Name: Optimiser les réglages des gaz de combustion pour la promotion de la croissance des microalgues en photobioréacteurs via des simulations informatiques (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-10-01T09:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 33 s
Description: Découvrez comment optimiser la croissance de Chlorella sp. dans des photobioréacteurs en utilisant des simulations informatiques pour contrôler les flux de gaz de combustion. Cette méthode réduit l'inhibition par le substrat et améliore l'efficacité énergétique du procédé.

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Cette étude est soutenue par un programme NSF (recherche expériences pour étudiants de premier cycle) à l&#39;Université de Washington à St. Louis.

Une. Culture d&#39;algues et Scale-up <ol><li> Préparer le milieu de culture en utilisant de l&#39;eau déminéralisée contenant 0,55 g / L -1 urée, 0,1185 g / L -1 KH 2 PO 4, 0,102 g / L -1 MgSO 4 · 7H 2 O, 0,015 g / L -1 FeSO 4 · 7H 2 O et 22,5 ul de micro-éléments (18,5 g / L -1 H 3 BO 3, 21,0 g / L -1 CuSO 4 · 5H 2 O, 73,2 g / L -1 MnCl 2 · 4H 2 O, 13,7 g / L -1 CoSO 4 · 7H 2 O, 59,5 g / L -1 ZnSO4 · 5H 2 O, 3,8 g / L -1 (NH 4) 6 Mo 7 O 24 · 4H 2 O, 0,31 g / L -1 NH 4 VO 3 ). Ajuster le pH à 7-8 milieu. Stériliser milieu de culture par filtre de 0,22 um seringue. </li><li> Inoculer Chlorella sp. à partir d&#39;une seule colonie sur une plaque de gélose frais dans une secousse de flask milieu contenant 50 mL avec une anse d&#39;inoculation stérile. algues de culture moins de 150 tours par minute et 30 ° C pendant six jours (condition de lumière continue, le flux de photons = 40-50 mol m -2 s -1). Surveiller la densité des cellules par un spectrophotomètre (OD 730). </li><li> ML algues culture transfert 50 (phase de croissance moyen journal, OD 730&gt; 1) dans un flacon de verre de 2 L (avec ~ 1 L milieu de culture stérilisé). Pompe à air filtré (ou CO 2) dans la culture au cours de l&#39;incubation (pendant 5 jours). </li><li> Transfert 1 L algues culture dans une bonbonne de verre de 20 L contenant 15 L milieu non-stérilisé culture (à ce stade, le risque de contamination microbienne est faible), alors la culture des algues sous le même état comme indiqué dans l&#39;étape 1.3. </li><li> Placer 15 L culture fraîche d&#39;algues (DO 730 = 2) et 85 L de milieu non stérilisé dans un photobioréacteur de plaque plate (équipé de diodes émettrices de lumière, le contrôleur d&#39;ordinateur, d&#39;un mélange de gaz, analyseurs de densité optique de la cellule, le pH, oxy dissousgen, la température et le CO 2 dissous). Pomper le mélange air / des gaz de combustion dans le bioréacteur. </li><li> Bien nettoyer à sec photobioréacteur en utilisant 70% d&#39;éthanol après la récolte de la biomasse (OD 730&gt; 20). </li></ol> 2. Laboratoire démonstration de traitement de gaz de combustion utilisant de petits Photobioréacteurs <ol><li> Inoculer des cultures d&#39;algues dans des bouteilles en verre (200 ml / min à moyen / bouteille, DO initial 730 ~ 0,3). </li><li> Brûler du gaz naturel et de pomper les gaz de combustion (~ 250 cm 3 min -1) à travers un entonnoir, un tube de condenseur, et un lave-bouteille de 0,5 L (contenant de l&#39;eau / la suspension de calcaire). </li><li> Les régulateurs de débit massique de contrôler le flux de gaz de combustion dans la culture des algues (figure 1). Impulsions de gaz de combustion comprennent deux modes: cheminée gaz-gaz de combustion et sur-off (pomper l&#39;air à la place). </li></ol> 3. Kinetic modèle de développement Le modèle cinétique suppose: (1) les cultures sont système homogènes. (2) la concentration de CO 2 et de l&#39;intensité de la lumière dans les cultures sont les facteurs limitant pour la croissance des algues. (3) CO 2 pression partielle et son équilibre en phase liquide avec H 2 CO 3, HCO 3 - et CO 3 2 - est simplifiée avec la loi de Henry). Les équations du modèle sont: <img alt="Les équations 1 et 2" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/50718/50718eq1and2.jpg" width="500px" /> X est la biomasse (kg · m -3). S est le CO 2 dissous (mol · m -3). P est la pression partielle en CO 2 dans la phase gazeuse (Pa). p i est la pression partielle du ième composé toxique dans le gaz (tels que les NO x et de SO x). Max.i P est la pression partielle de gaz toxique à avoir une inhibition complète de la croissance de la biomasse. η i est le coefficient empirique. K s est la constante de Michaelis-Mentende CO 2 (mol · m -3). K I