利用吸收的二氧化碳支持藻类生长的系统技术方案

本发明专利技术提供了一种用于利用吸收的二氧化碳来支持藻类生长的系统。在该系统中，诸如流道的槽道被设置并且保持碳酸氢盐溶液。随着藻类在该溶液中生长，该溶液被转变成碳酸盐溶液。因此，该系统提供用于将碳酸盐溶液转变回成碳酸氢盐溶液的高表面积液体-气体接触介质。具体地，来自槽道的碳酸盐溶液被输送至该接触介质。在该接触介质处，碳酸盐溶液滴落或缓慢向前移动，而同时含有二氧化碳的空气移动通过该溶液。随着二氧化碳被该溶液吸收，该溶液转变回成碳酸氢盐溶液。然后，该碳酸氢盐溶液被送回到该槽道中，以支持进一步的藻类生长。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体上涉及用于生长藻类的方法。更具体地，本专利技术涉及使用由碳酸氢钠溶液构成的介质用于使藻类生长。特别但不排它地，本专利技术作为利用碳酸氢盐溶液以及利用装料用溶液来支持藻类的生长的系统是有用的，所述溶液利用在液体-气体接触介质处的吸收的二氧化碳，以用于进一步支持藻类生长。
技术介绍
随着全世界的石油矿层的减少，存在对石油短缺和与生产烃类产品相关联的成本的上升的担忧。结果，正在研究当前从石油加工的产品的替代品。因此，诸如生物柴油的生物燃料已经被认为是石油基的运输燃料的可能的替代品。一般地，生物柴油是由源自于植物油或动物脂肪的长链脂肪酸的单烷基酯构成的燃料。在工业实践中，当植物油或动物脂肪与诸如甲醇的酒精起反应时，产生生物柴油。对于植物衍生的生物燃料，太阳能首先通过光合作用转变成化学能。化学能因此被提炼成可用燃料。当前，在从植物油产生生物燃料中所涉及的工艺相对于提取和提炼石油的工艺是昂贵的。然而，可能的是，可能因最大化植物源的生长率而降低加工植物衍生的生物燃料的成本。因为已知道藻类是用于将太阳能转变成细胞生长的大多数有效植物中的一种，所以藻类作为生物燃 料源是特别让人感兴趣的。重要地，藻类作为生物燃料源的使用表明没有特殊的问题，即，从藻类中的油加工生物燃料可以与从陆地植物中的油加工生物燃料一样容易。虽然藻类能够经高速率的细胞生长而有效地将太阳能变换成化学能，但是难以创造出使藻类细胞生长速率最优化的环境。具体地，已经发现，在大规模操作中创造有利于藻类细胞的快生长速度所必需的条件是昂贵的。虽然日光可以便宜且容易地被供给至藻类，但是，其它生长源可能需要昂贵的分布系统。例如，可能难以在整个系统中提供处在适当水平下的二氧化碳。出于商用目的，诸如在池塘-空气界面处，依赖于从大气层对CO2的正常吸收太慢。另一方面，具有广泛的管网的传统抽运技术是过于昂贵的。因此，需要CO2的备用源。在来自电厂或其它燃料源的烟气中发现了一个可能的二氧化碳源。此外，烟气中的二氧化碳一般作为污染物被处理。因此，使用来自烟气的二氧化碳将帮助减轻污染。用于藻类光合作用的CO2的商业上可行的源是碳酸氢盐溶液。在光合作用期间，会产生碳酸盐溶液。此外，已知的是，这样的碳酸盐溶液将从空气吸收CO2 (虽然有些效率低下)，用于转变回至碳酸氢盐溶液。在该周期内，在微藻类生物反应器系统中，从碳酸氢盐溶液转变成碳酸盐溶液是藻类生长的结果。另一方面，如上文所提及的，从碳酸盐溶液(介质)转变至碳酸氢盐溶液能够仅通过暴露于空气来完成。另外，为了生产生物柴油燃料的目的，在藻类在生物反应器系统中生长的情形下，可以从发电厂废气回收CO2来产生碳酸氢盐溶液。依据上文，本专利技术的一个目的是提供一种用于支持藻类的生长且还减小化石燃料污染的系统。本专利技术的另一个目的是提供一种用于生长藻类的系统，该系统降低投入成本。本专利技术的另一个目的是在液体-气体接触介质处吸收二氧化碳到溶液中，用于给藻类供料。本专利技术的另一个目的是提供一种用于生长藻类的系统，该系统利用碳酸氢盐溶液来将碳输送至藻类。本专利技术的另一个目的是，用二氧化碳补充所消耗的介质，以便支持藻类在该介质中的进一步的生长。本专利技术的目的是又一个目的是，将碳酸氢盐溶液引入到藻类生长介质中，以在生物反应器系统中建立升高的CO2水平，用于藻类生长。本专利技术的另一个目的是，使来自生物反应器系统的碳酸盐溶液再循环，用于转变成碳酸氢盐溶液，以用于随后在生物反应器系统中生长藻类时使用。本专利技术的再一个目的是，提供一种用于生长藻类的系统和方法，该系统和方法实现起来简单、易于使用并且相当成本有效。
技术实现思路
根据本专利技术的，提供了一种用于生长藻类的系统和方法。重要地，该系统和方法提供将二氧化碳吸收到介质中，以用于支持藻类生长。此外，该系统能够使用来自烟气或其它污染的二氧化碳。在该系统中，槽道保持碳酸氢盐溶液，以支持藻类生长。在生长期间，藻类使用二氧化碳并且将碳酸氢盐溶液转变成碳酸盐溶液。为了重复使用该溶液，该系统提供高表面积气体-液体接触介质。具体地，碳酸盐溶液被输送至并且移动通过该液体-气体接触介质。同时，使包含二氧化碳空气移动通过该接触介质。在气体与液体之间接触的期间，碳酸盐溶液从空气吸收二氧化碳并且被转变成碳酸氢盐溶液。在该过程完成之后，使碳酸氢盐溶液返回至槽道中，以支 持进一步的藻类生长。当结合发电厂使用时，该系统可以通过使用来自发电厂的蒸汽动力而被最优化用于操作。具体地，使用该蒸汽动力的风机能够导引空气通过该接触介质。此外，蒸汽动力能够被用来将溶液移动至槽道，从槽道移动溶液，以及将溶液移动在槽道内。附图说明将从附图结合所附描述最佳地理解本专利技术的新颖特征，以及本专利技术本身，关于其结构及其操作两者，其中相似的附图标记表示相似的部分，并且其中图1是根据本专利技术的藻类生长系统的示意图；以及图2是在用于本专利技术的碳酸盐与碳酸氢盐之间的转换的示意图。具体实施例方式参照图1，示出了用于从污染物供料的藻类生产生物燃料的系统并且其总体由10表示。如示出的，系统10包含洗涤器12，该洗涤器12用于洗涤被污染物污染的流体流。具体地，洗涤器12包含腔室14和输入端口 16a，其用于接收来自诸如发电厂18和洗涤器溶液20的燃烧源的烟气。通常，烟气包含诸如二氧化碳、硫氧化物、和/或氮氧化物的污染物。另外，洗涤器溶液20通常包括碳酸氢钠。如进一步示出的，洗涤器12包含溶液出口 22和气体出口 24。另外，系统10包含氧化阶段26，该氧化阶段26用于氧化烟气内的污染物，以有利于将它们从烟气移除。如示出的，氧化阶段26互连在发电厂18与洗涤器12之间。如进一步示出，系统10包含生物反应器28，该生物反应器28由至少一个恒化器30和塞流反应器34构成，恒化器30用于生长藻类细胞(以32描绘出的示例性细胞)，塞流反应器34用于处理藻类细胞32以触发甘油三酸酯的细胞产生。优选地，并且如示出的，恒化器30和塞流反应器34两者是开放的流道，但是，但是也可考虑封闭的系统。此外，这样的开放系统10能够覆盖几英亩土地，以最佳化规模经济。为了本专利技术的目的，系统10包含藻类分离器36，该藻类分离器36用于从塞流反应器34除去藻类细胞32。