Summary
غازات المداخن من محطات توليد الطاقة هو رخيصة CO 2 مصدر لنمو الطحالب. بنينا "غاز المداخن لزراعة الطحالب" نموذج أنظمة ووصف كيفية توسيع نطاق عملية زراعة الطحالب. لقد أثبتنا استخدام نقل الجماعي نموذج التفاعل الحيوي لمحاكاة وتصميم العملية المثلى من غاز المداخن لنمو طحلب. في الطحالب الصور المفاعلات الحيوية.
Abstract
غازات المداخن من محطات الطاقة يمكن أن تعزز زراعة الطحالب والحد من انبعاثات غازات الدفيئة 1. الطحالب التقاط ليس فقط الطاقة الشمسية أكثر كفاءة من النباتات 3، ولكن أيضا تجميع الوقود الحيوي المتقدم 2-4. عموما، CO 2 في الغلاف الجوي ليست مصدرا كافيا لدعم نمو الطحالب القصوى 5. من ناحية أخرى، فإن تركيزات عالية من ثاني أكسيد الكربون 2 في غازات العادم الصناعية لها آثار ضارة على فسيولوجيا الطحالب. بالتالي، سواء الظروف زراعة (مثل المواد الغذائية والضوء) والسيطرة على تدفق غازات المداخن في الصور المفاعلات الحيوية الهامة لتطوير كفاءة "غاز المداخن للطحالب" النظام. وقد اقترح الباحثون تكوينات مختلفة photobioreactor 4،6 واستراتيجيات زراعة 7،8 مع غازات المداخن. هنا، نقدم البروتوكول الذي يوضح كيفية استخدام النماذج للتنبؤ النمو الطحالب الدقيقة ردا على المداخن إعدادات الغاز. نحن تخريممكتب إدارة السجلات على حد سواء التجريبية التوضيح ونموذج المحاكاة لتحديد الظروف المواتية لنمو الطحالب مع غازات المداخن. ونحن في تطوير نموذج يستند مونود-إلى جانب نقل الجماعي والمعادلات شدة الضوء لمحاكاة نمو الطحالب الدقيقة في متجانسة الصور مفاعل حيوي. محاكاة نموذج يقارن الطحالب استهلاك الغاز النمو والمداخن تحت إعدادات مختلفة غازات المداخن. يوضح نموذج: 1) كيف يتأثر نمو الطحالب من قبل مختلف معاملات نقل الجماعي الحجمي للCO 2، 2) كيف يمكن أن نجد الأمثل تركيز CO 2 لنمو الطحالب عبر النهج الأمثل الحيوي (DOA)، 3) كيف يمكننا تصميم مستطيلة على الخروج نبض غاز المداخن لتعزيز النمو الكتلة الحيوية للطحالب والحد من استخدام غازات المداخن. على الجانب التجريبي، نقدم بروتوكول لزراعة شلوريلا تحت غازات المداخن (الناتجة عن احتراق الغاز الطبيعي). النتائج التجريبية التحقق من صحة نوعيا تنبؤات النموذج أن الغاز عالية التردد المداخن بويمكن أن تحسن إلى حد كبير lses زراعة الطحالب.
Protocol
1. زراعة الطحالب ومقياس المتابعة
- تحضير مستنبت باستخدام الماء منزوع الأيونات التي تحتوي على 0.55 غرام / لتر -1 اليوريا، 0.1185 جم / لتر -1 KH 2 PO 4، 0.102 غرام / لتر -1 MgSO 4 · 7H 2 O، 0.015 غرام / لتر -1 FESO 4 · 7H 2 O و 22.5 ميكرولتر الصغرى (18.5 جرام / لتر -1 H 3 BO 3، 21.0 غرام / لتر -1 كبريتات النحاس 4 · 5H 2 O، 73.2 غرام / لتر -1 MnCl 2 · 4H 2 O، و 13.7 غرام / لتر -1 COSO 4 · 7H 2 O، 59.5 غرام / لتر -1 ZnSO 4 · 5H 2 O، 3.8 غرام / لتر -1 (NH 4) 6 مو 7 O 24 · 4H 2 O، 0.31 جم / لتر -1 NH 4 VO 3 ). ضبط درجة الحموضة إلى 7-8 المتوسطة. تعقيم مستنبت عبر مرشح 0.22 ميكرون حقنة.
