[发明专利]一种利用微藻吸收烟道气中CO2的方法和设备及在线检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用藻吸收烟道气中二氧化碳的方法和设备及在线 检测方法，更特别的，涉及一种利用微藻吸收烟道气中二氧化碳的方法 和设备及在线检测方法。

背景技术

在过去的40万年里，大气中CO₂浓度始终在180～280ppm之间波动。 到19世纪晚期，当人类开始大规模使用化石燃料之后，大气中CO₂浓度 增长到目前的430ppm。随着工业的发展和人口的增加，人类社会排放到 大气中的CO₂不断增加，到2050年大气中CO₂浓度将会高达850ppm。随 着CO₂含量越来越高，地球将会变得越来越热，人类的生存环境将遭到 严重破坏。在全球共同面对气候变化挑战、推进经济社会可持续发展的 形势下，能源及与此相关的环境问题变得尤为重要。

CO₂的捕获和封存作为联合国政府间气候变化委员会(IPCC)确定 的降低CO₂排放的方法之一，近年在国际上得到特别的关注，被置于节 能、可再生能源开发利用同等重要的地位。CO₂减排技术不仅是解决能 源与环境问题的技术手段，其技术的创新还将带动“低碳经济”及由此延 伸的新型工业发展。依据现行技术的特性分类，CO₂的捕获和封存技术 手段大致可分为物理CO₂固定法、化学CO₂固定法和生物CO₂固定法三大 类。物理CO₂固定法技术除了埋存的稳定性问题以及收集、纯化、浓缩 成本较高之外，还潜在着地下水、地层、海洋生物圈以及气候等方面的 风险。化学CO₂固定法常需纯的CO₂，而排放的CO₂纯度一般只有10～ 20％，这就需要昂贵的分离成本。纤细裸藻是世界上生长繁殖速度最快， 利用光合作用吸收二氧化碳最有效的植物，此外，它还具有环境适应性 强、处理效率高、可调控以及易与其他工程技术集成等优点。且可获得 高效、立体、高密度的培养技术，同时固碳后产生大量的藻体具有很好 的利用价值，因此，生物CO₂固定技术，尤其是纤细裸藻CO₂固定法是当 今地球上最主要和最有效的固碳方式(如图1所示)，更具环保、经济、 彻底、符合自然界循环的独特优势，为人类解决温室气体排放问题提供 了一条全新而有效的固碳模式。

为了实现高效利用微藻吸收发电厂或水泥厂烟道气中的CO₂，以及 获得精准和直观的CO₂固定率的在线监测数据，就需要提供一个可靠和 可控的养殖和监测系统。然而，目前进行微藻大规模养殖的系统大多数 以开放跑道池为主，利用开放式池塘作为微藻的养殖系统，主要存在下 面几个问题：1.水分蒸发量大；2.CO₂容易溢出；3.受外界环境影响较 大，如微生物干扰等；4.光利用率较低，造成微藻的养殖密度较低；5.土 地资源需求较高。以上第1、2和3条的问题直接影响了微藻吸收二氧化 碳的固定效果及其清洁发展机制(CDM)监测方法的有效实施。

近年来，密闭式反应器越来越受到广泛的重视。密闭式反应器可以 理解为给微藻的生长提供一种封闭的养殖系统，在这种系统内，绝大部 分光不直接与养殖液面接触(在开放式养殖系统中，光会直接与养殖液 面接触)；但是，光能够穿过透明的反应器管壁然后与养殖的微藻接触。 所以，密闭的反应器在藻液和空气中，不允许或者极大的限制了气体的 直接交换(二氧化碳、氧气)、污染物的侵蚀(灰尘、微生物等)。相比 开放式养殖系统，密闭养殖系统有着更高产量的可能性，因为它能提供 更好的环境控制。相比开放式养殖系统，密闭式反应器有着如下优点： (1)防止或降低污染；(2)提供养殖过程中良好的控制；(3)防止水分 的蒸发；(4)减少二氧化碳的流失；(5)可以得到较高的细胞浓度和面 积产量。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种利用微藻吸收烟道气中二氧化碳的方 法和设备及在线检测方法。

本发明的目的之二是为了克服现有开放式养殖系统的缺点，提供一 种密闭管道式微藻养殖系统，用于发电厂、水泥厂或其它工厂烟道气中 CO₂的脱除。