est la constante d&#39;inhibition de CO 2 (mol · m -3). K est la constante de Michaelis-Menten de l&#39;intensité lumineuse (umol · m -2 · s -1). H est la constante de Henry pour le CO 2 (Pa · m 3 · mol -1). La K est le taux de CO 2 (hr de -1) de transfert de masse. I est l&#39;intensité lumineuse moyenne, umol · m -2 · s -1, qui peut être calculée de la manière suivante (Eq. (3)) 9. <img alt="Equation 3" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/50718/50718eq3.jpg" width="500px" /> La définition des paramètres de modèle se trouve dans le tableau 1. Les conditions initiales supposent que la biomasse et de CO 2 dissous concentrations sont de 100 mg / L et 13 mol / L, respectivement. Le coefficient de transfert de masse volumique peut être estimée par corrélation empiriquetion de bioréacteur paramètres 10: <img alt="Equation 4" fo:content-width="4in" src="/files/ftp_upload/50718/50718eq4.jpg" width="500px" /> P g / V est la consommation de puissance du système cellulaire dans le bioréacteur (W / m 3). u GS est la vitesse superficielle de l&#39;écoulement de gaz à travers le bioréacteur (m / sec). α, β, et γ sont des constantes liées à des conditions de mélange. <ol><li> Construire un fichier Simulink pour la simulation du modèle (captures d&#39;écran sont donnés dans le matériel d&#39;appui I). <ol><li> Choisissez File / New / Modèle de l&#39;interface MATLAB pour créer un modèle Simulink, et ouverte &quot;Library Browser&quot; (capture d&#39;écran 1). </li><li> Choisissez bloc «sous-système» dans le navigateur de la bibliothèque pour créer des sous-systèmes pour l&#39;équation 1 et 2. Faites glisser un bloc de sous-système dans le fichier de modèle Simulink, changer son nom pour &quot;l&#39;équation 1 &#39;, puis répéter les mêmes étapes pour l&#39;équation 2. </li><li&gt; Créer des blocs et des paramètres appropriés à chaque sous-système (capture d&#39;écran 3). Double-cliquez sur le bloc &#39;équation 1&#39;, choisir des blocs appropriés à partir du navigateur de la bibliothèque et les relier avec des flèches qui désignent la séquence de calcul, double-cliquez sur les blocs pour définir les paramètres, et répéter ces étapes pour l&#39;autre sous-système. Remarque: 1) La séquence doit commencer par blocs d&#39;entrée et de conclure avec des blocs de sortie; 2) Les blocs de l&#39;opérateur pour l&#39;addition, la soustraction, la multiplication, la division et l&#39;intégration peut être tout trouvé dans le navigateur de la bibliothèque, et nous suggérons aux utilisateurs d&#39;explorer les fichiers d&#39;aide de Simulink pour comprendre comment les utiliser; 3) Le solveur d&#39;optimisation peut être réglé par les paramètres voie Simulation / configuration sur la barre d&#39;outils. </li><li> Relier les deux sous-systèmes pour représenter des équations du modèle (1 et 2). Connecter la sortie de l&#39;un sous-système à l&#39;entrée de l&#39;autre sous-système par la flèche si nécessaire. Par exemple, la concentration en CO 2 dissous est l&#39;output dans l&#39;équation 2 sous-système, et également l&#39;entrée du sous-système de l&#39;équation 1. </li><li> Utilisez &quot;Générateur d&#39;impulsions&quot; bloc que les entrées pour &#39;équation 2&#39; pour simuler les on-off CO 2 impulsions; utiliser le bloc &quot;Constante&quot; que la valeur d&#39;entrée de lumière de surface. Double cliquez sur les blocs de modifier les paramètres tels que le temps de période et d&#39;amplitude. </li><li> Choisissez bloc «Mux &#39;dans le navigateur de la bibliothèque. Connectez toutes les sorties de «multiplexeur» et connectez-le à «Pour l&#39;espace de travail« bloc qui stocke les résultats simulés. </li><li> Définir le «temps d&#39;arrêt de Simulation» sur la barre d&#39;outils, cliquez sur le bouton &quot; <img src="/files/ftp_upload/50718/playarrow.jpg" alt="Flèche" width="10px" fo:content-width="0.1in" fo:src="/files/ftp_upload/50718/playarrow.jpg" /> &quot;Pour commencer la simulation, et les résultats seront affichés dans l&#39;espace de travail MATLAB (capture d&#39;écran 4). </li></ol></li><li> Adopter une approche dynamique de l&#39;optimisation de profil CO 2 conditions optimales. </li&gt; </ol> Pour trouver les changements de l&#39;entrée afflux CO 2 profil (P opt) qui maximisent la production de biomasse 11, la fonction MATLAB »de fmincon &#39;et CVP (vecteur de commande paramétrage) 12 sont utilisés. Figure 2 illustre l&#39;algorithme d&#39;optimisation (voir les codes de programmation MATLAB dans le soutien Matériel II).

