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Coupling Carbon Capture from a Power Plant with Semi-automated Open Raceway Ponds for Microalgae Cultivation

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

Full Text
6,048 Views
08:17 min
August 14, 2020

DOI: 10.3791/61498-v

Margarita Acedo1, Juan R. Gonzalez Cena2, Kasi M. Kiehlbaugh3, Kimberly L. Ogden1,2

1Department of Chemical and Environmental Engineering,University of Arizona, 2Department of Biosystems Engineering,University of Arizona, 3Department of Biomedical Engineering,University of Arizona

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This protocol describes a semi-automatic system for cultivating microalgae using carbon dioxide captured from flue gas in natural gas power plants. The system utilizes a pH sensor for flue gas injection control and monitors microalgae growth through real-time optical density measurements.

Key Study Components

Area of Science

  • Microalgae cultivation
  • Carbon capture technology
  • Environmental biotechnology

Background

  • Microalgae can be cultivated using carbon dioxide from industrial emissions.
  • Flue gas from power plants is a potential carbon source for algal growth.
  • Real-time monitoring of algal growth is crucial for optimizing cultivation.
  • Open raceway ponds are a cost-effective method for large-scale microalgae production.

Purpose of Study

  • To develop a system that captures flue gas for microalgae cultivation.
  • To monitor the growth of microalgae in real-time.
  • To explore the potential of using various algae species for carbon capture.

Methods Used

  • Installation of a fuel hose to capture flue gas before it is released into the atmosphere.
  • Use of a water trap and condenser to remove moisture from the flue gas.
  • Connection of multiple sensors (optical density, dissolved oxygen, temperature, pH, electroconductivity) to a data logger.
  • Real-time monitoring of algal growth through optical density measurements at specific wavelengths.

Main Results

  • The system effectively captures carbon from flue gas for microalgae growth.
  • Real-time monitoring allows for precise control of cultivation conditions.
  • Potential for cultivating various algae species demonstrated.
  • System shows promise for reducing industrial carbon emissions.

Conclusions

  • The developed system is a viable method for utilizing flue gas in microalgae cultivation.
  • Real-time monitoring enhances the efficiency of algal growth.
  • This approach contributes to carbon capture and sustainable biofuel production.

Frequently Asked Questions

What is the main advantage of using flue gas for microalgae cultivation?
Using flue gas provides a direct source of carbon dioxide, which can enhance algal growth while simultaneously reducing industrial emissions.
How does the pH sensor contribute to the system?
The pH sensor helps control the injection of flue gas, ensuring optimal conditions for microalgae growth.
What types of sensors are used in the monitoring process?
The system uses optical density, dissolved oxygen, temperature, pH, and electroconductivity sensors for comprehensive monitoring.
Can this system be adapted for different algae species?
Yes, the system is designed to cultivate various algae species, making it versatile for different applications.
What are the potential environmental benefits of this system?
The system can help reduce carbon emissions from power plants while producing renewable biomass for biofuels.
Is real-time monitoring essential for this cultivation method?
Yes, real-time monitoring is crucial for adjusting conditions and maximizing algal growth efficiency.

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.

Ce système de culture semi-automatique contrôlé par un capteur de pH peut capturer directement les gaz de combustion des plans d’alimentation pour la culture des microalgues et peut surveiller la croissance des microalgues avec des mesures en temps réel. Le système de réacteur permet la capture et l’utilisation directes du carbone des gaz de combustion industriels pour faire pousser des microalgues dans des systèmes de canalisations semi-automatisées à bassin ouvert sur site. Le système peut être utilisé pour cultiver d’autres espèces d’algues et pour capturer le carbone de n’importe quelle centrale électrique.

Pour mettre en place un bassin de canalisation ouvert, fixez un tuyau de carburant de 0,95 centimètre pour capturer les gaz de combustion pendant le processus de post-combustion, quelques mètres avant que les gaz de combustion n’entrent dans la cheminée pour être rejetés dans l’atmosphère. Placez un piège à eau de 20 litres et un condenseur d’environ 12 mètres entre la cheminée et le compresseur pour évacuer l’eau des gaz de combustion. Pour surveiller la croissance des algues, connectez un capteur de densité optique en temps réel qui mesure l’absorbance à 650 et 750 nanomètres, un capteur d’oxygène dissous, des thermocouples d’air et de bassin, un capteur de pH et un capteur d’électroconductivité à un enregistreur de données.

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Sciences de l’environnement Numéro 162 Environnement culture de microalgues en plein air étangs de raceway captage du carbone utilisation du carbone gaz de combustion industriels Chlorella sorokiniana

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