このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。

方法論記事

発電所からの炭素回収と微細藻類栽培用の半自動オープンレースウェイ池の結合

5.4K 回視聴

⸱

DOI:

10.3791/61498

⸱

2020年8月14日

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

この記事について

サマリー

天然ガス発電所の煙道ガス中の二酸化炭素を利用して、オープンな軌道上の池で微細藻類を栽培するためのプロトコルが記載されている。煙道ガス注入はpHセンサーで制御され、微細藻類の成長は光学密度のリアルタイム測定で監視されます。

要約

米国では、総二酸化炭素(CO2)排出量の35%が電力業界から発生し、そのうち30%が天然ガス発電を表しています。微細藻類は、植物よりも10〜15倍速くCO2をバイオフィックスし、藻類バイオマスをバイオ燃料などの目的の製品に変換することができます。したがって、この研究は、高温の半乾燥気候の米国南西部に位置する天然ガス発電所との微細藻類栽培の潜在的な相乗効果を実証するプロトコルを提示する。最先端の技術は、バイオ燃料にさらに加工することができる緑の藻類種クロレラソロキニアナを介して炭素の回収と利用を強化するために使用されます。半自動化されたオープンレースウェイ池を含むプロトコルを説明し、アリゾナ州ツーソンのツーソン発電所でテストされたときのその性能の結果について議論します。pHを制御するための主な炭素源として排煙を使用し、クロレラソロキニアナを栽培しました。最適化された培地を使用して藻類を増殖させた。時間の関数としてシステムに添加されたCO2の量は、綿密に監視された。さらに、藻類の成長速度、バイオマス生産性、炭素固定に影響を与える他の物理化学的要因(光学濃度、溶存酸素(DO)、電気伝導率(EC)、空気および池の温度など)がモニターされました。この結果は、脂質含有量が24%で、最大0.385g/Lの灰を含まない乾燥重量の微細藻類収量が達成可能であることを示している。CO2排出者と藻類農家との間の相乗的な機会を活用することで、藻類バイオ燃料およびバイオ製品の持続可能な生産を支援しながら、炭素回収を増加させるために必要な資源を提供することができる。

概要

地球温暖化は、現在、世界が直面している最も重要な環境問題の一つです1。研究によると、主な原因は、人間活動による大気中の温室効果ガス(GHG)排出量、主にCO2の増加である2,3,4,5,6,7。米国では、CO2排出量の最大の密度は、主にエネルギー部門、特に発電プラント3、7、8、9における化石燃料の燃焼に由来する。したがって、炭素回収利用(CCU)技術は、GHG排出量2,7,10を削減するための主要な戦略の1つとして浮上しています。これらには、日光を利用して、栄養素の存在下で光合成を介してCO2と水をバイオマスに変換する生物学的システムが含まれる。微細藻類の使用は、速い増殖速度、高いCO2固定能力、および高い生産能力のために提案されている。さらに、微細藻類は、バイオマスを化石燃料7、9、10、11、12を置き換えることができるバイオ燃料などの関心のある製品に変換することができるため、幅広いバイオエネルギーの可能性を秘めている。

微細藻類は、開放軌道池および閉鎖型フォトバイオリアクター13、14、15、16、17、18、19を含む様々な栽培システムまたは反応器において増殖および生物学的変換を達成することができる。研究者らは、屋内または屋外の条件下で、両方の栽培システムにおけるバイオプロセスの成功を決定する利点と限界を研究しました5,6,16,20,21,22,23,24,25.オープンレースウェイ池は、煙道ガスをスタックから直接分配できる状況での炭素回収と利用のための最も一般的な栽培システムです。このタイプの栽培システムは、比較的安価であり、スケールアップが容易であり、エネルギーコストが低く、混合のためのエネルギー要件が低い。さらに、これらのシステムは発電所と簡単に共存できるため、CCUプロセスをより効率的に行うことができます。しかし、CO2気体/液体物質移動の制限など、考慮する必要があるいくつかの欠点があります。制限はあるものの、屋外の微細藻類バイオ燃料生産に最も適したシステムとして、開放的な軌道池が提案されている5,9,11,16,20。

この記事では、天然ガス発電所の煙道ガスからの炭素回収を組み合わせた、オープンな軌道上の池での微細藻類栽培方法を詳述します。この方法は、培養pHに基づいて煙道ガス注入を制御する半自動化システムからなる。このシステムは、光学密度、溶存酸素(DO)、電気伝導度(EC)、空気および池の温度センサーを使用して、 クロレラ・ソロキニアナ の培養状態をリアルタイムで監視および記録します。藻類バイオマスと排煙注入データは、ツーソン電力施設で10分ごとにデータロガーによって収集されます。藻類株の維持、スケールアップ、品質管理測定、バイオマス特性評価(光学密度、g/L、脂質含有量の相関など)は、アリゾナ大学の研究室で行われます。以前のプロトコルは、コンピュータシミュレーション26を介してフォトバイオリアクターにおける微細藻類の成長を促進するために煙道ガス設定を最適化する方法を概説した。ここで提示されたプロトコルは、オープンな軌道池を利用し、生産された煙道ガスを直接利用するために天然ガス発電所で現場で実装されるように設計されています。さらに、リアルタイムの光学密度測定もプロトコルの一部です。記載されているように、このシステムは暑い半乾燥気候(ケッペンBSh)に最適化されており、降水量が少なく、降水量が年々大きく変動し、相対湿度が低く、蒸発率が高く、晴天し、強い日射量が強い27。