- تطعيم طحلب. من مستعمرة واحدة على لوحة آغار جديدة إلى رابطة العمل المنصف هزةكورونا تحتوي على 50 مل المتوسطة مع بتلقيح حلقة عقيمة. الثقافة الطحالب تحت 150 دورة في الدقيقة و 30 درجة مئوية لمدة ستة أيام (حالة الضوء المستمر، تدفق الفوتون = 40-50 ميكرومول م -2 ثانية -1). رصد كثافة الخلية من قبل معمل (OD 730).
- نقل 50 مل الثقافة الطحالب (مرحلة نمو سجل في منتصف، OD 730> 1) في كوب قارورة 2-L (مع ~ 1 L تعقيمها مستنبت). مضخة تنقية الهواء (أو CO 2) في الثقافة خلال الحضانة (لمدة 5 أيام).
- نقل 1 L الثقافة الطحالب في كوب 20-L الدامجانة زجاجة كبيرة تحتوي على 15 L غير معقمة متوسطة الثقافة (في هذه المرحلة، من مخاطر التلوث الميكروبي صغير)، ثم الثقافة الطحالب تحت شرط نفس كما ذكر في الخطوة 1.3.
- وضع 15 L ثقافة جديدة الطحالب (OD 730 = 2) و 85 L المتوسطة غير المعقمة، في لوحة مسطحة photobioreactor (مجهزة الباعثة للضوء الثنائيات، وحدة تحكم الكمبيوتر، خليط الغاز، تحليل للخلية الضوئية الكثافة، ودرجة الحموضة، وحلت أوكسيالجنرال ودرجة الحرارة ويذوب CO 2). ضخ الغاز المداخن / خليط الهواء في مفاعل حيوي.
- تماما تنظيف جاف في photobioreactor باستخدام الايثانول 70٪ بعد الحصاد الكتلة الحيوية (OD 730> 20).
2. مظاهرة مختبر المداخن عن طريق معالجة الغاز Photobioreactors الصغيرة
- تطعيم الثقافات الطحالب في عبوات زجاجية (200 مل / دقيقة متوسط / زجاجة، OD الأولي 730 ~ 0.3).
- حرق الغاز الطبيعي وضخ غاز المداخن (~ 250 سم 3 دقيقة -1) من خلال قمع، أنبوب مكثف، وزجاجة غسل 0.5 L (التي تحتوي على الماء / الحجر الجيري الطين).
- وحدات تحكم تدفق الشامل السيطرة على تدفق غازات المداخن في الثقافة الطحالب (الشكل 1). وتشمل البقول غاز المداخن وضعين: المداخن الغاز على والمداخن الغاز قبالة (ضخ الهواء بدلا من ذلك).
3. الحركية تطوير نموذج
نموذج يفترض الحركية: (1) الثقافات هي نظام متجانسق. (2) CO 2 التركيز وشدة الضوء في الثقافات هي العوامل المحددة لنمو الطحالب. (3) CO 2 الضغط الجزئي والمرحلة توازنه السائل مع H 2 CO 3، HCO 3 - وCO 3 2 - تم تبسيط مع قانون هنري). معادلات النموذج هي:
X هو الكتلة الحيوية (كلغ · م -3). S هو حله CO 2 (مول · م -3). P هو الضغط الجزئي CO 2 في الطور الغازي (باسكال). ع ط هو الضغط الجزئي للط ال مركب سام في الغاز (مثل أكاسيد النيتروجين وأكاسيد الكبريت). P max.i هو الضغط الجزئي للغاز سام لتثبيط كامل على نمو الكتلة الحيوية. η ط هو معامل تجريبية. ق K هو ثابت ميخائيل، منتنمن CO 2 (مول · م -3). K أنا هو ثابت تثبيط CO 2 (مول · م -3). K هو ثابت ميخائيل، منتن من شدة الضوء (ميكرومول · م · -2 ثانية -1). H هو ثابت هنري لCO 2 (باسكال · م · 3 مول -1). K لا هو معدل نقل الجماعي من CO 2 (ساعة -1). أنا هو متوسط شدة الضوء، مكرومول · م · -2 -1 ثانية، والتي يمكن أن تحسب على النحو التالي (ما يعادل (3)) 9.
