천연 가스 발전소 연도 가스의 이산화탄소를 활용하여 열린 경마장 연못에서 미세 조류를 재배하는 프로토콜이 설명되어 있습니다. 연도 가스 주입은 pH 센서로 제어되며, 미세조류 성장은 광학 밀도의 실시간 측정으로 모니터링됩니다.
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이 논문에서
요약
초록
미국에서는 총 이산화탄소 (CO2) 배출량의 35 %가 전력 산업에서 발생하며 그 중 30 %는 천연 가스 전기 생산을 나타냅니다. 미세조류는 식물보다CO2를 10 내지 15배 빠르게 바이오픽싱하고 조류 바이오매스를 바이오연료와 같은 관심있는 제품으로 전환시킬 수 있다. 따라서이 연구는 뜨거운 반 건조한 기후에서 미국 남서부에 위치한 천연 가스 발전소와의 미세 조류 재배의 잠재적 인 시너지 효과를 보여주는 프로토콜을 제시합니다. 최첨단 기술은 녹색 조류 종 클로렐라 소로키니아나를 통해 탄소 포집 및 활용을 향상시키는 데 사용되며, 이는 바이오 연료로 추가 처리 될 수 있습니다. 우리는 반자동 개방형 경마장 연못과 관련된 프로토콜을 설명하고 애리조나 주 투손에있는 Tucson Electric Power 발전소에서 테스트 할 때의 성능 결과에 대해 논의합니다. 연도 가스는 pH를 조절하기 위한 주요 탄소원으로 사용되었고, 클로렐라 소로키니아나는 재배되었다. 조류를 성장시키기 위해 최적화된 배지를 사용하였다. 시간의 함수로서 시스템에 첨가된CO2의 양을 면밀히 모니터링하였다. 또한 조류 성장 속도, 바이오 매스 생산성 및 탄소 고정에 영향을 미치는 다른 물리 화학적 요인을 모니터링하여 광학 밀도, 용존 산소 (DO), 전기 전도도 (EC) 및 공기 및 연못 온도를 모니터링했습니다. 결과는 최대 0.385 g/L 무회분 건조 중량의 미세조류 수율이 달성가능하며, 지질 함량은 24%임을 나타냅니다. CO2 배출국과 조류 농가 간의 시너지 효과를 활용하면 조류 바이오 연료 및 바이오 제품의 지속 가능한 생산을 지원하면서 탄소 포획을 증가시키는 데 필요한 자원을 제공 할 수 있습니다.
서론
지구 온난화는 오늘날 세계가 직면하고있는 가장 중요한 환경 문제 중 하나입니다1. 연구에 따르면 주요 원인은 인간 활동 2,3,4,5,6,7로 인해 대기 중 온실 가스 (GHG) 배출량의 증가, 주로CO2입니다. 미국에서CO2 배출량의 가장 큰 밀도는 주로 에너지 부문, 특히 전력 발전소 3,7,8,9의 화석 연료 연소에서 비롯됩니다. 따라서 탄소 포집 및 활용 (CCU) 기술은 온실 가스 배출량 2,7,10....
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프로토콜
1. 성장 체계: 옥외 열린 경마장 연못 조정
- 연도 가스 공급원 (8-10 %CO2 포함)에 가까운 열린 경마장 연못을 설치하십시오. 연못 원자로 위치에서 물과 전기를 사용할 수 있고 원자로가 하루 종일 그늘에 있지 않은지 확인하십시오 (그림 1).
- 연도 가스가 스택으로 유입되어 대기로 배출되기 몇 미터 전에 0.95cm 연료 호스를 사용하여 연소 후 공정 중에 연도 가스를 포집합니다(그림 2).
- 스택과 압축기 사이에 20L 워터 트랩과 응축기(코일 길이 ~ 12m)를 사용하여 연도 가스에서 물을 제거합니다(그림 2).
참고: 연도 가스에는 일반적으로 약 9\u201213.8%의 물(28)이 포함되어 있습니다. 또한, 응축기 및 파이프라인은 연도 가스(16)를 냉각시킨다. - 다음 센서를 데이터로거에 연결하여 조류 성장을 모니터링합니다: (1) 650 및 750nm의 두 파장에서 흡광도를 측정하고 1.05g/L의 최대 조류 세포 농도를 감지할 수 있는 실시간....
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결과
우리 실험실의 이전 실험 결과는 반자동 개방 경마장 연못을 사용하는 미세 조류 재배가 탄소 포집 과정과 결합 될 수 있음을 나타냅니다. 이 두 공정 사이의 시너지 효과를 더 잘 이해하기 위해 (그림 2), 우리는 프로토콜을 개발하고 뜨거운 반 건조 기후의 옥외 조건에서 녹색 조류 종 클로렐라 소로키 니아나를 재배하기 위해 조정했습니다. 천연가스 연도가스는 산업 발전 스테이션으로부터 얻어졌다. 이 프로토콜은 조류 바이오매스 생산성을 평가하기 위해 다양한 기술을 사용합니다: (1) 실시간 광학 밀도 센서를 이용한 조류 성장(그림 5); (2) pH의 함수로서 배양물 내로의 연도 가스 온오프 펄스 주입에 대하여 조류 성장(도 6 및 도 7); (3) 조류 성장 온도, 용존 산소 및 전기 전도도와 같은 환경 .......
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토론
이 연구에서, 우리는 더운 반 건조 기후에서 연도 가스 탄소 포집과 미세 조류 재배가 시너지 효과를 발휘하여 가능하다는 것을 입증합니다. 반자동 경마장 연못 시스템을 위한 실험 프로토콜은 최첨단 기술을 통합하여 연도 가스를 탄소원으로 사용할 때 조류 성장과 관련된 관련 파라미터를 실시간으로 모니터링합니다. 제안 된 프로토콜은 경주로 연못 20,21,36의 주요 단점 중 하나 인 조류 재배의 불확실성을 줄이기위한 것입니다. 우리의 경험에 비추어 볼 때, 프로토콜의 가장 중요한 단계는 pH 제어 시스템과 시스템을 접종하는 효과적인 방법입니다 (그림 2). pH 제어 시스템은 연도 가스/CO2를 제공하며CO2 포집 및 활용에서 효율성을 최적화하기 위한 전략을 나타냅니다(
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공개 사항
저자는 공개 할 것이 없습니다.
감사의 글
이 작업은 지역 조류 공급 원료 테스트베드 프로젝트, 미국 에너지부 DE-EE0006269를 통해 지원되었습니다. 또한 Esteban Jimenez, Jessica Peebles, Francisco Acedo, Jose Cisneros, RAFT Team, Mark Mansfield, UA 발전소 직원 및 TEP 발전소 직원에게 모든 도움을 주신 것에 감사드립니다.
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재료
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참고문헌
- The Intergovernmental Panel on Climate Change. , Available from: https://www.ipcc.ch/ (2018).
- 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).
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