<ol><li>Granite, E. J., O'Brien, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+of+novel+methods+for+carbon+dioxide+separation+from+flue+and+fuel+gases%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel+Process.+Technol%22%5BJournal%5D)">Review of novel methods for carbon dioxide separation from flue and fuel gases.</a> Fuel Process. Technol. 86, 1423-1434 (2005).</li>
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<li>Li, Y., Horsman, M., Wu, N., Lan, C. Q., Dubois-Calero, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biofuels+from+microalgae%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Prog%22%5BJournal%5D)">Biofuels from microalgae.</a> Biotechnol. Prog. 24, 815-820 (2008).</li>
<li>Schenk, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Second+generation+biofuels%3A+high-efficiency+microalgae+for+biodiesel+production%5BTitle%5D)+AND+%22BioEnergy+Research%22%5BJournal%5D)">Second generation biofuels: high-efficiency microalgae for biodiesel production.</a> BioEnergy Research. 1, 20-43 (2008).</li>
<li>Kumar, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+CO2+fixation+and+biofuel+production+via+microalgae%3A+recent+developments+and+future+directions%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Enhanced CO2 fixation and biofuel production via microalgae: recent developments and future directions.</a> Trends Biotechnol. 28, 371-380 (2010).</li>
<li>Kumar, K., Dasgupta, C. N., Nayak, B., Lindblad, P., Das, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+suitable+photobioreactors+for+CO2+sequestration+addressing+global+warming+using+green+algae+and+cyanobacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour.+Technol%22%5BJournal%5D)">Development of suitable photobioreactors for CO2 sequestration addressing global warming using green algae and cyanobacteria.</a> Bioresour. Technol. 102, 4945-4953 (2011).</li>
<li>Lee, J. -N., Lee, J. -S., Shin, C. -S., Park, S. -C., Kim, S. -W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methods+to+enhance+tolerances+of+Chlorella+KR-1+to+toxic+compounds+in+flue+gas%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Biochem.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Methods to enhance tolerances of Chlorella KR-1 to toxic compounds in flue gas.</a> Appl. Biochem. Biotechnol. 84-86, 329-342 (2000).</li>
<li>Zeiler, K. G., Heacox, D. A., Toon, S. T., Kadam, K. L., Brown, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+microalgae+for+assimilation+and+utilization+of+carbon+dioxide+from+fossil+fuel-fired+power+plant+flue+gas%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Conversion+and+Management%22%5BJournal%5D)">The use of microalgae for assimilation and utilization of carbon dioxide from fossil fuel-fired power plant flue gas.</a> Energy Conversion and Management. 36 (95), 707-712 (1995).</li>
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<li>Van't Riet, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+of+measuring+methods+and+results+in+nonviscous+gas-liquid+mass+transfer+in+stirred+vessels%5BTitle%5D)+AND+%22Ind.+Eng.+Chem.+Process%22%5BJournal%5D)">Review of measuring methods and results in nonviscous gas-liquid mass transfer in stirred vessels.</a> Ind. Eng. Chem. Process. 18, 357-364 (1979).</li>
