基于生物学的固碳方法技术

本发明专利技术提供了一种基于生物学的固碳方法。该方法包括：采用碳捕集过程，获得二氧化碳气源，可先通过压力控制单元使得二氧化碳气源的二氧化碳浓度≤1400ppm；使藻类在第一密闭空间中进行第一光合作用，并排出第一尾气；使农作物在第二密闭空间中进行第二光合作用，得到第二尾气，其中第一光合作用的至少部分二氧化碳来源于第二尾气和/或来源于二氧化碳气源，第二光合作用的至少部分二氧化碳来源于第一尾气和/或来源于二氧化碳气源。通过上述方法能够实现二氧化碳的分级固定，从而大大提高了生物固碳量和固碳效率。相比于现有的生物固碳方法，采用本申请提供的生物固碳方法的效率可提升10倍以上。提升10倍以上。提升10倍以上。

【技术实现步骤摘要】
基于生物学的固碳方法


[0001]本专利技术涉及碳中和领域，具体而言，涉及一种基于生物学的固碳方法。

技术介绍

[0002]“碳达峰”指的是二氧化碳排放总量出现拐点并在此后开始下降，也就是为控制二氧化 碳排放总量由增到减设定了确定的时间点。二氧化碳排放要迅速转为持续快速下降趋势，再 经过30年的努力，力争实现“碳中和”。实现的路径是强化产业结构调整、转型升级与节能 提效，加快能源低碳、零碳化转型，并通过增加碳汇，即通过植树造林、森林管理、植被恢 复等措施，利用植物光合作用吸收大气中的二氧化碳，并将其固定在植被和土壤中，从而通 过减少温室气体在大气中浓度的过程、活动或机制等形式，实现人为活动温室气体的净零排 放。
[0003]固碳也叫碳封存，包括物理固碳和生物固碳。物理固碳是将二氧化碳长期储存在开采过 的油气井、煤层和深海里。生物固碳是利用植物的光合作用，通过控制碳通量以提高生态系 统的碳吸收和碳储存能力，所以其是固定大气中二氧化碳最便宜且副作用最少的方法，也是 最经济、安全、有效、“和谐”的方式。众所周知，农业生产是农作物吸收水、二氧化碳和氮 磷钾等废料，在光合作用下形成有机物的过程，其中二氧化碳和水占95％。作物生长最适宜 的二氧化碳浓度在1000～1400ppm，但目前温室大棚由于通风和空间原因，二氧化碳浓度远 远达不到植物生长所需的最佳值。长期处于“碳饥饿”状态导致作物生长受阻，产量无法达 到最大值。温室大棚生产过程中二氧化碳严重短缺是全球共识，各国也一直致力于研究如何 为温室大棚增加二氧化碳以促进作物增产。因此，利用作物进行固碳既可以有效实现碳中和， 也是促进农作物增产的有效途径。
[0004]在此基础上，提供一种具有较高的固碳效率的生物固碳法具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种基于生物学的固碳方法，以解决现有的生物固碳法存在 固碳效率不太高的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于生物学的固碳方法，该基于生物学的固碳方 法包括：采用碳捕集过程，获得二氧化碳气源，可先通过压力控制单元使得二氧化碳气源的 二氧化碳浓度≤1400ppm；使藻类在第一密闭空间中进行第一光合作用，并排出第一尾气；使 农作物在第二密闭空间中进行第二光合作用，得到第二尾气，其中，第一光合作用的至少部 分二氧化碳来源于第二尾气和/或来源于二氧化碳气源，第二光合作用的至少部分二氧化碳来 源于第一尾气和/或来源于二氧化碳气源。
[0007]进一步地，基于生物学的固碳方法还包括：采用二氧化碳流量传感器监测第一尾气中二 氧化碳的浓度，当第一尾气中二氧化碳的浓度为400ppm～800ppm时，使第一尾气参与第二 光合作用；当第一尾气中二氧化碳的浓度为800ppm～1200ppm时，使第一尾气再次参与第一 光合作用。
[0008]进一步地，当第一尾气中二氧化碳的浓度或第二尾气中二氧化碳的浓度≥400ppm时，基 于生物学的固碳方法还包括：对第一尾气或第二尾气进行浓缩，得到二氧化碳浓缩气；以及 将二氧化碳浓缩气作为制备二氧化碳气源的至少部分原料气，或者将二氧化碳浓缩气作为第 一光合作用的至少部分二氧化碳来源返回第一密闭空间和/或作为第二光合作用的至少部分二 氧化碳来源返回第二密闭空间。
[0009]进一步地，当第一尾气中二氧化碳的浓度或第二尾气中二氧化碳的浓度＜400ppm时，将 第一尾气或第二尾气排空。
[0010]进一步地，浓缩过程的方法选自吸附
‑
解吸附法和/或压缩解压。
[0011]进一步地，第一光合作用是通过一个或多个串联和/或并联的装载有藻类及其培养液的反 应器进行的。
[0012]进一步地，上述碳捕集过程包括从包含含二氧化碳的原料气的混合气中捕集二氧化碳气 源，混合气还包括第一尾气和第二尾气中至少一者。
[0013]进一步地，含二氧化碳的原料气的一部分或全部选自空气和/或燃烧尾气。
[0014]进一步地，第一密闭空间的压力和第二密闭空间的压力均为负压。
[0015]进一步地，第一密闭空间的压力和第二密闭空间的压力各自与外界环境的大气压力的差 值≤10Pa。
[0016]进一步地，采用稳压排风装置控制第一密闭空间的压力和第二密闭空间的压力，稳压排 风装置包括第一稳压排风装置和第二稳压排风装置，第一密闭空间设置有对角设置的第一二 氧化碳入口和第一稳压排风装置，第二密闭空间设置有对角设置的第二二氧化碳入口和第二 稳压排风装置，第一稳压排风装置中设置有第一二氧化碳流量传感器，第二稳压排风装置中 设置有第二二氧化碳流量传感器，优选第一密闭空间设置在第一密闭空间中或者第一密闭空 间的第一稳压排风装置的出气口与第二密闭空间的第二二氧化碳入口相连。
[0017]进一步地，第一光合作用中，藻类选自天然藻类或合成藻。
[0018]进一步地，藻类选自蓝细菌中的任意一种或多种，所述蓝细菌包括螺旋藻、小球藻、微 拟球藻、聚球藻。
[0019]进一步地，第一光合作用中，根据藻类的生长阶段供应不同浓度的二氧化碳气源。
[0020]进一步地，第一光合作用和第二光合作用在自然光源和/或人造光源的作用下进行，且人 造光源由清洁能源供电。
[0021]进一步地，清洁能源选自由光伏发电、风能发电、地热能发电、生物质发电或水力发电 获得的能源。
[0022]进一步地，第一密闭空间和第二密闭空间均由保温材料和蓄热材料构建形成。
[0023]进一步地，蓄热材料为水泥、砂浆、水合盐和有机醇中的任意一种或多种。
[0024]进一步地，将光伏器件设置在第一密闭空间和/或第二密闭空间的顶部和可选地在第一密 闭空间和/或第二密闭空间的向阳侧表面的上部，且光伏器件与水平方向的角度能够随射入第 一密闭空间和/或第二密闭空间的光线的角度进行调整。
[0025]进一步地，碳捕集过程选自液态胺吸附法、固态膜吸附法或碳酸盐水溶液电解法。
[0026]进一步地，当采用碳酸盐水溶液电解法获得二氧化碳气源时，电解过程中，电解槽电压 为2～3V，电流密度为1000～10000A/m2，碳酸盐水溶液的pH为7～10，碳酸盐水溶液中
碳 酸盐的浓度为1～10mol/L。
[0027]进一步地，电解过程在常压或2～40bar条件下进行。
[0028]进一步地，电解过程为分级电解过程。
[0029]应用本专利技术的技术方案，本申请提供的基于生物学的固碳方法中，通过碳捕集过程和压 力控制单元获得特定浓度的二氧化碳气源。然后在第一密闭空间和第二密闭空间中分别通过 第一光合作用和第二光合作用，使至少部分上述二氧化碳气源被藻类和/或农作物固定，而且 两种光合作用也可以进行协同作用，比如的第一光合作用的尾气为第二光合作用提供二氧化 碳，或者第二光合作用的尾气为第一光合作用提供二氧化碳，从而进一步提高了生物固碳量。 在此基础上，通过上述方法能够实现二氧化碳的分级固定，从而本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于生物学的固碳方法，其特征在于，所述基于生物学的固碳方法包括：采用碳捕集过程，获得二氧化碳气源，可先通过压力控制单元使得所述二氧化碳气源的二氧化碳浓度≤1400ppm；使藻类在第一密闭空间中进行第一光合作用，并排出第一尾气；使农作物在第二密闭空间中进行第二光合作用，得到第二尾气，其中，所述第一光合作用的至少部分二氧化碳来源于所述第二尾气和/或来源于所述二氧化碳气源，所述第二光合作用的至少部分二氧化碳来源于所述第一尾气和/或来源于所述二氧化碳气源。2.根据权利要求1所述的固碳方法，其特征在于，所述基于生物学的固碳方法还包括：采用二氧化碳流量传感器监测所述第一尾气中二氧化碳的浓度，当所述第一尾气中二氧化碳的浓度为400ppm～800ppm时，使所述第一尾气参与所述第二光合作用；当所述第一尾气中二氧化碳的浓度为800ppm～1200ppm时，使所述第一尾气再次参与所述第一光合作用。3.根据权利要求1或2所述的基于生物学的固碳方法，其特征在于，当所述第一尾气中二氧化碳的浓度或所述第二尾气中二氧化碳的浓度≥400ppm时，所述基于生物学的固碳方法还包括：对所述第一尾气或所述第二尾气进行浓缩，得到二氧化碳浓缩气；以及将所述二氧化碳浓缩气作为制备所述二氧化碳气源的至少部分原料气，或者将所述二氧化碳浓缩气作为所述第一光合作用的至少部分二氧化碳来源返回所述第一密闭空间和/或作为所述第二光合作用的至少部分二氧化碳来源返回所述第二密闭空间，当所述第一尾气中二氧化碳的浓度或所述第二尾气中二氧化碳的浓度＜400ppm时，将所述第一尾气或所述第二尾气排空。4.根据权利要求3所述的基于生物学的固碳方法，其特征在于，所述浓缩过程的方法选自吸附
‑
解吸附法和/或压缩解压。5.根据权利要求1或2所述的基于生物学的固碳方法，其特征在于，所述第一光合作用是通过一个或多个串联和/或并联的装载有藻类及其培养液的反应器进行的。6.根据权利要求1或2所述的基于生物学的固碳方法，其特征在于，所述碳捕集过程包括从包含含二氧化碳的原料气的混合气中捕集所述二氧化碳气源，所述混合气还包括所述第一尾气和所述第二尾气中至少一者。7.根据权利要求6所述的基于生物学的固碳方法，其特征在于，所述含二氧化碳的原料气的一部分或全部选自空气和/或燃烧尾气。8.根据权利要求1至7中任一项所述的基于生物学的固碳方法，其特征在于，所述第一密闭空间的压力和所述第二密闭空间的压力均为负压。9.根据权利要求8所述的基于生物学的固碳方法，其特征在于，所述第一密闭空间的压力和所述第二密闭空间的压力各自与外界环境的大气压力的差值≤10Pa。10.根据权利要求8所述的基于生物学的固碳方法，其特征在于，采用稳压排风装置控制所述第一密闭空间的压力和...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳红，吕锡嘉，刘浩，
申请(专利权)人：国家电投集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：