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

プロトコル

1.成長システム:屋外オープンレースウェイ池の設定

  1. 煙道ガス源(8~10%CO2を含む)の近くにオープンな軌道池を設置する。池の原子炉の場所で水と電気が利用可能であり、原子炉が一日の大半を日陰にないことを確認します(図1)。
  2. 燃焼後プロセスでは、煙道ガスが煙突に入って大気中に排出される数メートル前に、0.95cmの燃料ホースを使用して煙道ガスを捕捉します(図2)。
  3. スタックとコンプレッサーの間に20 Lのウォータートラップとコンデンサー(コイル長~12 m)を使用して、煙道ガスから水を除去します(図2)。
    注:煙道ガスは、通常、約9〜1213.8%の水28を含む。また、凝縮器及びパイプラインは排煙16を冷却する。
  4. 藻類の成長を監視するために、以下のセンサをデータロガーに接続する:(1)2つの波長(650および750nm)での吸光度を測定し、1.05g / Lの最大藻類細胞濃度を検出できるリアルタイム光学濃度センサ29;(2) DOセンサ;(3)空気および池の熱電対;(4)pHセンサ;(5)ECセンサ。
    メモ:さらに、pHセンサーとECセンサーは送信機に接続されています。データロガーユニットの構成を 図3に示す。
  5. 藻類の成長システムのすべてのコンポーネントが較正され、接種前に適切に動作していることを確認してください。

2. pH制御システム

  1. 図2および図3(補足資料A)に示すように、コンプレッサ、制御バルブシステム、およびデータロガープログラムを使用して、煙道ガス噴射を管理します。
  2. チューブを使用して、制御バルブから石のディフューザーを介して軌道池の底に煙道ガスを導きます。
  3. pHに基づいて煙道ガスを成長システムに注入する。pH値が8.05より大きい場合、システムは煙道ガスを注入し、pHが8.00未満の場合、システムは成長のない期間に煙道ガス注入を停止します。流量は、標準リットル/分(SLPM)で測定されます。
    メモ:制御バルブでは、入口煙道ガス圧力は最大50psiに制限されています。

3. 藻類の選択とひずみ維持(光と温度)

注:緑藻類クロレラ・ソロキニアナDOE 1412は、Juergen Polle(ブルックリン大学)30,31によって単離され、National Alliance for Advanced Biofuels and Bioproducts(NAABB)によって選択されました。その選択は、Huesemann et al.32,33によって行われた以前の株特性評価研究に基づいていた。屋外のオープンレースウェイ池を使用する場合の南西部地域の藻類スクリーニング、バイオマス生産性、気候シミュレーション培養(温度や光など)に関する研究は、このプロジェクトで使用される方法に情報を提供しました。

  1. 培養物を室温(25°C)で12時間/12時間の明暗サイクルを用いて維持する。
  2. プレート上および小型液体培養(50 mL ~ 500 mL)で増殖させた培養維持のために、光強度を200 μM/m2/sに保ちます。
  3. 液体培養物50 mL~500 mLでは400 μM/m 2/sでスケールアップ増殖し、液体培養では5 L~20 Lで600 μM/m2/sで光強度を維持します。

4. スケールアップと品質管理

  1. BG11培養液をイオン交換水と以下の塩類を用いて、主要栄養素としてg/Lで調製する:1.5 NaNO3、0.04 K 2 HPO 4、0.075 MgSO 4*H2 O、0.036 CaCl 2*H2O、0.006 (NH 4)5Fe(C6H 4O7)2、0.006 Na 2 EDTA*2H 2 O、 02Na2CO3;2.86 H3 BO 3、1.81 MnCl 2*4H 2O、0.22 ZnSO 4*7H 2 O、0.39 Na 2 MoO 4*2H2 O、0.079CuSO 4*5H 2 O、0.0494 Co(NO3)2*6H2Oの微量栄養素を含む微量元素溶液を1mL/L加える。
    注:プレート接種および/または長期保存のために、7.5g / Lのバクト寒天を加える。培養接種のために、寒天の添加は必要ない。オートクレーブ内の培養液を121°Cで21分間滅菌する。
  2. BG11培地を寒天とともに滅菌層流フードまたはバイオセーフティキャビネット内のペトリ皿に注ぎます。プレートが固く冷たくなったら、再懸濁した凍結藻類ストック培養物から500μLのピペットをピペットし、アンピシリン(100μg/mL)を加える。藻類プレートをシェーカーテーブル(120rpm)で1〜2週間インキュベートする。
  3. 滅菌ループを使用して、培養プレートから単一の藻類コロニーを選択し、クリーンなバイオセーフティキャビネット内の滅菌増殖培地を含む50mLチューブに接種します。小さな液体培養物をシェーカーテーブル(120rpm)上で1週間成長させる。
  4. 50 mLの藻類培養物(線状成長期、OD750nm ≥1)を500 mL液体培地を含む1 Lフラスコに移す。各フラスコにゴム栓とステンレスチューブをはめ込み、通気を提供します。0.2μmの空気滅菌フィルターを使用して空気をろ過します。文化を1〜2週間成長させましょう。分光光度計(OD750nm)を用いて細胞密度をモニターする。
  5. 500 mL の液体培養物を、8 L の非滅菌培養液を含む 10 L のカーボーイに入れ、5%CO2 と 95% の空気の混合物を注入します。次いで、ステップ4.4と同じ条件で藻類を培養する。
  6. ストックプレートおよび液体培養物(ステップ4.2〜20124.5)を週に1回監視する。アリコートを取り、顕微鏡下で10倍および40倍の倍率で観察し、所望の株の成長を確実にする。文化が侵害されるか、実験に使用されるまで保持しました。汚染された培養物は廃棄する。