<li>Methekar, R., Ramadesigan, V., Braatz, R. D., Subramanian, V. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimum+charging+profile+for+lithium-ion+batteries+to+maximize+energy+storage+and+utilization%5BTitle%5D)+AND+%22ECS+Trans%22%5BJournal%5D)">Optimum charging profile for lithium-ion batteries to maximize energy storage and utilization.</a> ECS Trans. 25, 139-146 (2010).</li>
<li>Kameswaran, S., Biegler, L. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+dynamic+optimization+strategies%3A+Recent+advances+and+challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Comput.+Chem.+Eng%22%5BJournal%5D)">Simultaneous dynamic optimization strategies: Recent advances and challenges.</a> Comput. Chem. Eng. 30, 1560-1575 Forthcoming.</li>
<li>He, L., Subramanian, V. R., Tang, Y. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+analysis+and+model-based+optimization+of+microalgae+growth+in+photo-bioreactors+using+flue+gas%5BTitle%5D)+AND+%22Biomass+Bioenergy%22%5BJournal%5D)">Experimental analysis and model-based optimization of microalgae growth in photo-bioreactors using flue gas.</a> Biomass Bioenergy. 41, 131-138 (2012).</li>
<li>Novak, J. T., Brune, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inorganic+carbon+limited+growth+kinetics+of+some+freshwater+algae%5BTitle%5D)+AND+%22Water+Res%22%5BJournal%5D)">Inorganic carbon limited growth kinetics of some freshwater algae.</a> Water Res. 19 (85), 215-225 (1985).</li>
<li>Landry, M. R., Haas, L. W., Fagerness, V. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+microbial+plankton+communities+experiments+in+Kaneohe+Bay%2C+Hawaii%5BTitle%5D)+AND+%22Mar.+Ecol%22%5BJournal%5D)">Dynamics of microbial plankton communities experiments in Kaneohe Bay, Hawaii.</a> Mar. Ecol. 16, 127-133 (1984).</li>
<li>Silva, H. J., Pirt, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+dioxide+inhibition+of+photosynthetic+growth+of+Chlorella%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Gen.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Carbon dioxide inhibition of photosynthetic growth of Chlorella.</a> J. Gen. Microbiol. 130, 2833-2838 (1984).</li>
<li>Powell, E. E., Mapiour, M. L., Evitts, R. W., Hill, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Growth+kinetics+of+Chlorella+vulgaris+and+its+use+as+a+cathodic+half+cell%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresour.+Technol%22%5BJournal%5D)">Growth kinetics of Chlorella vulgaris and its use as a cathodic half cell.</a> Bioresour. Technol. 100, 269-274 (2009).</li>
<li>Sawyer, C. N., McCarty, P. L., Parkin, G. F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSawyer%2C+CN+%22Chemistry+for+environmental+engineering+and+science%22">Chemistry for environmental engineering and science</a>. , 5th, McGraw-Hil. 144(2003).</li>
<li>Doucha, J., Straka, F., Lívanský, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Utilization+of+flue+gas+for+cultivation+of+microalgae+Chlorella+sp.+in+an+outdoor+open+thin-layer+photobioreactor%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Appl.+Phycol%22%5BJournal%5D)">Utilization of flue gas for cultivation of microalgae Chlorella sp. in an outdoor open thin-layer photobioreactor.</a> J. Appl. Phycol. 17, 403-412 (2005).</li>
<li>Thimijan, R. W., Heins, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photometric%2C+radiometric%2C+and+quantum+light+units+of+measure%3A+a+review+of+procedures+for+interconversion%5BTitle%5D)+AND+%22Hortscience%22%5BJournal%5D)">Photometric, radiometric, and quantum light units of measure: a review of procedures for interconversion.</a> Hortscience. 18, 818-822 (1983).</li>
</ol>

