Fotobiologinė vandenilio gamybos iš cyanobacterium Anabaena variabilis

Išversta su  http://www.seas.ucla.edu/~pilon/Bioreactor.html

Motyvacija

Pramonės tautų bendrosios ir Jungtinių Amerikos Valstijų, visų pirma susiduria su precedento neturintį derinį, ekonomines ir aplinkos problemas. Pirma, jie patiria didžiulį iššūkį susitikti plėsti energijos poreikius, be pridedant nepakeliamos sumos šiltnamio efektą sukeliančių dujų į atmosferą ir dar labiau įtakos klimatui ir aplinkai. Atsargų pigūs gamtos išteklių pasaulyje buvo remiasi dešimtmečius dabar, apskaičiuota dešimtis metų. Įrodymų, kad pasaulinis atšilimas jau surinkta visame pasaulyje ir, labiausiai tikėtina, kad dėl pramoninės veiklos bus įdėti papildomą stresą dėl trapi pusiausvyra mes jau naudojasi. Siekiant įveikti šių didžiulių iššūkių ir sukurti technologines ir ekonomines galimybes, Jungtinės Amerikos Valstijos turėtų sumažinti savo priklausomybę nuo užsienio iškastinio kuro ir daugiau remtis derinys (i) tvarios energijos konversijos ir transportavimo sistemos, (ii) be aliejaus energijos šaltinių, ir (iii) naujas technologijas, siekiant užfiksuoti ir konvertuoti anglies dioksido.

Tikslas šio projekto tikslas-atlikti išsamų tyrimą, kad tuo pačiu metu sumažinti anglies dioksido ir vandenilio gamybai. Jis yra pigus, efektyvus, keičiamo dydžio, savarankiška, patikimos sistemos, gaminti vandenilį iš mikrobų vartojimo anglies dioksido absorbavimo, saulės šviesos.


Principas

Сyanobacterium gaminti vandenilio ir deguonies (i) vartoja CO2 dujas kaip jų anglies dvideginio, ir (ii) sugeria saulės šviesą, nes jų energijos šaltinis.


Anabaena variabilis

Melsvadumblių Anabaena variabilis: 

  • Siūliniai, heterocystous сyanobacterium.
  • Funkcija didelės vandenilio gamybos pajėgumų nėra azoto.
  • Laikoma gera anglies dioksido vartotojų.
  • Maždaug 5 μm skersmens ir 100 μm ilgio.
  • Jų genomo buvo pratęsti.

Fotobiologinėreaktorių Aprašymas ir Veikimas

Mes turime suprojektuoti ir pastatyti, ir dabar veikia pilnai reguliuojami fotobiologinėreaktorių. Šie matavimai yra sistemingai atliekamas: 

Aplinka Skystos būsenos  Dujų fazė
Krintančios šviesos intensyvumas

dujų srautas

Temperatūra
 pH,
ištirpęs
O2 nitratų
amoniako
iš srauto, slėgio, dujų sudėtis (O2, H2, CO2 ir N2 )

Į photobioreactor maitinamas dviem etapais. Perėjimas nuo Etapas 1 a Etapas 2 įvyksta, kai nitratų koncentracija skystosios fazės dingsta.

Etapas 1: Anglies Dioksido Sunaudojimas ir Bakterijų Augimui 

  • nitratų ir azoto.
  • sparging su 95% oro ir 5% CO2 170 mL/min.
  • apšvita: 65-75 umol/m2/s.

Etapas 2: Vandenilio Gamybos

  • nėra nitratų ir azoto.
  • sparging su gryno Argono 45 mL/min.
  • apšvita: 150 umol/m2/.

Rezultatai

  • Augimo fazė truko 110 valandų.
  • Hgamybos etapas truko daugiau nei savaitę.
  • Atsižvelgiant į vandenilio energijos konversijos efektyvumas pasiekė 0,5 %
  • Atsižvelgiant į biomasės energijos konversijos efektyvumas buvo 4,7 %


Publikacijos

L. Pilon ir H. Berberoğlu, 2014. Photobiological Hydrogen Production. Handbook of Hydrogen Energy, S.A. Sherif, D.Y. Goswami, E.K. Stefanakos, A. Steinfeld, Eds., CRC Press, Taylor and Francis, Boca Raton, FL. ISBN-13: 978-1420054477.

L. Pilon, H. Berberoğlu, ir R. Kandilian, 2011. Radiation Transfer in Photobiological CO2 Fixation and Fuel Productionby Microalgae, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiation Transfer, Vol. 112, no. 17, pp. 2639–2660. doi:10.1016/j.jqsrt.2011.07.004 pdf

H. Berberoğlu ir L. Pilon, 2010. Maximizing Solar to H2 Energy Conversion Efficiency of Outdoor Photobioreactors Using Mixed Cultures. International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 35, pp. 500-510. doi:10.1016/j.ijhydene.2009.11.030 pdf

H. Berberoğlu, P. Gomez, ir L. Pilon, 2009. Radiation Characteristics of Botryococcus braunii, Chlorococcum littorale, and Chlorella sp. Used For CO2 Fixation and Biofuel Production, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, Vol. 110, pp. 1879–1893. doi: 10.1016/j.jqsrt.2009.04.005 pdf

H. Berberoğlu, J. Jay ir L. Pilon, 2008. Effect of Nutrient Medium on Hydrogen Production of A. variabilis in a Flat Panel Photobioreactor. International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 33, No.4, pp.1172 – 1184. doi:10.1016/j.ijhydene.2007.12.036 pdf

H. Berberoğlu ir L. Pilon, 2007. Experimental Measurements of the Radiation Characteristics of Anabaena variabilis ATCC 29413-U and Rhodobacter sphaeroides ATCC 49419, International Journal of Hydrogen Energy,Vol. 32, No. 18, pp.4772-4785. doi:10.1016/j.ijhydene.2007.08.018 pdf

 

 

Grįžti į pagrindinį

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *