[发明专利]微藻培养固定微生物发酵尾气CO2补充发酵原料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微藻培养以及微生物发酵产生CO₂的减排和循环利用技术，具体的说是利用微生物发酵产生的CO₂作为微藻生长的碳源，在光照生物反应器中培养微藻积累碳水化合物、蛋白质等生物质，并通过预处理将其作为补充原料用于微生物发酵。该技术可用于微生物发酵厂的尾气净化，实现CO₂减排和循环利用。

背景技术

微生物发酵生产目标产物(如乙醇、氨基酸、抗生素等)的同时会产生大量的副产物CO₂，目前由于没有经济可行的利用渠道而直接排放。这不仅造成了资源浪费，更重要的是，CO₂的大量排放会导致温室效应和全球气候变暖。

微藻能够利用太阳光通过光合作用将CO₂转化成生物质并释放氧气，因其生长速度快、CO₂固定效率高、环境适应力强、不占耕地、易于人工控制、能实现连续生产等优点，被认为是最有效的CO₂生物固定方法。

利用微藻的光合作用固定微生物发酵产生的CO₂，并将其生成的碳水化合物、蛋白质等生物质经过预处理后作为发酵原料的补充，能实现CO₂减排和循环利用，同时减少微生物发酵对粮食类原料的消耗，获得良好的环境效益、经济效益和社会效益。

目前国内外比较关注利用热电和冶金等行业产生的烟道气中的CO₂培养微藻，也有一些关于用微藻作为原料发酵生产乙醇的报道，对于微生物发酵系统与微藻培养系统耦联操作实现CO₂减排和循环利用的报道尚为空白。

发明内容

本发明目的是提供一种微藻培养固定微生物发酵尾气CO₂作为其发酵补充原料的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

微藻培养固定微生物发酵尾气CO₂作为其发酵补充原料的方法所采用的装置包括发酵罐和光照生物反应器；发酵液收集罐顶端通过管线与发酵罐顶端相连，形成密闭系统，保证发酵尾气不泄漏进入空气中；发酵尾气在密闭的环境中达到0.01～0.03Mpa后依靠自身压力从发酵罐顶端经过0.22μm微孔滤膜过滤除菌，通过放气阀控制所需气体流量，进入光照生物反应器供微藻生长积累生物质；培养好的微藻经过水解预处理得到可发酵的预处理液，返回到微生物发酵培养基储存罐中，通过蠕动泵从发酵液进料口泵入发酵罐进行发酵。

所述光照生物反应器为气升式平板光照生物反应器，压缩空气和发酵尾气均与反应器的曝气管相连；反应器内悬置有两平行挡板，挡板与反应器底部间设有间隙，反应器中藻液没过挡板；压缩空气曝气管置于反应器底部两平行挡板之间，使气体于挡板中间上升，带动反应器中藻液在挡板中间上升，于挡板两侧下降，形成循环，避免死角；发酵尾气曝气管设在两挡板外侧，使发酵尾气从挡板两侧上升，与下降的藻液形成逆流，从而增加气体在反应器中的停留时间，使气体与藻液充分接触，提高CO₂吸收率。

将微生物发酵罐中的尾气直接引入微藻培养光照生物反应器中，控制光照、温度和通气等条件，添加合适的无机营养盐，以微生物发酵尾气中的CO₂为碳源培养微藻并积累碳水化合物、蛋白质等生物质，并经过水解预处理将生物质转化为发酵所需的碳源和氮源等原料，返回到微生物发酵系统中作为其发酵补充原料，从而实现CO₂减排和循环利用。可按如下步骤具体操作：

1)微生物发酵生产目标产物

按照常规方法进行发酵生产目标产物，同时获得含有CO₂的发酵尾气。

2)培养微藻固定发酵尾气中的CO₂