5. 開放池耕作のための濃縮培地調製

  1. 微量元素溶液を調製し、1Lメスフラスコに蒸留水(DW)を部分的に充填した。マグネチックスターラーバーを挿入し、 表1 に示す薬品を順次加える。次の成分を添加する前に、各成分が溶解することを確認してください。磁石を取り外し、フラスコを1Lの体積マークまで満たします。
  2. 1Lのガラス瓶にDWを部分的に充填し、マグネチックスターバーを挿入します。容器をマグネチックスターラープレートの上に置き、反応器の最終容量の化学物質を加え、それらを順番に添加して、それぞれが完全に溶解するようにします。 表 2 に、1 L の培地を準備するための化学物質がリストされているので、すべての値に反応器の最終容積を掛けます。ガラス瓶を1Lに充填する。

6. 屋外オープンレースウェイ池接種

  1. 各接種前および収穫後に30%の漂白剤を使用して反応器を徹底的に洗浄する。漂白剤は一晩放置することをお勧めします。反応器をよくすすぎ、すべての漂白剤を取り除きます。
  2. 藻類接種前に、対応する校正手順に従ってすべてのセンサーを校正します。
  3. 軌道池を最大80%まで充填することによって、水源を使用して濃縮培地を希釈する(ステップ5で)。
  4. 藻類で満たされた10Lカーボーイ(線状成長期OD750nm > 2)を用いて反応器に接種し、それを最終体積にする。
  5. 微細藻類を木製パレットで部分的に遮光して~3日間(図4)順応させ、指数関数的な段階が経過したら、光阻害を回避する適応戦略として。
    注:この期間はまた、微細藻類が煙道ガスの直接注入によって引き起こされるストレスに適応する時間を提供する。

7. 発電ステーションでのバッチ成長実験

  1. 水の蒸発、パドルホイールモーター、センサー機能など、日常的な変動を検査して記録します。
  2. コンプレッサーとウォータートラップを毎日排水して検査し、煙道ガスは非常に腐食性が高いため、腐食を最小限に抑えるために余分な水を除去します34。
  3. 各センサー測定値を10秒ごとにスキャンし、10分ごとに平均データを保存するようにデータロガーを構成します。これらには、DO、pH、EC、リアルタイム光学密度、空気および反応器温度が含まれます。

8. 離散サンプリングとモニタリング

  1. 原子炉の最終体積で水位が一定であることを確認してください、さもなければ光学濃度測定は影響を受けるでしょう。
  2. 反応器内の水を補充した後、紫外可視分光光度計を用いて光学密度(540、680、および750nm)による細胞塊測定のために5mLのサンプルを採取する。このプロセスを毎日繰り返します。
  3. 500mLのサンプルを週に3回採取し、顕微鏡観察と無灰乾燥重量(AFDW)に基づくバイオマス濃度を測定します。
    1. 10倍および40倍の対物レンズで顕微鏡観察を行います。さらに、これらの顕微鏡倍率は、ステップ4.6で説明した藻類品質管理の一部として使用されます。
    2. AFDWにはステップ8.3で400mLのサンプルを使用する
      1. 孔径0.7μmのガラスマイクロファイバーフィルターをアルミ箔トレイにセットし、540°Cで4時間の炉でアルミ箔トレイ/フィルターを前処理します。
      2. 各アルミ箔トレイに#2鉛筆でラベルを付け、その重量(A)を記録し、真空フィルター装置に入れます。
      3. ろ過する体積を測定する前に、藻類サンプルを激しく攪拌する。十分な藻類サンプルをろ過して、8〜16mgの灰の前/後重量差を与える。実験の過程で使用する重量差を選択し、この値を一定に保ちます。
      4. 藻類サンプルを含む各フィルターをその箔トレイに入れ、105°Cのオーブンに少なくとも12時間置く。
      5. ホイルトレイ/フィルターを乾燥炉から取り出し、ガラス製デシケーターに入れて水分の取り込みを防ぎます。各ホイルトレイ/フィルター重量(B)を記録します。
      6. ホイルトレイ/フィルターを540°Cのマッフル炉に4時間置きます。
      7. マッフル炉の電源を切り、ホイルトレイ/フィルターを冷却し、デシケーターに入れ、各ホイルトレイ/フィルター重量(C)を記録します。
      8. 重量分析を使用してAFDWを計算する:
        % AFDW= C – A x 100 / B
  4. 溶媒を用いたマイクロ波支援抽出(MAE)脂質抽出分析のために収穫する前に、2 Lの藻類を保持する。
    1. 藻類サンプルを相対遠心力(RFC)で4,400 x g で15分間遠心分離します。藻類ペレットを取り、80°Cのオーブンを用いて少なくとも24時間乾燥させる。
    2. 藻類サンプルを粉砕し、藻類粉末を計量する(推奨バイオマスの範囲は0.3g〜0.5g)。
    3. 藻類粉末(乾燥藻類バイオマス)をマイクロ波加速反応系(MARS)Xpress容器に加え、フードの下にクロロホルム:メタノール(2:1、v/v)溶媒溶液10mLを加え、容器を閉じ、一晩放置する。
    4. 溶媒センサーを使用して容器をMARSマシンに70°C、800Wの電力で60分間置きます。
    5. MARSから容器を取り出し、ボンネットの下で冷やします。
    6. 漏斗とグラスウールを使用して、各液体サンプルを予め秤量したガラス試験管に移すことによってクロロホルム、メタノール、および脂質を含む液体部分を分離し、他の分析のために固体(脂質を含まないバイオマス)を保つ。
    7. 脂質を含む試験管を窒素蒸発器に持って行き、液体が蒸発したらそれらを取り出し、その後、完全な乾燥を確実にするためにチューブをボンネットの下に一晩放置する。
    8. 重量分析を使用して脂質含有量(重量%)を計算する:
      脂質含量(質量%)=脂質の乾燥バイオマス×100/乾燥藻類質量

