帶氣候地區(qū)減少空氣中二氧化碳的方法，該 方法包括:提供本發(fā)明所述的光生物反應(yīng)器系統(tǒng)，還包括輸送空氣到所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)， 溫度控制系統(tǒng)。本發(fā)明所述減少二氧化碳來凈化空氣的方法包括維持微藻培養(yǎng)基濃度在 1000000-1500000cells/mL，溫度在15-30°C，調(diào)節(jié)所述培養(yǎng)基的溫度使之與理想工作溫度 一致，將要處理的空氣以0.1-2. OL/min的流速輸入所述培養(yǎng)基，將具有降低的二氧化碳濃 度的凈化氣體排出所述光生物反應(yīng)器系統(tǒng)，并且選擇性地收集培養(yǎng)基在光合作用期間產(chǎn)生 的任何生物質(zhì)。
[0029] 圖3示出了所述光生物反應(yīng)器的另一個(gè)實(shí)施例，其中，反應(yīng)器槽310為管狀并用于 室外空氣凈化的應(yīng)用。所述反應(yīng)器槽的直徑與高度的比值(徑長比）為1:5到1:10。本發(fā)明中 所述反應(yīng)器槽的材料可以是玻璃，丙烯酸塑料，聚丙烯塑料或者本領(lǐng)域中任何其他透明材 料。在一個(gè)實(shí)施例中，包括六個(gè)管狀反應(yīng)器槽的序列被垂直對齊放置來凈化空氣。進(jìn)氣口 320安裝在每個(gè)反應(yīng)器槽的底部用于輸送空氣進(jìn)入所述微藻培養(yǎng)基，若干個(gè)噴灑器或者本 領(lǐng)域中常用的任何其他分散裝置被用于將穿過所述反應(yīng)器槽進(jìn)行處理的空氣平均分散。出 氣口 330安裝在所述反應(yīng)器槽的頂部。所述光生物反應(yīng)器系統(tǒng)還包括多個(gè)傳感器用于監(jiān)測 所述反應(yīng)器槽中溫度，濕度，氣體流速，光強(qiáng)度，和進(jìn)氣口和出氣口 C02濃度，并用相應(yīng)的控 制方法將氣體流速維持在理想的范圍，以此在亞熱帶至溫帶氣候中高效地去除二氧化碳。 在本實(shí)施例中，自然太陽光被作為光照的光源，該生物反應(yīng)器系統(tǒng)的溫度等于亞熱帶至溫 帶氣候中的環(huán)境溫度。
[0030] 本發(fā)明還提供一種用于在亞熱帶至溫帶氣候地區(qū)減少空氣中二氧化碳的方法，該 方法包括:提供本發(fā)明所述的光生物反應(yīng)器系統(tǒng)，還包括輸送空氣到所述生物反應(yīng)器系統(tǒng)， 平均分散進(jìn)入所述光生物反應(yīng)器系統(tǒng)的空氣。本發(fā)明所述減少二氧化碳來凈化空氣的方法 包括維持微藻培養(yǎng)基濃度在1000000-1500000cells/mL，將要處理的空氣以l-20L/min的流 速輸入所述培養(yǎng)基，將比進(jìn)氣二氧化碳濃度降低的凈化氣體排出所述光生物反應(yīng)器系統(tǒng)， 并且選擇性地收集培養(yǎng)基在光合作用期間產(chǎn)生的任何生物質(zhì)。
[0031] 所述光生物反應(yīng)器系統(tǒng)說明了在亞熱帶至溫度氣候地區(qū)高效地二氧化碳凈化。對 微藻種類，培養(yǎng)基濃度，溫度，氣體流速和光強(qiáng)度進(jìn)行選擇，用于在亞熱帶至溫帶氣候地區(qū) 進(jìn)行高效地二氧化碳凈化。這些地區(qū)具有高溫、潮濕的夏季和通常溫和的冬季。具體地說， 這些地區(qū)月平均氣溫在15°c到30°C之間。本發(fā)明的光生物反應(yīng)器系統(tǒng)為東南亞進(jìn)行高效的 二氧化碳凈化而設(shè)計(jì)。本發(fā)明的光生物反應(yīng)器系統(tǒng)為香港或者類似氣候的地區(qū)進(jìn)行高效的 二氧化碳凈化而設(shè)計(jì)。
[0032] 下面給出三個(gè)示例來演示本發(fā)明在香港利用微藻來進(jìn)行空氣進(jìn)化的操作，其能夠 顯著地降低空氣中的C02的濃度。
[0033] 示例 1
[0034] 實(shí)施圖1所示本發(fā)明的實(shí)施例來凈化C02污染的空氣。反應(yīng)器為帶有一個(gè)單一的分 隔部的板狀反應(yīng)器。所述反應(yīng)器的容量為4L。所述反應(yīng)器在室內(nèi)工作。在經(jīng)修飾的BBM中小 球藻(Chlorella sp)的初始濃度為1200000個(gè)微藻細(xì)胞/ml基質(zhì)。反應(yīng)器槽的溫度為30°C。 LED裝置的持續(xù)光照強(qiáng)度為^Oymol/ViT1.工作的周期為兩周。進(jìn)氣口的⑶2濃度為490ppm， 流速為1000ml /mi η。24小時(shí)之后，出氣口的C〇2濃度的測量值為146ppm，消耗了 70 %的C〇2。所 述反應(yīng)器在兩周的工作周期中，可以保持超過70%的C02消耗量。圖4中的曲線圖顯示了在 兩周工作期內(nèi)C0 2的消耗性能。
