img_bg

Фотобиологическая продукция водорода из цианобактерий Anaebena variabilis

Мемориальная лаборатория теплопередачи Моррина-Мартинелли-Джера  Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Профессор Лоран Пилон

Мемориальная лаборатория теплопередачи
Моррина-Мартинелли-Джера 
Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Оригинальная статья

Фотобиологическая продукция водорода из цианобактерий Anaebena variabilis


Мотивация


Промышленные страны в целом и Соединенные Штаты Америки в частности сталкиваются с беспрецедентным сочетанием экономических и экологических проблем. Во-первых, они сталкиваются с серьезной проблемой удовлетворения растущих потребностей в энергии, не добавляя в атмосферу недопустимого количества парниковых газов и не оказывая дополнительного воздействия на климат и окружающую среду. Запасы дешевых природных ресурсов, на которые мир полагался десятилетиями, теперь оцениваются в десятки лет. Доказательства глобального потепления, уже собранные по всему земному шару и, скорее всего, из-за промышленной деятельности, еще больше подчеркнут хрупкий баланс, которым мы еще наслаждаемся. Чтобы противостоять этим сложным задачам и создать технологические и экономические возможности, Соединенные Штаты должны уменьшить свою зависимость от иностранных ископаемых видов топлива и больше полагаться на сочетание (i) устойчивых систем преобразования и транспортировки энергии, (ii) безмасляной энергии источники и (iii) новые технологии для улавливания и преобразования углекислого газа.

Целью этого проекта является проведение комплексного исследования для одновременного уменьшения выбросов углекислого газа и производства водорода. Исследование предлагает дешевую, эффективную, масштабируемую, автономную и надежную систему для производства водорода из микробного потребления углекислого газа и поглощения солнечного света.


Принцип


Цианобактерии производят водород и кислород путем (i) потребления газа CO 2 в качестве источника углерода и (ii) поглощения солнечного света в качестве источника энергии.


Анабена Вариабилис


Цианобактерия Anabaena variabilis являются:

  • Нитевидные, гетероцистные цианобактерии.
  • Возможность получения высокого водорода   Производительная мощность при отсутствии азота .
  • Считается хорошим потребителем углекислого газа .
  • Приблизительно 5 мкм в диаметре и 100 мм в длину.
  • Их геном был секвенирован.

Фотобиореактор. Описание и работа


Мы спроектировали, построили и сейчас работаем с полностью оснащенным фотобиореактором. Систематически выполняются следующие измерения:

Окружающая обстановка В жидкой фазе-

В газовой фазе

Интенсивность падающего света

расход газа

– температура
 pH, 
– растворенный O 2
  нитраты,
– аммиак-
– расход, давление, 

-состав газа (O 2 2 СО 2 и N 2 )-

Фотобиореактор работает в два этапа. Переключение со стадии 1 на стадию 2 происходит, когда концентрации нитратов в жидкой фазе исчезает.

Стадия 1: потребление диоксида углерода и рост бактерий

  • наличие нитратов и азота.
  • барботирование 95% воздуха и 5% CO 2 со скоростью 170 мл / мин.
  • освещенность: 65-75 мкмоль / м 2 / с.

Стадия 2: Производство водорода

  • отсутствие нитратов и азота.
  • барботирование чистым аргоном со скоростью 45 мл / мин.
  • освещенность: 150 мкмоль / м 2 /.

Результаты


  • Фаза роста длилась 110 часов.
  • Этап производства H2 продолжался более недели.
  • Эффективность преобразования энергии света в водород достигла 0,5%.
  • Эффективность преобразования энергии света в биомассу составила 4,7%.

Публикации


Л. Пилон и Х. Бербероглу, 2014. Фотобиологическое производство водорода . Справочник по водородной энергетике, С.А. Шериф, Д.Ю. Госвами, Е.К. Стефанакос, А. Штейнфельд, ред., CRC Press, Тейлор и Фрэнсис, Бока-Ратон, Флорида. ISBN-13: 978-1420054477 .

Л. Пилон, Х. Бербероглу и Р. Кандилиан, 2011. Перенос излучения в фотобиологической фиксации CO 2 и выработке топлива микроводорослями , Журнал количественной спектроскопии и переноса излучения, Vol. 112, нет. 17, с. 2639–2660. doi: 10.1016 / j.jqsrt.2011.07.004 pdf

Х. Бербероглу и Л. Пилон, 2010. Максимизация эффективности преобразования солнечной энергии в H 2 у наружных фотобиореакторов с использованием смешанных культур . Международный журнал водородной энергетики, Vol. 35, с. 500-510. doi: 10.1016 / j.ijhydene.2009.11.030 pdf

H. Berberoğlu, P. Gomez, L. Pilon, 2009. Радиационные характеристики Botryococcus braunii, Chlorococcum littorale и Chlorella sp. Используется для фиксации CO 2 и производства биотоплива , Журнал количественной спектроскопии и радиационного переноса, Vol. 110, с. 1879–1893. doi: 10.1016 / j.jqsrt.2009.04.005 pdf

H. Berberoğlu, J. Jay, L. Pilon, 2008. Влияние питательной среды на образование водорода A. variabilis в плоскопанельном фотобиореакторе . Международный журнал водородной энергетики, Vol. 33, № 4, с.1172 – 1184. doi: 10.1016 / j.ijhydene.2007.12.036 pdf

Х. Бербероглу и Л. Пилон, 2007. Экспериментальные измерения радиационных характеристик Anabaena variabilis ATCC 29413-U и Rhodobacter sphaeroides ATCC 49419 , Международный журнал по водородной энергетике, Vol. 32, № 18, с.4772-4785. doi: 10.1016 / j.ijhydene.2007.08.018 pdf

Top writers

Interesting articles

For many years, it was wrongly assumed that the biological condition of one’s genitals is what constitutes both one’s...
Physics is one of those subjects that is really interesting to students, but it can become difficult to understand...
Барбара Монтгомери Досси, PhD, RN, AHN-BC, FAAN, HWNC-BC оригинальная статья       ТЕОРИЯ ИНТЕГРАЛЬНОГО УХОДА (ТИУ) Теория интегрального...
Place Your Order Now!
privacy policy