如图1中所示， 恒化器30包含槽道38。如进一步示出的，槽道38设有输入端口 40，该输入端口 40与洗涤器腔室14的溶液出口 22流体连通。为了本专利技术的目的，输入端口 40也与保持营养混合物 (由箭头42指示)的储存器(未示出)流体连通。优选地，营养混合物42包含磷、氮、硫以及支持藻类生长所必需的、未通过洗涤器溶液20提供给生物反应器28的许多微量元素。此外，恒化器30设有桨轮44，该桨轮44用于促使由洗涤器溶液20和营养混合物42形成的介质46以预定的流体流速环绕槽道38连续地循环。另外，每个槽道38设有与塞流反应器 34连通的输出端口 48。如示出的，塞流反应器34包含输入端口 50a，该输入端口 50a用于接收具有来自恒化器30的输出端口 48的藻类细胞32的溢出介质(由箭头46'指示)。如进一步示出的，塞流反应器34包含槽道52，该槽道52用于使具有藻类细胞32的介质46向下游传递。介质46的流动速率仅归因于重力和来自恒化器30的引入的溢出介质46'的力。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.16 US 12/817,0431.一种用于利用吸收的二氧化碳支持藻类生长的系统，所述系统包括 高表面积液体-气体接触介质； 碳酸盐溶液，所述碳酸盐溶液通过所述接触介质，以吸收二氧化碳并且转变成碳酸氢盐溶液； 槽道，所述槽道用于保持所述碳酸氢盐溶液，以支持藻类生长，其中所述藻类将所述碳酸氢盐溶液转变成碳酸盐溶液；以及 用于将所述碳酸盐溶液从所述槽道输送至所述接触介质的装置。2.如权利要求1中所述的系统，进一步包括风机，所述风机使空气移动通过所述接触介质。3.如权利要求2中所述的系统，其中所述二氧化碳从包含来自发电厂的废气的空气中回收，并且其中来自所述发电厂的低压蒸汽被用来驱动所述风机。4.如权利要求3中所述的系统，其中来自所述发电厂的低压蒸汽被用来使所述碳酸氢盐溶液移动通过所述槽道。5.如权利要求4中所述的系统，进一步包括藻类分离器，所述藻类分离器用于从所述槽道除去藻类。6.如权利要求5中所述的系统，进一步包括细胞溶解装置，所述细胞溶解装置用于释放所述藻类内的油。7.如权利要求6中所述的系统，进一步包括油分离器，所述油分离器用于从其它细胞物质除去所述油。8.如权利要求7中所述的系统，进一步包括生物燃料反应器，所述生物燃料反应器用于从所述油中产生生物燃料。9.一种用于生产生物燃料的系统，所述系统包括 用于使藻类在其中生长的槽道； 藻类分离器，所述藻类分离器与所述槽道流体连通，用于从所述槽道除去藻类； 细胞溶解装置，所述细胞溶解装置用于从所述藻类释放油； 油分离器，所述油分离器用于将所述油从其余藻类物质隔离； 生物燃料反应器，所述生物燃料反应器用于将所述油转变成生物燃料； 碳酸氢盐溶液，所述碳酸氢盐溶液流动通过所述槽道，以支持藻类生长，其中所述藻类将所述碳酸氢盐溶液转变成碳酸盐溶液；以及 高表面积液体-气体接触介质，所述高表面积液体-气体接触介质用于将二氧化碳吸收到所述碳酸盐溶液中，以用于转变成碳酸氢盐溶液。10.如权利要求9中所述的系统，进一步包括风机，所述风机使空气移动通过所述接触介质。11.如权利要求10中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·A·哈兹勒贝克，
申请(专利权)人：通用原子公司，
类型：
国别省市：