Ces auteurs n&#39;ont rien à révéler.

Dans cette étude, nous démontrons le protocole expérimental pour étendre les cultures d&#39;algues en photobioréacteurs. Nous examinons également plusieurs méthodes pour les entrées de gaz de combustion pour favoriser la croissance des algues. L&#39;utilisation d&#39;un transfert de masse et le modèle bio-réaction, nous démontrons que le coefficient de transfert de masse de CO 2 K La (déterminé par l&#39;état de mélange bioréacteur et CO 2 vitesse superficielle) influence fortement la cro...

<table><tbody><tr><td>Spectrophotomètre</td><td>Thermal Scientific, Texas USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Analyseur de gaz CO2</td><td>LI-COR, Biosciences, Nebraska USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Régulateurs de débit massique</td><td>OMEGA Engineering INC, Connecticut USA</td><td>FMA5416</td><td></td></tr><tr><td>Carte d’acquisition de données</td><td>Measurement Computing Corporation, Massachusetts USA</td><td>USB-1208FS</td><td></td></tr><tr><td>Filtres</td><td>Aerocolloid LLC, Minnesota USA</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MATLAB/Simulink</td><td>Mathworks, Massachusetts USA</td><td>R2010a</td><td></td></tr><tr><td>Bouteilles en verre</td><td>Fisher USA</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

optimiser les réglages des gaz de combustion pour la promotion de la croissance des microalgues en photobioréacteurs via des simulations informatiques

Optimize Flue Gas Settings to Promote Microalgae Growth in Photobioreactors via Computer Simulations

Les gaz de combustion des centrales électriques peut promouvoir la culture d&#39;algues et de réduire les émissions de gaz à effet de serre 1. Les microalgues non seulement capter l&#39;énergie solaire plus efficacement que les plantes 3, mais aussi la synthèse de biocarburants avancés 2-4. Généralement, le CO 2 atmosphérique n&#39;est pas une source suffisante pour soutenir la croissance des algues maximale 5. D&#39;autre part, les fortes concentrations de CO 2 dans les gaz d&#39;échappement industriels ont des effets néfastes sur la physiologie des algues. Par conséquent, les deux conditions de culture (tels que les nutriments et la lumière) et le contrôle de l&#39;écoulement des gaz de combustion dans les photobioréacteurs sont importants pour développer un &quot;gaz de combustion pour les algues&quot; système efficace. Les chercheurs ont proposé différentes configurations de photobioréacteur 4,6 et 7,8 stratégies de culture avec du gaz de carneau. Ici, nous présentons un protocole qui montre comment utiliser des modèles pour prédire la croissance des microalgues en réponse à carneau réglages de gaz. Nous PERForm deux illustrations et modèle simulations expérimentales pour déterminer les conditions favorables à la croissance des algues avec du gaz de combustion. Nous développons un modèle basé Monod couplé avec le transfert de masse et les équations d&#39;intensité de lumière pour simuler la croissance des microalgues dans un photo-bioréacteur homogène. La simulation du modèle compare la croissance d&#39;algues et de combustion des consommations de gaz sous différents réglages des gaz de combustion. Le modèle illustre: 1) comment la croissance des algues est influencée par différents volumétriques coefficients de transfert de masse de CO 2; 2) comment nous pouvons trouver optimale concentration de CO 2 pour la croissance des algues par l&#39;approche d&#39;optimisation dynamique (DOA), 3) la façon dont nous pouvons concevoir un rectangulaire marche-arrêt impulsion de gaz de combustion pour favoriser la croissance de la biomasse d&#39;algues et de réduire l&#39;utilisation de gaz de fumée. Sur le plan expérimental, nous présentons un protocole pour la croissance de la Chlorella sous le gaz de carneau (produit par la combustion de gaz naturel). Les résultats expérimentaux valident qualitativement les prédictions du modèle que le gaz à haute fréquence de combustion puGE peuvent améliorer de manière significative la culture des algues.