تعريف المعلمات النموذج هو في الجدول رقم 1. تحمل الظروف الأولية أن الكتلة الحيوية وأول أكسيد الكربون الذائب 2 تركيزات هي 100 ملغم / لتر و 13 ميكرومول / لتر، على التوالي. يمكن تقدير معامل انتقال الكتلة الحجمية بواسطة correla التجريبيةنشوئها إلى مفاعل حيوي المعلمات 10:
ف ز / V هو استهلاك الطاقة للنظام الخلوية في مفاعل حيوي (W / م 3). ش ع هو سرعة سطحية من تدفق الغاز من خلال مفاعل حيوي (م / ثانية). α، β، γ وثوابت تتعلق خلط الظروف.
- بناء ملف السيميولينك لمحاكاة نموذج (ترد لقطات الشاشة في المواد الداعمة الأول).
- اختر ملف / جديد / نموذج على واجهة MATLAB لخلق نموذج السيميولينك، ومفتوحة "مستعرض مكتبة" (لقطة من الشاشة 1).
- اختيار كتلة "النظام الفرعي" في متصفح مكتبة لإنشاء منظومات للالمعادلة 1 و 2. سحب كتلة واحدة الفرعي إلى ملف نموذج السيميولينك، وتغيير اسمها إلى "المعادلة 1 '، ثم كرر نفس الخطوات لالمعادلة 2.
- ربط الأنظمة الفرعية اثنين لتمثيل المعادلات نموذج (1 و 2). ربط مخرجات الفرعي واحد لمدخلات النظام الفرعي الآخرين من خلال السهم إذا لزم الأمر. على سبيل المثال، حلت CO 2 التركيز هو سutput في المعادلة 2 الفرعي، وأيضا مدخلات النظام الفرعي المعادلة 1.
- استخدام 'نبض مولد' كتلة باعتبارها مدخلات ل'المعادلة 2' لمحاكاة CO 2 البقول على الخروج، واستخدام كتلة 'ثابت' كقيمة مدخلات ضوء السطح. انقر نقرا مزدوجا فوق كتل لتغيير معالم مثل الفترة الزمنية والسعة.
- اختيار كتلة "مسك الغزال" في متصفح المكتبة. ربط جميع النواتج إلى "مسك الغزال" ومن ثم توصيله إلى 'لمساحة عمل "كتلة الذي يقوم بتخزين نتائج المحاكاة.
- تحديد "محاكاة الوقت توقف 'على شريط الأدوات العلوي، انقر على زر"
"لبدء المحاكاة، وسيتم عرض النتائج في مساحة العمل MATLAB (لقطة من الشاشة 4).
"لبدء المحاكاة، وسيتم عرض النتائج في مساحة العمل MATLAB (لقطة من الشاشة 4). العثور على تغيرات في مدخل تدفق CO 2 الملف (P التقيد) التي تزيد من إنتاج الكتلة الحيوية 11، 'fmincon' MATLAB وظيفة CVP (مكافحة النواقل بنفسجية) وتستخدم 12. الشكل 2 يوضح خوارزمية الأمثل (انظر رموز برمجة MATLAB في دعم المادة الثانية).
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
تحليلنا التجريبية السابقة تشير إلى أن التعرض للغازات المداخن المستمر يؤثر سلبا على النمو شلوريلا، بينما تتناقص CO 2 التعرض الوقت هي قادرة على تخفيف هذا تثبيط 13. إلى فهم أفضل لتدفق غازات المداخن والعلاقة نمو الطحالب، ونحن نطور نموذج تجريبي لمحاكاة نمو الكتلة الحيوية في وجود غاز المداخن. نحن نفترض أن غاز المداخن يحتوي على 15٪ CO 2 (ملاحظة: إن تركيز CO 2 نموذجية من احتراق الفحم هو 10-15٪، في حين غازات المداخن من محطة للطاقة أوكسي الاحتراق ديه CO 2> 15٪). تستند نقل الجماعي والمعلمات نمو الطحالب في الجدول 1. محاكاة نموذج اختبارات ثلاث طرق لتجنب إعاقة النمو بسبب غاز المداخن: 1. الحفاظ على معدل التدفق المنخفض في الثقافة للحد من حالة نقل الجماعي. 2. على الخروج نبضات من غاز المداخن في الثقافة. 3. السيطرة على تدفق CO 2 التراكيب على المستوى الأمثل.
