微藻固定煙氣高濃度CO2的藻種改良和過程優(yōu)化調(diào)控.pdf

1、溫室效應(yīng)的嚴(yán)重影響使人們?cè)郊雨P(guān)注CO2減排問題。由于微藻轉(zhuǎn)化太陽能的量子效率高、生長(zhǎng)速率快，故在眾多CO2的減排方法中，利用微藻生物固碳具有突出優(yōu)勢(shì)。本文采用核輻射誘變和高濃度CO2馴化的方法篩選固定燃煤煙氣CO2的優(yōu)良藻種，通過優(yōu)化調(diào)控固碳反應(yīng)條件，顯著提高了微藻對(duì)煙氣CO2的脫除能力。
　　采用60Co-γ射線核誘變和高濃度CO2梯度馴化的方法提高了蛋白核小球藻對(duì)高濃度CO2的適應(yīng)性。在核輻射劑量為500GY誘變的蛋白核小球藻

2、在通入空氣時(shí)(CO2=384ppm)的光合生長(zhǎng)速率比野生藻種0.73 g/L提高了53.1％達(dá)到1.12 g/L。誘變前后的微藻的基因表達(dá)譜測(cè)序表明:誘變后，微藻表達(dá)量發(fā)生顯著上調(diào)的轉(zhuǎn)錄本有2，702個(gè)，下降的基因有2，906個(gè)。固碳途徑中的CO2的受體合成酶丙酮酸磷酸激酶和1，7-二磷酸景天庚酮糖磷酸酯酶的表達(dá)量上調(diào)，推動(dòng)Calvin的順時(shí)針循環(huán)，提高固碳效率。在高濃度CO2下，碳酸酐酶CA的幾乎不表達(dá)，直接滲透到藻細(xì)胞內(nèi)CO2足夠供

3、細(xì)胞光合作用，避免了無機(jī)碳的不同形式之間的轉(zhuǎn)化運(yùn)輸（CO2→HCO3-→CO2），節(jié)省能量，縮短CO2轉(zhuǎn)化路徑，促進(jìn)微藻光合固碳速率。
　　采用高濃度CO2梯級(jí)遞增馴化的方法提高誘變?cè)宸N的生物質(zhì)產(chǎn)量和固碳效率。微藻的生物質(zhì)產(chǎn)量提高了115％達(dá)到2.41 g/L，對(duì)15％高濃度CO2固定速率和效率分別達(dá)到1.538 g/L/d和32.7％。提出在高濃度的CO2(15％)下同時(shí)提高微藻的生物質(zhì)產(chǎn)量和油脂含量的創(chuàng)新方法，突破了生物質(zhì)產(chǎn)量

4、和油脂含量之間相互矛盾的難題瓶頸。在15％高濃度的CO2下，微藻表現(xiàn)出高生長(zhǎng)速率和高油脂富集能力。連續(xù)CO2的通入為培養(yǎng)液溶解進(jìn)穩(wěn)定充足的碳源(～17.32mM)，使微藻自然地進(jìn)入到“氮饑餓”狀態(tài)，生長(zhǎng)的同時(shí)開始富集油脂，使得微藻油脂生產(chǎn)速率最大值達(dá)192.10 mg/L/d，同時(shí)獲得的2.81g/L的最大生物質(zhì)產(chǎn)量和47.04％的油脂含量。
　　在高濃度CO2下，為了解決在15％高濃度CO2連續(xù)流條件下除碳源之外的其它培養(yǎng)基相對(duì)

5、不足的問題。優(yōu)化補(bǔ)充3種營養(yǎng)鹽使氮碳摩爾比、磷碳摩爾比、鎂碳摩爾比分別提高到0.59、0.096和0.030，微藻的最大密度提高了125％達(dá)到5.42g/L。優(yōu)化反應(yīng)器的氣溶比至0.007時(shí)，微藻對(duì)15％CO2的最大固定速率達(dá)10.51 g/L，固定效率峰值為85.6％。
　　煙氣NO危害物變廢為寶，采用紫外輔助雙氧水的方法將NO氧化為NO3-作為微藻生長(zhǎng)脫碳氮源。培養(yǎng)的微藻的生長(zhǎng)狀況及生物質(zhì)成分和以商品硝酸鈉培養(yǎng)的微藻生長(zhǎng)相似。

6、處理后的溶液富含硝酸根，可作為微藻的生長(zhǎng)氮源。不僅消除了煙氣NO對(duì)微藻生長(zhǎng)的毒害作用，同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了廢棄物氮資源化利用，促進(jìn)了微藻的生長(zhǎng)和固碳能力。500ppm的NO經(jīng)氧化后，補(bǔ)充給微藻作為氮源，微藻的最大生長(zhǎng)速率和固碳效率分別達(dá)到1.18 g/L/d和69.6％，分別提高了97％和112.8％。
　　將微藻脫碳工藝應(yīng)用到煙臺(tái)10萬平方米電廠煙氣養(yǎng)殖微藻的示范工程，以其中一個(gè)的典型開放式跑道池（養(yǎng)殖面積為1200m2）為對(duì)象，通過優(yōu)