CO2濃度可控的微藻培養(yǎng)體系的建立與優(yōu)化.pdf

1、研究背景:工業(yè)革命以來(lái)，由于人類(lèi)對(duì)化石能源的過(guò)度開(kāi)采與使用，導(dǎo)致全世界化石能源面臨枯竭，同時(shí)也導(dǎo)致地球生態(tài)環(huán)境遭到了嚴(yán)重破壞。溫室氣體增多、全球變暖、海平面上升等系列問(wèn)題擺在了人類(lèi)面前，尋找清潔的可再生能源越來(lái)越重要。生物能源作為一種清潔的、可持續(xù)的、可再生的新能源，而吸引了廣大科研工作者的注意，認(rèn)為生物能源是未來(lái)能源的發(fā)展趨勢(shì)。微藻現(xiàn)在被認(rèn)為是生產(chǎn)生物柴油最有潛力的原料，相比于普通的油料作物，其具有光合效率高、生長(zhǎng)速率高，油脂含量豐富

2、、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、可占用非耕地、CO2吸收率高、生產(chǎn)的生物柴油品質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn)。在微藻的培養(yǎng)過(guò)程中補(bǔ)充適宜濃度的CO2可極大地促進(jìn)微藻生長(zhǎng)，將CO2引入微藻培養(yǎng)中，既能提高微藻產(chǎn)量，又能減少CO2碳排放，還可以減少養(yǎng)藻成本。
　　研究目的:通過(guò)設(shè)計(jì)制作CO2濃度可控的微藻培養(yǎng)體系，將CO2引入微藻培養(yǎng)體系中，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了CO2的濃度、通氣流量和通氣時(shí)間的控制，方便最大程度的提高CO2在微藻培養(yǎng)中的作用。
　　方法與步驟:本控制系統(tǒng)以

3、PLC為系統(tǒng)核心，以多種傳感器、管路和閥門(mén)組合成完整的控制體系，分步逐步實(shí)現(xiàn)CO2濃度檢測(cè)、設(shè)定CO2濃度混合、混合氣體連續(xù)輸出、氣體輸出的間歇控制和系統(tǒng)整體連接調(diào)試。完成控制系統(tǒng)后，將CO2濃度控制系統(tǒng)運(yùn)用到微藻的培養(yǎng)中。以小球藻為實(shí)驗(yàn)材料，以小球藻的生物量為指標(biāo)檢測(cè)指標(biāo)，檢測(cè)到系統(tǒng)促進(jìn)小球藻的生長(zhǎng)。
　　結(jié)果:根據(jù)設(shè)計(jì)圖拼接各個(gè)模塊，逐步突破了各個(gè)小目標(biāo)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了CO2濃度控制、系統(tǒng)的不間斷輸出、輸出時(shí)間和輸出流量的控制。保

4、持10次完成混氣，可使?jié)舛日`差為低于10％、最大輸出量為11.4L/min、輸出體積誤差低于2.5％。整體連接與調(diào)試后，在多個(gè)設(shè)定的CO2濃度下，穩(wěn)定工作一天以上沒(méi)有出現(xiàn)任何故障。運(yùn)用系統(tǒng)培養(yǎng)微藻5天的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置輸出濃度為8％。在起始值均為0.024條件下，通入空氣的微藻OD750值增長(zhǎng)到0.521、補(bǔ)充CO2后微藻OD750值增長(zhǎng)到0.796，補(bǔ)充CO2明顯促進(jìn)了微藻的生長(zhǎng)。
　　結(jié)論:創(chuàng)立的微藻培養(yǎng)體系，實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)CO2通入