[0035] 示例 2
[0036] 實(shí)施圖2所示的本發(fā)明實(shí)施例來凈化C02污染的空氣。反應(yīng)器為容量為1000ml的管 狀反應(yīng)器。反應(yīng)器的直徑和高度的比值為1:10。所述反應(yīng)器在室內(nèi)工作。經(jīng)修飾的BBM中小 球藻的初始濃度為1200000個(gè)微藻細(xì)胞/ml基質(zhì)。反應(yīng)槽的溫度為30°C 1ED裝置的持續(xù)光照 強(qiáng)度為400ymol/m2s-、進(jìn)氣口的C02濃度為450ppm，流速為1000ml/miru24小時(shí)之后，出氣口 C02濃度的測量值為90ppm，消耗了超過80%的C02。所述反應(yīng)器在250個(gè)小時(shí)的工作時(shí)間中， 可以維持80%以上的C0 2消耗量。圖5中的曲線顯示了兩周工作期內(nèi)C02的消耗性能。
[0037] 示例3
[0038]實(shí)施圖3所示的本發(fā)明實(shí)施例來凈化C02污染的空氣。反應(yīng)器為容量為100L的管狀 反應(yīng)器。反應(yīng)器的直徑和高度的比值為1:5。六個(gè)反應(yīng)器被放置在一排。所述反應(yīng)器被放置 在室外工作。經(jīng)修飾的BBM中小球藻的初始濃度為1200000個(gè)微藻細(xì)胞/ml基質(zhì)。太陽光為所 述培養(yǎng)基提供自然光照。進(jìn)氣口的⑶2濃度為400ppm，流速為10L/min。經(jīng)過72小時(shí)，出氣口 的⑶2濃度測量值為45ppm，消耗了超過80 %的C02。所述反應(yīng)器在18天的工作時(shí)間內(nèi)可以維 持80%以上的C02消耗量，在30天的工作時(shí)間內(nèi)，可以維持40%的C0 2消耗量。圖6中的曲線顯 示了 一個(gè)月的工作時(shí)間內(nèi)C02的消耗性能。
[0039]以上是對本發(fā)明的發(fā)明目的描述，這并不是本發(fā)明的所有內(nèi)容或者本發(fā)明并不限 于所公開的明確形式。對于本發(fā)明的各種修改和變形對于本領(lǐng)域技術(shù)人員都是顯而易見 的。
[0040]選擇并描述的實(shí)施例是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并使本領(lǐng)域其 他技術(shù)人員理解本發(fā)明并適用于各種實(shí)施例和根據(jù)特定使用環(huán)境所做的修改。其意圖在于 通過以下權(quán)利要求書及其等同物來限定發(fā)明的范圍。 附錄 布氏培養(yǎng)基 布氏A
上述布氏A，布氏B和布氏C經(jīng)稀釋100倍后作為工作的溶液。痕量培養(yǎng)液 痕量1(堿件EDTA)
痕量1，痕量2,痕量3和痕量4稀釋1000倍后作為工作的溶液。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于減少亞熱帶至溫帶氣候地區(qū)空氣中的二氧化碳的光生物反應(yīng)器系統(tǒng)，包 括： 反應(yīng)器槽，用于容納包括小球藻種的培養(yǎng)基； 進(jìn)氣口，用于向所述系統(tǒng)輸入空氣； 氣栗，用于控制所述空氣的流速； 氣壓控制器，用于控制所述空氣的氣壓； 噴灑器，用于將所述空氣以小氣泡的形式輸送到所述培養(yǎng)基； 溫度控制器，用于檢測所述培養(yǎng)基的溫度和調(diào)節(jié)所述培養(yǎng)基的溫度至理想溫度； 多個(gè)c〇2濃度感應(yīng)器，用于監(jiān)測c〇2的濃度； 光強(qiáng)度控制器，用于感知和控制光照強(qiáng)度；pH計(jì)，用于監(jiān)測所述培養(yǎng)基的pH值； 相對濕度感應(yīng)器，用于監(jiān)測所述空氣的相對濕度;和 出氣口，用于將具有降低二氧化碳濃度的凈化氣體排出系統(tǒng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述地區(qū)為東南亞或者香港。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述小球藻包括小球藻(Chlorellasp)， 蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)，普通小球藻(Chlorellavulgaris)或者其組合。