電池，其中，該進氣泵浦及該電池電連接於該控制裝置；一主幹，連接於該基座上；複數個固碳藻管裝置，連接於該主幹周圍，且各該固碳藻管裝置包含一固碳微藻培養管及一懸浮式光源件，其中，該固碳微藻培養管內含微藻液及微藻培養液之混合液，其上端具有一排氣孔，及下端具有一多向閥門，該多向閥門經由一管路連接於該進氣泵浦，該進氣泵浦可將外界氣體引入該固碳微藻培養管內，該固碳微藻培養管內之微藻可經由光合作用產生之O₂氣體，該懸浮式光源件懸浮於該固碳微藻培養管內，並電連接於該控制裝置，其中，該固碳藻管裝置具有一監控裝置，該監控裝置蓋於該固碳微藻培養管之上端，該監控裝置可偵測該固碳微藻培養管內之氣體(O₂/CO₂)多寡以監測微藻生長狀況，該監控裝置具有至少一透孔，O₂氣體可經由該排氣孔排出，並經由該至少一透孔排放到大氣中；一收集排出裝置，其位於該基座內，並電連接於該控制裝置，該收集排出裝置經由一收集管連接各該固碳微藻培養管之多向閥門，以收集各該固碳微藻培養管內微藻經由光合作用後之液體；一養分供給裝置，其位於該主幹內，並電連接於該控制裝置，該養分供給裝置經由一輸送管連接各該固碳微藻培養管之多向閥門，以補充新的微藻液及微藻培養液之混合液至各該固碳微藻培養管內；以及一太陽能板供電模組，其電連接於該控制裝置，用以提供所需電力。
2. 如請求項1所述具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統，其中，該監控裝置包含一第一偵測器、一顯示板及一太陽能板供電元件，其中，該第一偵測器可偵測該固碳微藻培養管內之氣體(O₂/CO₂)多寡以監測微藻生長狀況，該顯示板可顯示該第一偵測器之數據。
3. 如請求項1所述具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統，其中，該懸浮式光源件為定頻或變頻光源。
4. 如請求項1所述具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統，其中，該養分供給裝置具有一混合槽、一輸送泵浦、一第一儲存槽、一第二儲存槽及一第三儲存槽，該第一儲存槽、該第二儲存槽及該第三儲存槽皆連接於該混合槽，該第一儲存槽含有水，該第二儲存槽含有微藻培養液，該第三儲存槽含有微藻液，該輸送泵浦可將水及微藻培養液引入該混合槽內，調整濃度後再將微藻液引入該混合槽，最後將含有微藻液及微藻培養液之混合液經由該輸送管引入該固碳微藻培養管。
5. 如請求項1所述具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統，其中，該管路、該收集管及該輸送管皆位於該主幹內，且該管路具有電路傳輸功能。
6. 如請求項1所述具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統，其中，該基座具有一環境監控裝置電連接於該控制裝置，該固碳微藻培養管內部下端具有一第二偵測器，其可偵測微藻液及微藻培養液之混合液的pH值、溫度、濕度及該進氣泵浦給氣量，該第二偵測器可經由該管路將偵測完之數據傳送至該環境監控裝置。
7. 如請求項6所述具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統，其中，該基座外具有一資訊顯示面板電連接於該控制裝置，該環境監控裝置可接收來自該第二偵測器偵測之數據，並將數據顯示於該資訊顯示面板。
8. 如請求項6所述具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統，其中，該基座具有一WIFI裝置電連接於該控制裝置，可將該環境監控裝置接收之數據經由WIFI無線傳送至一終端，以達到遠端即可監控微藻生長狀況。
9. 如請求項1所述具有節能及淨化空氣功能之微藻固碳系統，其中，各該固碳藻管裝置環設於該主幹周圍，各該固碳藻管裝置之設置高度不相同。