"jove_content"> أولا، ونحن اختبار تأثير معدل نقل الجماعي على نمو الطحالب (الشكل 3A)، مما يدل على أن معدل نقل الجماعي الأمثل (K = لا 0،17-0،18 ساعة -1) قادرة على الحد من غازات المداخن إلى تثبيط نمو الطحالب. إذا K لا أقل أو أعلى من القيمة المثلى، سيتم تخفيض نمو الطحالب. المعادلة 4 يوحي بانخفاض قدره تهوية والغاز تدفق من خلال الثقافة يمكن أن تقلل من معامل نقل الجماعي. ويبين الجدول 2 كيف معدل التدفق (أي سرعة سطحية) يؤثر على نمو الطحالب. عموما، ومعدل التدفق المنخفض يقلل K لا يمنع وCO 2 إلى تثبيط نمو الطحالب كما في نفس الاتجاه هو موضح في الشكل 3. سوف تزيد من تخفيض معدل التدفق من خلال مفاعل حيوي تسبب معامل انتقال الكتلة صغيرة جدا لتوفير ما يكفي من ثاني أكسيد الكربون 2 لنمو الطحالب (الشكل 3B).
ثانيا، ونحن نقدم على المداخن الجا على الخروجق نبض الوضع للتغلب على تثبيط النمو إذا نقل الجماعي غاز المداخن K لا مرتفع في photobioreactor (أي K = 17 ساعة لا -1). في المحاكاة، ونحن نفترض ونابض الثقافات الطحالب مع اثنين مختلفة CO 2 تركيزات (15٪ للغاز المداخن على و0.04٪ مع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي 2 لالمداخن الغاز قبالة). لتحسين وضع نبض غاز المداخن، ويتم اختبار مختلف الترددات على الخروج (الشكل 4). وتبين المحاكاة أن البقول الغاز عالية التردد المداخن (على الخروج التحكم من غازات المداخن) هي قادرة على تعزيز نمو الطحالب. يبين الجدول 2 أيضا أن وضع التحكم على الخروج يستخدم غاز المداخن أقل مقارنة مع التغذية المستمرة من غاز المداخن في مفاعل حيوي.
ثالثا، نحسب CO محات 2 تركيز لنمو الطحالب القصوى. استخدام معلمات النموذج في الجدول 1، ويبين النهج الأمثل ديناميكية الأمثل CO 2 تركيزات في الطور الغازي ينبغي زيادة مستمرة خلال نمو الطحالب. يبين نموذج المحاكاة أيضا أن كلا من ثاني أكسيد الكربون 2 البقول على الخروج (الطريقة 2) وسيطرة الأمثل CO 2 المدخلات (طريقة 3) جيدة على حد سواء لتعزيز نمو الطحالب مع غازات المداخن (الشكل 5).
الشكل 1. رسم تخطيطي لنظام الغاز على الخروج التحكم في نطاق المختبر. يتم التحكم في معدلات تدفق غازات المداخن الناتجة عن احتراق الطبيعية من قبل نظام التحكم في التدفق الشامل قبل إدخالها في نظام الطحالب. اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .
d/50718/50718fig2.jpg "بديل =" الشكل 2 "العرض =" 500px "FO: محتوى العرض =" 5IN "FO: SRC =" / files/ftp_upload/50718/50718fig2highres.jpg "/>
الشكل 2. تدفق الرسم البياني من إجراءات التحسين الديناميكية. اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .
الرقم 3. تركيز الكتلة الحيوية النهائية في يوم 12 بوصفها وظيفة من K لا تحت المستمر معالجة غاز المداخن (CO 2، 15٪ ت / ت) (أ)، والمقارنة بين نمو الكتلة الحيوية مع مختلف K لا: 0.017 ساعة -1 (الخط الأزرق) ، 0.17 ساعة -1 (الخط الأصفر)، و 17 ساعة -1 (الخط الأسود) تحت المستمر معالجة غاز المداخن (CO 2، 15٪ ت / ت) (
الشكل 4. تأثير التردد gas-on/gas-off على إنتاج الكتلة الحيوية في 12 يوما. يفترض هذا النموذج يتعرض الطحالب الدقيقة إلى CO 2 (15٪ ت / ت) نبضات بترددات مختلفة اختبارها. اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .
الرقم 5. مقارنة بين الكتلة الحيوية النمو يوالتانجو الأمثل CO 2 الملف (الخط الأصفر)، وتردد على الخروج من 10 ثانية الغاز على / 5 دقائق الغاز قبالة (الخط الأحمر)، على الخروج التحكم بتردد 10 ثانية الغاز على / 7 دقيقة الغاز إيقاف (الخط الأخضر)، على الخروج التحكم بتردد 1 دقيقة دقيقة gas-on/29 الغاز قبالة (الخط الأسود)، والعلاج المستمر مع غازات المداخن التي تحتوي على 15٪ (V / V) CO 2 الشروط (الأزرق سطر). اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .
الرقم 6. النتائج التجريبية من ورقتنا السابقة 13 لإظهار تأثير البقول غازات المداخن على النمو شلوريلا. (معالجة غاز المداخن) الغاز على؛ الغاز قبالة (معالجة الهواء) ج: 10 ثانية الغاز على / 7 دقيقة الغاز قبالة؛ B: 30 دقيقة دقيقة gas-on/30الغاز قبالة؛ C: 5 ساعة الغاز على / 7 ساعة الغاز قبالة؛ D: زراعة في هز قوارير. تم إعداد تفاصيلها الثقافة في الجزء البروتوكول، وأجريت التجارب تحت درجة حرارة الغرفة. اضغط هنا لمشاهدة صورة بشكل اكبر .
| المعلمات | الوصف | القيم | الوحدات | المراجع / ملاحظات |
| ماكس μ | الحد الأقصى لمعدل نمو محددة | 0.070 | ساعة -1 | 14 |
| ك د | معدل وفيات | 0.028 | ساعة -1 | 15 |
| K ق | ميكايليس-منتن مستمر من CO 2 | 0.00021 | مول · م -3 | 14 |
| K I | تثبيط مستمر من CO 2 | 10 ل | مول · م -3 | 16 |
| K | ميكايليس-منتن المستمر من شدة الضوء | 14 ب | μ مول · م · -2 -1 ثانية | 9 |
| K لا | معدل نقل كتلة من CO 2 | 17 | ساعة -1 | 17 |
| H | هنريالثابت من CO 2 | 3202 ج | السلطة الفلسطينية · · م 3 مول -1 | 18 |
| Y S / X | معامل العائد | 100 د | (مول CO 2) / (كجم الكتلة الحيوية) | 19 |
| A | ثابت | 14.7 | م 3 · كجم-1 | 9 |
| I 0 | شدة الضوء السطح | 45 ه | μ الفوتونات مول · م · -2 -1 ثانية | قياس |
| CO 2 في الغلاف الجوي | CO 2 في الغلاف الجوي تركيز | 0.04٪ | جزء حجم | |
| CO 2 في غاز المداخن | CO 2 في تركيز غازات المداخن | 15٪ | جزء حجم | مفترض |
| X (0) | تركيز الكتلة الحيوية الأولية | 0.1 | كجم · م - 3 | مفترض |
| S (0) | الأولية يذوب ثاني أكسيد الكربون 2 تركيز | 0.013 | مول · م - 3 | مفترض |
الجدول 1. معلمات المستخدمة فيالنموذج.