9. 藻類の収穫と輪作

  1. 培養物が定常期に達するのに近づいたときに全藻類培養体積の75%を収穫する。実験室でバイオマス生産性分析を行うために2〜20125Lの培養物を取る。残りの藻類を処理し、所望の藻類製品に変換する。
  2. 残りの25%の藻類を接種源として使用して、開いた軌道池を再成長させる。反応器の全容積の80%まで水を加え、濃縮媒体を加えてから、必要に応じて反応器の最終容積まで充填を終える。
  3. 温度と光強度条件に基づいて、季節に応じて適切な藻類株を栽培する。

10. データ管理

  1. データロガーにデータを記録し、ステップ7.3のように分析のために収集します。
  2. 生データと分析データを地域藻類原料テストベッド(RAFT)共有ドライブに保存することを検討してください。RAFTプロジェクトの共同研究者は、藻類の生産性をシミュレートおよびモデル化し、屋外栽培を検証するためにデータを提供します。

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

結果

私たちの研究室からの以前の実験結果は、半自動化されたオープンレースウェイ池を使用した微細藻類培養が炭素回収プロセスと組み合わせることができることを示しています。これら2つのプロセスの相乗効果をよりよく理解するために(図2)、我々はプロトコルを開発し、暑い半乾燥気候の屋外条件下で緑藻類種 クロレラ・ソロキニアナ を栽培するためにそれを調整しました。天然ガス排煙は、産業用発電所から入手した。このプロトコルは、藻類バイオマスの生産性を評価するために様々な技術を使用しています:(1)リアルタイムの光学密度センサーを使用した藻類の成長(図5)。(2)pHの関数としての培養物への排煙オンオフパルス注入に対する藻類増殖(図6 および 図7);(3)藻類の成長は、温度、溶存酸素、電気伝導度などの環境パラメータと相関しています(図8 および ...

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

ディスカッション

本研究では、高温の半乾燥気候において、排煙の炭素回収と微細藻類の培養を相乗的に結合させることが可能であることを実証する。半自動化された軌道池システムの実験プロトコルは、炭素源として煙道ガスを使用する場合に藻類の成長に相関する関連パラメータをリアルタイムで監視するための最先端の技術を統合しています。提案されたプロトコルは、軌道池20、21、36の主な欠点の1つである藻類栽培における不確実性を軽減することを意図している。私たちの経験では、プロトコルの最も重要なステップには、pH制御システムとシステムに接種する効果的な方法が含まれます(図2)。pH制御システムは、煙道ガス/CO2を供給し、CO2の回収と利用の効率を最適化する戦略を表しています(図3)37

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

開示事項

著者らは開示するものは何もありません。

謝辞

この作業は、米国エネルギー省DE-EE0006269の地域藻類原料テストベッドプロジェクトを通じて支援されました。また、エステバン・ヒメネス、ジェシカ・ピーブルズ、フランシスコ・アセド、ホセ・シスネロス、RAFTチーム、マーク・マンスフィールド、UA発電所スタッフ、TEP発電所スタッフの協力にも感謝します。

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
調整可能な速度モーター(パドルホイールシステム)リーソン174307レッスン174307.00、タイプ:SCR電圧;アンペア:10
アルミ重量ボートフィッシャーサイエンティフィック08-732-102フィッシャーブランドアルミニウム計量皿アン
モニウム鉄(III)(NH?)?[Fe(C?H?おっと?)?]フィッシャーサイエンティフィック1185-57-5ミディアム製剤。クエン酸アンモニウム鉄(III)
リン酸アンモニウムSigma-Aldrich7722-76-1この化学物質は、最適化された媒体
アンピシリンナトリウム塩Sigma AldrichA9518-5Gこの化学物質は、藻類の汚染を回避するために使用されます
オートクレーブAmerex Instrument IncHirayama HA300MII
Bacto 寒天フィッシャー 科学BP1423500フィッシャーバイオ試薬粒状寒天
漂白剤クロロックス殺菌漂白剤、濃縮クロロックス
ホウ酸(H3BO3)フィッシャーサイエンティフィック10043-35-3量元素:ホウ酸
塩化カルシウム二水和物(CaCl2 * 2H2O)シグマアルドリッチ10035-04-8中程度の調製。塩化カルシウム二水和物
Carboys (20 L)Nalgene - Thermo Fisher Scientific2250-0050PKポリプロピレン カーボーイ ハンドル付き
遠心分離機Beckman Coulter, IncJ2-21
クロロホルムSigma-Aldrich67-66-3この化学物質は脂質抽出に使用されます
Citraplex 20% 鉄ラブランド製品SDS No. 1000595582 -17-LPIhttps://www.fbn.com/direct/product/Citraplex-20-Iron#product_info
硝酸コバルト (II) 硝酸ヘキサハイドレート (Co(NO3)2*6H2O)Sigma-Aldrich10026-22-9微量元素: コバルト (II) 硝酸ヘキサハイドレート
コンプレッサーマキタMAC700この装置は、注入 CO2 システム
コントロール バルブシエラ インスツルメンツSmartTrak 100に使用されますこのアイテムは、アプリケーションに合わせてカスタマイズする必要があります。私たちの場合、5%のCO2と95%の空気混合物を使用しました。
銅 (II) 硫酸塩五水和物 (CuSO4*5H2O)Sigma-Aldrich7758-99-8微量元素: 銅 (II) 硫酸塩五水和物
データロガー: キャンベルユニット CR3000科学キャンベルCR3000この装置は、すべてのシステムを制御し、モーター駆動とデータを記録するために使用されます
溶解酸素溶液キャンベル科学14055溶存酸素電解質溶液 DO6002 - ロット番号。
211085溶存酸素プローブSensorex?DO6400/T デジタル通信付き溶存酸素センサー
電気伝導性校正液Ricca Chemical Company2245 - 32 ( R2245000-1A )導電率標準、25C で 5000 uS/cm (NaCl として 2620 ppm TDS)
電気伝導性プローブ センサーHanna InstrumentsHI3003/Dフロースルー 導電率プローブ - NTC センサー、DIN コネクタ、3m ケーブル
エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩二水和物 (Na2EDTA*2H2O)Sigma-Aldrich6381-92-6媒体の準備:エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩二水和物
フィルターフィッシャーサイエンティフィック09-874-48Whatmanバインダーフリーガラスマイクロファイバーフィルター
フラスコフィッシャーサイエンティフィック09-552-40レックスフェルンバッハフラスコ
炉Hogentoglerモデル:F6020C-80サーモシセンチフィックサーモリンF6020C-80マッフル炉
ガラスデシケーターVWR International LLC75871-430タイプ 150、直径 140 mm
ガラス漏斗フィッシャー サイエンティフィックFB6005865フィッシャーブランド 再利用可能なガラス ロングステム漏斗
層流フードフィッシャー ハミルトンセーフエア フィッシャー ハミルトン ステンレス セーフエア ヒュームフード
硫酸塩七水和物
メタノールSigma-Aldrich67-56-1脂質抽出溶媒
マイクロバブルディフューザーペンテア 水生生態系1PMBD075この装置は、注入CO2システムに使用されます
微細藻類:クロレラ SorokinianaNAABBDOE 1412
マイクロオスコープカールツァイス 4291097