Notre analyse expérimentale précédente indique que l&#39;exposition des gaz de combustion en continu affecte négativement la croissance de Chlorella, tout en diminuant le temps de CO 2 de l&#39;exposition est en mesure d&#39;atténuer cette inhibition 13. Pour mieux comprendre l&#39;entrée de gaz de carneau et de la relation de la croissance d&#39;algues, on développe un modèle empirique pour simuler la croissance de la biomasse en présence de gaz de combustion. Nous supposons que les gaz d...

Les gaz de combustion des centrales est une source de CO 2 pas cher pour la croissance des algues. Nous avons construit &quot;gaz de combustion à des algues de culture&quot; prototype systèmes et décrit comment redimensionner le processus de culture des algues. Nous avons démontré l&#39;utilisation d&#39;un modèle bio-réaction de transfert de masse afin de simuler et de concevoir le fonctionnement optimal du gaz de fumée pour la croissance de la Chlorella sp. en algues photobioréacteurs.

Optimiser les réglages des gaz de combustion pour la promotion de la croissance des microalgues en photobioréacteurs via des simulations informatiques

Flue gas from power plants can promote algal cultivation and reduce greenhouse gas emissions1. Microalgae not only capture solar energy more efficiently ...

L'objectif général du protocole suivant est de montrer qu'un contrôle du gaz d'échappement peut améliorer la croissance des microalgues en présence de gaz de fumée par le biais de simulations informatiques, et de démontrer les procédures de culture et de mise à l'échelle de la culture algale. Cela est réalisé en utilisant d'abord un modèle cinétique pour simuler les conditions de croissance des microalgues sous différents taux de transfert de masse, dans des modes de contrôle du gaz d'échappement, ainsi que des profils de concentration en dioxyde de carbone ; les équations du modèle sont indiquées ici. Ensuite, les procédures de culture des algues et de mise à l'échelle de la culture algale sont démontrées.Par la suite, les algues sont cultivées sous gaz de combustion dans un petit bioréacteur photo. Le gaz de combustion est produit par une combustion naturelle, et ses débits sont régulés par un système de contrôle de débit massique avant d’être introduits dans le système algal. Les résultats des simulations du modèle montrent qu’un contrôle intermittent du gaz en sortie peut réduire l’inhibition par le substrat et favoriser la croissance des microalgues en présence de gaz de combu

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L’intégration de la culture de microalgues avec les gaz de combustion industriels introduira finalement des métaux lourds et d’autres composés inorganiques dans le milieu de croissance. Cette étude présente une procédure utilisée pour déterminer le devenir final et l’impact des métaux lourds et des contaminants inorganiques sur la croissance de Nannochloropsis salina cultivé dans des photobioréacteurs.

Quantification des métaux lourds et d&#39;autres contaminants inorganiques sur la productivité des microalgues

Cet article décrit le processus d'assemblage et le fonctionnement d'un bioréacteur photosynthétique à l'échelle du banc qui peut être utilisé, en conjonction avec d'autres méthodes, pour estimer les paramètres de croissance cinétique pertinents. Ce système surveille en permanence le pH, la lumière et la température en utilisant des capteurs, une unité d'acquisition et de contrôle de données et un logiciel d'acquisition de données open source.

Construction et mise en place d&#39;un bioréacteur photosynthétique Algal à échelle de banc avec surveillance de la température, de la lumière et du pH pour les tests de croissance cinétique

Nous présentons ici un protocole visant à construire le laboratoire bulle colonne photobioréacteurs et utilisez-les pour la culture micro-algues. Il fournit également une méthode pour déterminer le taux de croissance de la culture et de la teneur en lipides neutres.

