ICEE2021“科技赋能碳中和”——微藻减排燃煤电厂二氧化碳并联产生物产品

发布时间:2021-08-17浏览:61

2021年7月23至25日,第二届国际能源与环境会议在徐州顺利召开。本届大会的主题为“科技赋能碳中和”,其中在“二氧化碳的捕集利用和封存”分会场,浙江大学程军教授进行了题为微藻减排燃煤电厂CO2并联产生物产品(CO2 reduction with microalgae from coal-fired flue gas and conversion into multi-bioproducts.)的Keynote汇报。

图为程军教授

程军教授指出微藻具有较高的CO2固定效率,全球通过微藻光合作用固定的CO2的量高于2~10%(陆生植物小于1%),如果将我国的沙漠、盐碱地用来种植微藻,60亿吨CO2将会被固定,并产生30亿吨微藻。

目前围绕微藻固碳方面多家高校合作在开发高效固碳藻种、开发高效固碳反应器、用微藻减排燃煤烟气CO2、用微藻减排煤化工厂CO2、微藻固碳工程示范。主要开发两条技术路径:燃煤电厂CO2烟气减排和煤化工尾气提纯CO2。不同于燃煤烟气CO2,煤化工尾气的CO2浓度较高,可以提纯至99%,成本较低,利用提纯后的CO2进行微藻培养可以得到食品级藻粉。

图为微藻固碳的两条技术路径

在整个微藻减排CO2过程中,需要克服几个关键性科学技术:

曝气工艺“放碳”

光反应器“捕碳”

固碳藻种“用碳”

CO2气泡在微藻培养液中停留时间较短,从而造成二氧化碳利用率低,尤其是在开放性跑道池中,CO2气泡会大量散逸。针对这一问题可以通过添加扰流装置强化传质,或者通过纳米级曝气系统延长CO2气泡停留时间,强化CO2利用效率。

图为回转池中的漩涡流场

除此之外,传统式跑道池透光性差,容易在培养池上方形成光区在下部形成暗区,从而使得光照分布不均匀。改进微藻光生物反应器强化微藻固碳,提出立柱式生物反应器,并加以扰流装置,强化微藻细胞运动传质,提高微藻生长效果。

图为带有螺旋上升CO2溶解器的实验水平管式光生物反应器示意图

对于藻种的驯化及其他人工手段(如基因编辑、核诱变等)进行藻种改良,也是提高微藻固碳效果的有力手段之一。并通过生物学方法对碳代谢通路进行研究,优化微藻的生物学转化。 

图为浙江大学核辐射中心

最终得到的微藻也可用于食品、饲料、医药、生物柴油等多个方面,具有较高的经济效益。 

图为微藻用途

图为微藻用途

注:程军教授为赐百年研发中心主任

◆来源:微藻技术与产业
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