マイクロ波アシスタント抽出MARS, CEM CorportationCEM Mars 5 Xtraction 230/60 マイクロ波加速反応システム。モデル: 907601
MnCl2*4H2OSigma-Aldrich13446-34-9塩化マンガン(II) 四水和物
迫撃砲フィッシャーサイエンティフィックFB961Bフィッシャーブランドの磁器迫撃砲
窒素蒸発器オルガノメーションN-EVAP 112 窒素蒸発器 (OA-SYS 暖房システム)
オーブンVWR インターナショナル LLC89511-410強制空気オーブン
パドルホイール8ブレード水平軸プロペラ。これは通常、パドルホイールリアクターの一部として提供されます。
パドルホイールモーターLeesonM1135042.00Leeson、モデル:CM34025Nz10C; 1/4 HP;ボルト90;FR 34;62回転。
乳棒フィッシャーサイエンティフィックFB961Mフィッシャーブランドの磁器乳棒
pH および EC トランスミッタハンナインスツルメンツHI98143ハンナインスツルメンツ HI98143-04 pH および EC トランスミッター、ガルバニック絶縁 0-4V。
pH校正ソリューションフィッシャーサイエンティフィック13-643-003サーモサイエンティフィックオリオン pH緩衝液ボトル
pHプローブセンサーハンナインスツルメンツHI1006-2005ハンナインスツルメンツ HI1006-2005 テフロン pH 電極、マッチングピン 5m。
ピペットチップフィッシャーサイエンティフィック1111-28211000 ul TipOne ラックの青いチップ
ピペットフィッシャーサイエンティフィック13-690-032エッペンドルフ研究プラス 可変容量 ピペット: シングルチャンネル
プラスチックキュベットフィッシャーサイエンティフィ14377017BrandTech ブランドプラスチックキュベット
プレートフィッシャーサイエンティフィ08-757-100DCorning Falcon Bacteriological Petri Dishes with Lid
Potashこの化学物質は、最適な培地調製に使用されます。それは肥料の地元企業で購入されました
リン酸二塩基性カリウム (K2HPO4)シグマ-アルドリッチ7758 -11 - 4中 準備: リン酸カリウム二塩基性
Pyrex 再利用可能な 媒体 収納ボトルフィッシャー科学06-414-2A1 L および 2 L bottels - PYREX GL45 プラグシール付きスクリューキャップ
レースウェイ池同様の機器はで購入できますhttps://microbioengineering.com/products
リアルタイム光学密度センサーアリゾナこの機器は、
RS232 ケーブルSabrent SabrentUSB 2.0 からシリアル (9 ピン) DB-9 RS-232 コンバーター ケーブル、多作チップセット、Hexnuts、[Windows 10/8.1/8/7/VISTA/XP、Mac OS X 10.6 以上] 2.5 フィート (CB-DB9P)
シェーカー テーブルのメンバーによって設計および構築されました。藻類の攪拌 150 rpm
炭酸ナトリウム (Na2CO3)Sigma-Aldrich497-19-8炭酸ナトリウム
モリブデン酸ナトリウム二水和物 (Na2MoO4*2H2O)Sigma-Aldrich10102-40-6中 調製:モリブデン酸ナトリウム二水和物
硝酸ナトリウム (NaNO3)Sigma-Aldrich7631-99-4中 調製:硝酸ナトリウム
分光光度計フィッシャー・サイエンティフィック会社14-385-400Thermo Fisher Scientific - 10S UV-Vis GENESTYS 分光光度計円筒形ロングパスセルホルダー、内部リファレンスデクテクター、キセノンフラッシュランプ、デュアルシリコンフォトダイオード、240V、50〜60Hzが自動的に選択されます。
試験管フィッシャーサイエンティフィ14-961-27プレーンエンド付きフィッシャーブランド使い捨てホウケイ酸ガラス管(10 ml)
熱電対タイプKオメガKMQXL-125G-6
素シグマ-アルドリッチ2067-80-3尿素
真空ろ過システムフィッシャーサイエンティフィックXX1514700MilliporeSigmaガラス製真空フィルターホルダー、47 mm。システムには以下が含まれます:すりガラスフラスコアタッチメント、粗いフリットガラスフィルターサポート、フラスコ
真空ポンプグレインジャーマラソン電動ACモーター熱保護G588DX-MOD5KH36KNA510X。HPの1/4。RPM 1725/1425
亜鉛七水和物(ZnSO4 * 7H2O)Sigma-Aldrich7446-20-0硫酸亜鉛七水和物
微パイ硫酸マグネシウム七水和物 (MgSO4*7H2O)フィッシャー サイエンティフィック 10034 - 99 - 8 中 準備: マグネシウムー ック ック 大学 ック尿硫酸

参考文献

  1. The Intergovernmental Panel on Climate Change. , Available from: https://www.ipcc.ch/ (2018).
  2. Songolzadeh, M., Soleimani, M., Ravanchi, M., Songolzadeh, R. Carbon Dioxide Separation from Flue Gases: A Technological, Review Emphasizing Reduction in Greenhouse Gas Emissions. The Scientific World Journal. 2014, 1-34 (2014).
  3. Litynski, J., Klara, S., McIlvried, H., Srivastava, R. The United States Department of Energy's Regional Carbon Sequestration Partnerships program: A collaborative approach to carbon management. Environ International. 32 (1), 128-144 (2006).
  4. Cuellar-Bermudez, S., Garcia-Perez, J., Rittmann, B., Parra-Saldivar, R. Photosynthetic Bioenergy Utilizing CO2: an Approach on Flue Gases Utilization for Third Generation Biofuels. Journal of Clean Production. 98, 53-65 (2014).
  5. Cheah, W., Show, P., Chang, J., Ling, T., Juan, J. Biosequestration of Atmospheric CO2 and Flue Gas-Containing CO2 by Microalgae. Bioresource Technology. 184, 190-201 (2014).
  6. Kao, C., et al. Utilization of Carbon Dioxide in Industrial Flue Gases for the Cultivation of Microalga Chlorella sp. Bioresource Technology. 166, 485-493 (2014).
  7. White, C., Strazisar, B., Granite, E., Hoffman, S., Pennline, H. Separation and Capture of CO2 from Large Stationary Sources and Sequestration in Geological Formations. Journal of the Air and Waste Management Association. 53 (10), 1172-1182 (2003).
  8. Benemann, J. CO2 Mitigation with Microalgae Systems. Pergamon Energy Conversion Management Journal. 38, 475-479 (1997).
  9. U.S.Department of Energy. The Capture , Utilization and Disposal of Carbon Dioxide from Fossil Fuel-Fired Power Plants. Energy. 2, (1993).
  10. Granite, E., O'Brien, T. Review of Novel Methods for Carbon Dioxide Separation from Flue and Fuel Gases. Fuel Processesing Technology. 86 (14-15), 1423-1434 (2005).
  11. Benemann, J. Utilization of Carbon Dioxide from Fossil Fuel-Burning Power Plants with Biological Systems. Energy Conversion and Management. 34 (9-11), 999-1004 (1993).
  12. Joshi, C., Nookaraju, A. New Avenues of Bioenergy Production from Plants: Green Alternatives to Petroleum. Journal of Petroleum & Environmental Biotechnology. 03 (07), 3(2012).
  13. Chisti, Y. Constraints to commercialization of algal fuels. Journal of Biotechnology. 22, 166-186 (2013).
  14. Han, S., Jin, W., Tu, R., Wu, W. Biofuel production from microalgae as feedstock: current status and potential. Critical Reviews in Biotechnology. 35 (2), 255-268 (2015).
  15. Lam, M., Lee, K. Potential of using organic fertilizer to cultivate Chlorella vulgaris for biodiesel production. Applied Energy. 94, 303-308 (2012).
  16. de Godos, I., et al. Evaluation of carbon dioxide mass transfer in raceway reactors for microalgae culture using flue gases. Bioresource Technology. 153, 307-314 (2014).
  17. Posten, C., Schaub, G. Microalgae and terrestrial biomass as source for fuels a process view. Journal of Biotechnology. 142 (1), 64-69 (2009).
  18. Demirbas, M. Biofuels from algae for sustainable development. Applied Energy. 88 (10), 3473-3480 (2011).
  19. Shelef, G., Sukenik, A., Green, M. Microalgae Harvesting and Processing A Literature Review. , (1984).
  20. Pawlowski, A., Mendoza, J., Guzmán, J., Berenguel, J., Acién, F., Dormido, S. Effective utilization of flue gases in raceway reactor with event-based pH control for microalgae culture. Bioresource Technology. 170, 1-9 (2014).
  21. Zhu, B., Sun, F., Yang, M., Lu, L., Yang, G., Pan, K. Large-scale biodiesel production using flue gas from coal-fired power plants with Nannochloropsis microalgal biomass in open raceway ponds. Bioresource Technology. 174, 53-59 (2014).
  22. Kaštánek, F., et al. In-field experimental verification of cultivation of microalgae Chlorella sp. using the flue gas from a cogeneration unit as a source of carbon dioxide. Waste Management & Research. 28 (11), 961-966 (2010).
  23. Yadav, G., Karemore, A., Dash, S., Sen, R. Performance evaluation of a green process for microalgal CO2 sequestration in closed photobioreactor using flue gas generated in-situ. Bioresource Technology. 191, 399-406 (2015).
  24. Zhao, B., Su, Y., Zhang, Y., Cui, G. Carbon dioxide fixation and biomass production from combustion flue gas using energy microalgae. Energy. 89, 347-357 (2015).
  25. He, L., Chen, A., Yu, Y., Kucera, L., Tang, Y. Optimize Flue Gas Settings to Promote Microalgae Growth in Photobioreactors via Computer Simulations. Journal of Visualized Experiments. (80), e50718(2013).
  26. He, L., Subramanian, V., Tang, Y. Experimental analysis and model-based optimization of microalgae growth in photo-bioreactors using flue gas. Biomass and Bioenergy. 41, 131-138 (2012).
  27. Pidwirny, M. Fundamentals of Physical Geography, 2nd ed. , (2006).
  28. Van Den Hende, S., Vervaeren, H., Boon, N. Flue gas compounds and microalgae: (Bio-) chemical interactions leading to biotechnological opportunities. Biotechnology Advances. 30 (2012), 1405-1424 (2012).
  29. Jia, F., Kacira, M., Ogden, K. Multi-wavelength based optical density sensor for autonomous monitoring of microalgae. Sensors (Switzerland). 15 (9), 22234-22248 (2015).
  30. Unkefer, C., et al. Review of the algal biology program within the National Alliance for Advanced Biofuels and Bioproducts. Algal Research. 22, 187-215 (2017).