K = I 10 ملم، ومجموعة الاختبار في هذه الدراسة هو 0.5-10 مول · م -3؛
ب K = 1011 لوكس، الذي هو ~ 14 ميكرومول · م · -2 -1 20 ثانية؛
ج H = 31.6 أجهزة الصراف الآلي · م -1؛
د 4.4 كجم هناك حاجة CO 2 لإنتاج 1 كجم (وزن جاف) من الكتلة الحيوية؛
ه وقياس شدة الضوء هو 40-50 μ مول · م · -2 -1 ثانية؛
| سرعة سطحية / م / ث | الكتلة الحيوية الأولية / ملغم / لتر | γ = 0.2 | γ = 0.5 | γ = 0.8 | مجموع غازات المداخن المستخدمة في 12 يوما (م 3 / م 2) | |||
| K لا / م / ث | الكتلة الحيوية النهائي / ملغم / لتر | K لا / م / ث | الكتلة الحيوية النهائي / ملغم / لتر | K لا / م /ق | الكتلة الحيوية النهائي / ملغم / لتر | |||
| 0.001 * | 100 | 4.3 | 128 | 0.54 | 149 | 0.068 | 115 | 1.0 × 10 3 |
| 0.01 * | 100 | 6.8 | 127 | 1.7 | 132 | 0.43 | 160 | 1.0 × 10 4 |
| 0.1 * | 100 | 11 | 126 | 5.4 | 127 | 2.7 | 129 | 1.0 × 10 5 |
| 1 * | 100 | 17 | 126 | 17 | 126 | 17 | 126 | 1.0 × 10 6 |
| 10 * | 100 | 27 | 126 | 54 | 126 | 107 | 125 | 1.0 × 10 7 |
| تردد 10s/5min | 100 | 17 | 313 | 17 | 313 | 17 | 313 | 3.3 × 10 4 |
الجدول 2. نمو الكتلة الحيوية مع 15٪ (V / V) غاز المداخن في اليوم 12 تحت سطحية مختلفة سرعات تدفق الغاز. في هذا النموذج، ونحن لا نفترض أن K = 17 (ش ع) γ
*: على افتراض أن CO 2 ويتم ضخ مستمر في مفاعل حيوي في معدل تدفق ثابت.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
في هذه الدراسة، ونحن لشرح بروتوكول تجريبي لزيادة الزراعات الطحالب في photobioreactors. كما ندرس عدة طرق للمدخلات غاز المداخن لتعزيز نمو الطحالب. باستخدام نقل الجماعي ونموذج التفاعل الحيوي، علينا أن نظهر أن نقل الجماعي معامل CO 2 K لا (يحدده مفاعل حيوي الاختلاط حالة وCO 2 سرعة سطحية) يؤثر بقوة نمو الطحالب. محاكاة نموذج يشير المستمر البقول غازات المداخن على الخروج مع عرض النبضة قصيرة وعالية الترددات على الخروج يمكن أن تحسن النمو شلوريلا (تردد أي ارتفاع على الخروج البقول غاز المداخن يمكن أن تدعم نمو الكتلة الحيوية تقريبا وكذلك CO 2 الأمثل الظروف، الشكل 5). وفي الوقت نفسه، يمكن وضع على الخروج الحد بشكل كبير من المبلغ الإجمالي من غاز المداخن التي يجب ضخها من خلال مفاعل حيوي (الجدول 2)، مما يوفر الطاقة لنقل كمية من غاز المداخن لتزرع الطحالبأوجه. وضع النبض الغاز على الخروج يمكن استخدامه في المفاعلات الحيوية الصور أو البرك الطحالب، معتبرا أن وضع ثابت البقول غاز المداخن هو أسهل بكثير للعمل من دينامية السيطرة على تدفق CO 2 التركيز. من ناحية أخرى، لدينا إجراء تجارب زراعة الطحالب باستخدام غازات المداخن. ونابض غاز المداخن في photobioreactors في محددة على / قبالة التردد، مما يقلل بشكل واضح تأثير كابح من غاز المداخن ويحسن إنتاج الكتلة الحيوية مقارنة مع الثقافات باستخدام ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي 2 (الشكل 6) 13. النتائج التجريبية والتحقق نوعيا نموذجنا وأكد أن السيطرة على الخروج من غاز المداخن فعالة لزيادة النمو شلوريلا.
أخيرا، فإن هذه الدراسة نموذج يخضع لعدة قيود. أولا، النموذج لا تنظر مباشرة آثار من المركبات السامة مثل س SO وأكاسيد النيتروجين في غازات المداخن. الثانية، اله التفاعلات والتوازنات الكيميائية في مستنبت (تشمل CO 2، H +، OH -، NH 3، الخ) ومبسطة. الثالث، فإن النموذج لا يأخذ في الاعتبار CO 2 ديناميات السوائل، حيث نقل الجماعي الغازية الفعلية ليست لحظية أو متجانسة في الثقافة المتوسطة. ومع ذلك، فإن النهج نموذج مبسط لا تزال لديها تطبيقات عملية لتوفير مبادئ توجيهية لتحسين نمو الطحالب.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
هؤلاء الكتاب ليس لديهم ما يكشف.
