Røykgass fra kraftverk er en billig CO 2 kilde for algevekst. Vi har bygget prototypen "røykgass til algedyrkings" systemer og beskrev hvordan å skalere opp alge dyrking prosessen. Vi har vist at bruken av en masse-overførings bio-reaksjonsmodell for å simulere og å utforme en optimal drift av røkgass for vekst av Chlorella sp. i alge foto-bioreaktorer.
Røykgass fra kraftverk kan fremme algedyrking og redusere klimagassutslippene en. Mikroalger ikke bare fange solenergi mer effektivt enn planter tre, men også syntetisere avanserte biodrivstoff 2-4. Vanligvis er atmosfærisk CO 2 ikke en tilstrekkelig kilde for understøttelse av maksimal vekst av alger 5. På den annen side, de høye konsentrasjoner av CO2 i industrielle avgasser ha negative effekter på alge fysiologi. Følgelig er begge dyrkningsbetingelser (for eksempel næringsmidler og lys), og kontroll av røykgassen strømme inn i foto-bioreaktorer er viktig å utvikle en effektiv "avgass for alger" system. Forskere har foreslått ulike photobioreactor konfigurasjoner 4,6 og dyrkingsstrategier 7,8 med røykgass. Her presenterer vi en protokoll som viser hvordan du bruker modeller for å forutsi microalgal vekst i respons til røykgass innstillinger. Vi perfOrm både eksperimentelle illustrasjon og modellsimuleringer som avgjør de gunstige forhold for algevekst med røykgass. Vi utvikle en Monod-baserte modellen sammen med masseoverføring og lysintensitet ligninger for å simulere microalgal vekst i et homogent foto-bioreaktor. Modellen simulering sammenalgevekst og røykgass forbruk under forskjellige røykgass innstillinger. Modellen illustrerer: 1) hvordan algevekst påvirkes av ulike volumetriske masseoverførings koeffisienter av CO 2, 2) hvordan vi kan finne optimal CO 2-konsentrasjon for algevekst via dynamisk optimalisering tilnærming (DOA), 3) hvordan vi kan utforme en rektangulær på-av avgass puls for å fremme algebiomasseveksten og for å redusere bruken av røykgass. På den eksperimentelle side presenterer vi en protokoll for dyrking av Chlorella under røkgass (generert av naturgass forbrenning). De eksperimentelle resultatene kvalitativt validere modell spådommer om at den høye frekvensen røykgass pulses kan forbedre algedyrking.
I denne studien, demonstrerer vi forsøksprotokoll for å skalere opp alge cultivations i fotobioreaktorer. Vi undersøker også flere metoder for røykgass innganger for å fremme algevekst. Ved hjelp av en massetransport og bio-reaksjon modell, viser vi at CO 2 masseoverføringsfaktor K La (bestemt av bioreaktor blande tilstand og CO 2 overflatehastighet) sterkt påvirker algevekst. Modellen simuleringen indikerer kontinuerlig on-off røykgass pulser med kort puls bredde og høyt på-of…
The authors have nothing to disclose.
Denne studien er støttet av en NSF program (Forskning Erfaringer for Undergraduates) på i St. Louis Washington University.
Spectrophotometer | Thermal Scientific, Texas USA | |
CO2 gas analyzer | LI-COR, Biosciences, Nebraska USA | |
Mass flow controllers | OMEGA Engineering INC, Connecticut USA | FMA5416 |
Data acquisition card | Measurement Computing Corporation, Massachusetts USA | USB-1208FS |
Filters | Aerocolloid LLC, Minnesota USA | |
MATLAB/Simulink | Mathworks, Massachusetts USA | R2010a |
Glass bottles | Fisher USA |