  31. Neofotis, P., et al. Characterization and classification of highly productive microalgae strains discovered for biofuel and bioproduct generation. Algal Research. 15, 164-178 (2016).
  32. Huesemann, M., Van Wagenen, J., Miller, T., Chavis, A., Hobbs, S., Crowe, B. A screening model to predict microalgae biomass growth in photobioreactors and raceway ponds. Biotechnology Bioengineering. 110 (6), 1583-1594 (2013).
  33. Huesemann, M., et al. Estimating the Maximum Achievable Productivity in Outdoor Ponds: Microalgae Biomass Growth Modeling and Climate Simulated Culturing. Microalgal Production for Biomass and High-Value Products. 28 (2016), 113-137 (2016).
  34. Ramezan, M., Skone, T., Nsakala, N., Lilijedahl, G. Carbon Dioxide Capture from Existing Coal-Fired Power Plants. , 268(2007).
  35. Huesemann, M., et al. A validated model to predict microalgae growth in outdoor pond cultures subjected to fluctuating light intensities and water temperatures. Algal Research. 13, 195-206 (2016).
  36. Mendoza, J., et al. Fluid-dynamic characterization of real-scale raceway reactors for microalgae production. Biomass and Bioenergy. 54, 267-275 (2013).
  37. Algae Cultivation for Carbon Capture and Utilization Workshop. Algae Cultivation for Carbon Capture and Utilization Workshop. , (2017).
  38. Park, J., Craggs, R., Shilton, A. Wastewater treatment high rate algal ponds for biofuel production. Bioresource Technology. 102 (1), 35-42 (2011).
  39. Mata, T., Martins, A., Caetano, N. Microalgae for biodiesel production and other applications: A review. Renewewable and Sustainable Energy Reviews. 14 (1), 217-232 (2010).
  40. Qiu, R., Gao, S., Lopez, P., Ogden, K. Effects of pH on cell growth, lipid production and CO2 addition of microalgae Chlorella sorokiniana. Algal Research. 28, 192-199 (2017).
  41. Molina Grima, E., Fernández, F., Garcıa Camacho, F., Chisti, Y. Photobioreactors: light regime, mass transfer, and scaleup. Journal of Biotechnology. 70 (1-3), 231-247 (1999).
  42. Padmanabhan, Y. P. Technical insight on the requirements for CO2-saturated growth of microalgae in photobioreactors. 3 Biotech. 7 (2), 1-7 (2017).
  43. Vonshak, A., Torzillo, G. Environmental Stress Physiology. Handbook of Microalgal Culture. 4 (2007), Chapter 4 57-82 (2007).
  44. Morales, M., Sánchez, L., Revah, S. The impact of environmental factors on carbon dioxide fixation by microalgae. Federation of European Microbiological Society Microbiology Letters. 365 (3), 1-11 (2018).
  45. Cuaresma, M., Janssen, M., Vílchez, C., Wijffels, R. Horizontal or vertical photobioreactors? How to improve microalgae photosynthetic efficiency. Bioresource Technology. 102 (8), 5129-5137 (2011).
  46. Richmond, A., Zou, N. Efficient utilisation of high photon irradiance for mass production of photoautotrophic micro-organisms. Journal of Applied Phycology. 11 (1), 123-127 (1999).
  47. Kurpan, D., Silva, A., Araújo, O., Chaloub, R. Impact of temperature and light intensity on triacylglycerol accumulation in marine microalgae. Biomass and Bioenergy. 72, 280-287 (2015).
  48. Maedal, K., Owadai, M., Kimura, N., Karubd, I. CO2 fixation from the flue gas on coal-fired thermal power plant by microalgae To screen microalgac which arc suitable for direct CO2 fixation , microalgae were sampled from. Energy Conversion Managment. 36 (6-9), 717-720 (1995).
  49. Sakai, N., Sakamoto, Y., Kishimoto, N., Chihara, M., Karube, I. Strain from Hot Springs Tolerant to High Temperature and high CO2. Energy Conversion Managment. 36 (6-9), 693-696 (1995).
  50. Lam, M., Lee, K., Mohamed, A. Current status and challenges on microalgae-based carbon capture. International Journal of Greenhouse Gas Control. 10, 456-469 (2012).
  51. Raeesossadati, M., Ahmadzadeh, H., McHenry, M., Moheimani, N. CO2 Bioremediation by Microalgae in Photobioreactors: Impacts of Biomass and CO2 Concentrations, Light, and Temperature. Algal Research. 6, 78-85 (2014).
  52. Mendoza, J., et al. Oxygen transfer and evolution in microalgal culture in open raceways. Bioresource Technology. 137, 188-195 (2013).
  53. Carvalho, A., Malcata, F., Meireles, A. Microalgal Reactors A Review of Enclosed System Designs and Performances. Biotechnology Progress. 22 (6), 1490-1506 (2006).
  54. Pires, J., Alvim-Ferraz, M., Martins, F., Simões, M. Carbon dioxide capture from flue gases using microalgae: Engineering aspects and biorefinery concept. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 16 (5), 3043-3053 (2012).
  55. Lam, M., Lee, K. Microalgae biofuels: A critical review of issues, problems and the way forward. Biotechnology Advances. 30 (3), 673-690 (2012).
  56. Chisti, Y. Biodiesel from microalgae beats bioethanol. Trends in Biotechnology. 26 (3), 126-131 (2008).
  57. K̈oppen, W., Volken, E., Brönnimann, S. The Thermal Zones of the Earth According to the duration of Hot, Moderate and Cold Periods and to the Impact of Heat on the Organic. Meteorologische Zeitschrift. 20 (3), 351-360 (2011).
  58. Lammers, P., et al. Review of the Cultivation Program within the National Alliance for Advanced Biofuels and Bioproducts. Algal Research. 22, 166-186 (2017).

アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。

再版と許可

タグ

Chlorella sorokinianapH
発電所からの炭素回収と微細藻類栽培用の半自動オープンレースウェイ池の結合
お問い合わせ
図書館に推薦する

プライバシー

利用規約

ポリシー

著作権 © 2026 MyJoVE Corporation. 無断転載を禁じます。