[发明专利]一种基于自然环境调控的微藻固碳方法

说明书

本发明提供了一种基于自然环境变化而进行调控的微藻固碳系统，包括如下单元：微藻培养单元；聚光单元，用于接收太阳光并提高光功率密度，其包括一个或多个可调节角度的聚光反射板；分光单元，用于接收来自聚光单元传递过来的光线，并将所述光线进行分光，其包括一个或多个角度可调节的分光板；所述分光板能够将微藻光合效率最高效的光谱波段的光线透过，照射到所述微藻培养单元，而同时能够将其他波段的光线进行反射；热虹吸温度控制单元，其通过控制微藻培养单元上方的空气调节阀的开度来控制所述微藻培养单元的温度。

技术领域

本发明涉及一种基于自然环境调控的微藻固碳方法，尤其涉及一种基于辐照温度的聚光分光微藻固碳系统及其方法，属于太阳能和生物能综合利用方面。具体地，本发明涉及一种基于聚光和分光技术以促进微藻高效固定烟气中的CO₂的方法。

背景技术

通过全球变暖因素分析指出燃煤电厂和煤化工排放烟气中CO₂对气候变化影响高于50％。我国亦如此，燃烧后排放是主要的排放源头。随着煤化工和工业发展，排放量还有逐年增加趋势。因此，CO₂捕集、运输、存贮与利用成为解决现阶段气候变化的关键技术。

由于CO₂捕集与净化能耗与初始浓度成指数增长，而且CO₂捕集与净化后的浓度不仅受限于输送距离而且受限于封存与使用方式。特别是远距离运输方式要求单相CO₂纯度≥95％，导致燃煤烟气低浓度12％-15％CO₂远距离利用几乎难以实现。低浓度CO₂的利用成为CCUS技术中(Carbon Capture,Utilization and Storage)亟待解决的关键问题。

微藻固碳因可利用宽范围CO₂浓度以及实现近距离固碳在CCUS技术中显示出特有的优势。但近距离利用导致其需要微藻适应当地的太阳能辐照和温度的季节变换。微藻适用的温度范围为15–25℃，微藻光合效率最高光谱是蓝光(440-460nm)和红光(640-660nm)两个谱带。太阳能中50％近红外光(700-2500nm)辐射能对光合效率贡献较小，其主要以热能形式释放。

微藻高效光合效率意味着微藻高效的生长率和固碳效率。微藻在自然环境规模化培养中存在问题主要：夏季辐照强度和温度高，冬季辐照强度和温度低，自然环境不能满足微藻生长条件保持在其适应的辐照和温度范围内。另外，由于光遮蔽限制了其最高培养浓度和微藻培养池的深度，降低了培养池的利用效率。

目前，现有技术中还没有涉及太阳能聚光、分光、控温耦合联用利用技术，也没有涉及自然环境中如何耦合光能与温度并由此提高微藻产量的研究报到。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于自然环境条件联合调控辐照和温度提高微藻固碳的方法。

本发明针对微藻生长对光谱和温度需求特点，提出了聚光-分光耦合热虹吸技术方法。入射太阳光经聚光后利用分光膜将其按照微藻吸收特性进行分光处理，并结合螺旋藻能够耐受相对较高剪切效应的能力，实现微藻的高效生长和固碳，以及太阳能全光谱分级高效利用。

本发明的一个目的在于提供一种基于自然环境变化而进行调控的微藻固碳系统，包括如下单元：

微藻培养单元，

聚光单元，用于接收太阳光并提高光功率密度，其包括一个或多个可调节角度的聚光反射板；

分光单元，用于接收来自聚光单元传递过来的光线，并将所述光线进行分光，其包括一个或多个角度可调节的且由连接板连接的分光板；所述分光板能够将微藻光合效率最高效的光谱波段的光线透过，照射到所述微藻培养单元，而同时能够将其他波段的光线进行反射；