Acknowledgments
ويدعم هذه الدراسة من قبل برنامج جبهة الخلاص الوطني (بحث تجارب للطلاب الجامعيين) في جامعة واشنطن في سانت لويس.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Spectrophotometer | Thermal Scientific, Texas USA | ||
| CO2 gas analyzer | LI-COR, Biosciences, Nebraska USA | ||
| Mass flow controllers | OMEGA Engineering INC, Connecticut USA | FMA5416 | |
| Data acquisition card | Measurement Computing Corporation, Massachusetts USA | USB-1208FS | |
| Filters | Aerocolloid LLC, Minnesota USA | ||
| MATLAB/Simulink | Mathworks, Massachusetts USA | R2010a | |
| Glass bottles | Fisher USA |
References
- Granite, E. J., O'Brien, T. Review of novel methods for carbon dioxide separation from flue and fuel gases. Fuel Process. Technol. 86, 1423-1434 (2005).
- Chisti, Y. Biodiesel from microalgae. Biotechnol. Adv. 25, 294-306 (2007).
- Li, Y., Horsman, M., Wu, N., Lan, C. Q., Dubois-Calero, N. Biofuels from microalgae. Biotechnol. Prog. 24, 815-820 (2008).
- Schenk, P., et al. Second generation biofuels: high-efficiency microalgae for biodiesel production. BioEnergy Research. 1, 20-43 (2008).
- Kumar, A., et al. Enhanced CO2 fixation and biofuel production via microalgae: recent developments and future directions. Trends Biotechnol. 28, 371-380 (2010).
- Kumar, K., Dasgupta, C. N., Nayak, B., Lindblad, P., Das, D. Development of suitable photobioreactors for CO2 sequestration addressing global warming using green algae and cyanobacteria. Bioresour. Technol. 102, 4945-4953 (2011).
- Lee, J. -N., Lee, J. -S., Shin, C. -S., Park, S. -C., Kim, S. -W. Methods to enhance tolerances of Chlorella KR-1 to toxic compounds in flue gas. Appl. Biochem. Biotechnol. 84-86, 329-342 (2000).
- Zeiler, K. G., Heacox, D. A., Toon, S. T., Kadam, K. L., Brown, L. M. The use of microalgae for assimilation and utilization of carbon dioxide from fossil fuel-fired power plant flue gas. Energy Conversion and Management. 36 (95), 707-712 (1995).
- Martínez, M. E., Camacho, F., Jiménez, J. M., Espínola, J. B. Influence of light intensity on the kinetic and yield parameters of Chlorella pyrenoidosa mixotrophic growth. Process Biochem. 32 (96), 93-98 (1997).
- Van't Riet, K. Review of measuring methods and results in nonviscous gas-liquid mass transfer in stirred vessels. Ind. Eng. Chem. Process. 18, 357-364 (1979).
- Methekar, R., Ramadesigan, V., Braatz, R. D., Subramanian, V. R. Optimum charging profile for lithium-ion batteries to maximize energy storage and utilization. ECS Trans. 25, 139-146 (2010).
- Kameswaran, S., Biegler, L. T. Simultaneous dynamic optimization strategies: Recent advances and challenges. Comput. Chem. Eng. 30, 1560-1575 Forthcoming.
- He, L., Subramanian, V. R., Tang, Y. J. Experimental analysis and model-based optimization of microalgae growth in photo-bioreactors using flue gas. Biomass Bioenergy. 41, 131-138 (2012).
- Novak, J. T., Brune, D. E. Inorganic carbon limited growth kinetics of some freshwater algae. Water Res. 19 (85), 215-225 (1985).
- Landry, M. R., Haas, L. W., Fagerness, V. L. Dynamics of microbial plankton communities experiments in Kaneohe Bay, Hawaii. Mar. Ecol. 16, 127-133 (1984).
- Silva, H. J., Pirt, S. J. Carbon dioxide inhibition of photosynthetic growth of Chlorella. J. Gen. Microbiol. 130, 2833-2838 (1984).
- Powell, E. E., Mapiour, M. L., Evitts, R. W., Hill, G. A. Growth kinetics of Chlorella vulgaris and its use as a cathodic half cell. Bioresour. Technol. 100, 269-274 (2009).
- Sawyer, C. N., McCarty, P. L., Parkin, G. F. Chemistry for environmental engineering and science. , 5th, McGraw-Hil. 144 (2003).
- Doucha, J., Straka, F., Lívanský, K. Utilization of flue gas for cultivation of microalgae Chlorella sp. in an outdoor open thin-layer photobioreactor. J. Appl. Phycol. 17, 403-412 (2005).
- Thimijan, R. W., Heins, R. D. Photometric, radiometric, and quantum light units of measure: a review of procedures for interconversion. Hortscience. 18, 818-822 (1983).