Culture de microalgues vertes en bulle colonne photobioréacteurs et un dosage des lipides neutres

La culture halenique à l'échelle du banc facilite la caractérisation microalgale et l'optimisation de la productivité avant l'intensification des processus ultérieurs. Les photobioréacteurs fournissent le contrôle nécessaire pour des expériences microalgal fiables et reproductibles et peuvent être adaptés pour cultiver en toute sécurité des microalgues avec les gaz corrosifs (CO2, SO2, NO2) à partir d'émissions de combustion municipales ou industrielles.

Culture de microalgues et quantification de la biomasse dans un photobioréacteur à l'échelle du banc avec des gaz de flue corrosif

Un protocole est décrit pour utiliser le dioxyde de carbone dans les gaz de combustion des centrales électriques au gaz naturel pour cultiver des microalgues dans des étangs ouverts. L’injection de gaz de combustion est contrôlée à l’aide d’un capteur de pH et la croissance des microalgues est surveillée avec des mesures en temps réel de la densité optique.

Couplage de la capture du carbone d’une centrale électrique avec des étangs ouverts semi-automatisés pour la culture de microalgues

Cette publication décrit la conception de photobioréacteurs de laboratoire (PBR) avec des régimes lumineux personnalisables. La croissance des cyanobactéries ou des microalgues, utilisant le bicarbonate comme source de carbone, est surveillée en permanence en mesurant la production volumétrique d’oxygène. Ces PBR facilitent des comparaisons rapides et répliquées de la croissance en laboratoire avec peu d’intervention de l’utilisateur pendant les expériences.

Fonctionnement de photobioréacteurs de laboratoire avec mesures de croissance en ligne et régimes de lumière personnalisables

La pollution de l’air a un impact sur la qualité de vie de tous les organismes. Nous décrivons ici l’utilisation de la biotechnologie des microalgues pour le traitement du biogaz (élimination simultanée du dioxyde de carbone et du sulfure d’hydrogène) et la production de biométhane par le biais de bassins d’algues semi-industriels ouverts à haut débit et l’analyse ultérieure de l’efficacité du traitement, du pH, de l’oxygène dissous et de la croissance des microalgues.

Purification du biogaz par l’utilisation d’un système microalgue-bactérien dans des étangs semi-industriels à haute teneur en algues

Procédé pour la détermination de la teneur en acides gras et de la composition en micro-algues sur la base de la rupture mécanique des cellules, le solvant d'extraction à base de lipide, de transestérification, et la quantification et l'identification des acides gras par chromatographie en phase gazeuse est décrit. Un étalon interne tripentadecanoin est utilisé pour compenser les pertes possibles lors de l'extraction et de transestérification incomplète.

Analyse de la teneur en acide gras et de la composition en microalgues

Cet article présente la méthode basée sur une chambre statique pour la mesure des flux de gaz à effet de serre des systèmes de sol. Avec des investissements relativement modestes dans l’infrastructure, les mesures peuvent être obtenues à partir de plusieurs traitements ou emplacements et sur des périodes allant de quelques heures à plusieurs années.

Mesure du flux de gaz à effet de serre provenant des sols agricoles utilisant statiques Chambers

Les tables thermogradient traditionnelles créent une gamme de températures sur toute la surface. Les goussets de soudage perpendiculaires à la surface d’une table à gradient thermique contrôleront la température en profondeur, augmentant ainsi les applications de recherche possibles.

Un tableau Gusseted thermogradient pour contrôler la température du sol pour l&#39;évaluation de la croissance des plantes et de suivi des processus de sol

Découvrez comment optimiser la croissance de Chlorella sp. dans des photobioréacteurs en utilisant des simulations informatiques pour contrôler les flux de gaz de combustion. Cette méthode réduit l'inhibition par le substrat et améliore l'efficacité énergétique du procédé.

Optimiser les réglages des gaz de combustion pour la promotion de la croissance des microalgues en photobioréacteurs via des simulations informatiques (Vidéo) | JoVE Journal

Optimiser les réglages des gaz de combustion pour la promotion de la croissance des microalgues en photobioréacteurs via des simulations informatiques

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