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述培養(yǎng)基為布氏培養(yǎng)基。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)器槽為平板型。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)器槽被多個(gè)用來形成多個(gè)內(nèi)部流 型的分隔部分隔。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)器槽為管狀。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)器槽的直徑與高度的比值為1:5 到1:10〇9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，多個(gè)反應(yīng)器槽被排成豎直的列。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述C02濃度感應(yīng)器包括至少一個(gè)C02進(jìn)口 濃度感應(yīng)器和至少一個(gè)C02出口濃度感應(yīng)器。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述培養(yǎng)基的pH值為7到9。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)器槽的材料為玻璃，丙烯酸塑料 或者聚丙烯酸塑料。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣的流速為0.1L/min到20L/min。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述培養(yǎng)基的溫度為15°C到30°C。15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述光照強(qiáng)度為δΟμ molπιΛ^ΡΠ)到500μ molm-2s-ipPFD。16. -種利用權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)減少亞熱帶至溫帶氣候地區(qū)的空氣中的二氧化碳 的方法，包括： 通過進(jìn)氣口輸送空氣進(jìn)入所述系統(tǒng)； 調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的溫度至理想工作溫度； 以設(shè)定的強(qiáng)度為所述培養(yǎng)基提供光照； 在預(yù)設(shè)流速下以小氣泡的形式輸送所述空氣進(jìn)入到所述培養(yǎng)基； 從出氣口得到凈化空氣;和 在預(yù)設(shè)的周期后將所述培養(yǎng)基的濃度稀釋到初始濃度。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括收集光合過程中產(chǎn)生的生物質(zhì)。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述地區(qū)為東南亞或者香港。19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，小球藻包括小球藻(Chlorellasp)，蛋 白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)，普通小球藻(Chlorellavulgaris)或者其組合。20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述培養(yǎng)基為布氏培養(yǎng)基。21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)的周期為兩周。
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于空氣凈化的光生物反應(yīng)器系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種用于降低亞熱帶至溫帶氣候地區(qū)的空氣中的二氧化碳濃度的系統(tǒng)以及使用該系統(tǒng)來降低二氧化碳濃度的方法。
【IPC分類】C12R1/89, C12M1/38, C12M1/04, C12M1/34, C12M1/36
【公開號】CN105483001
【申請?zhí)枴緾N201510946118
【發(fā)明人】劉若天, 姜樂恒, 盧軾浚, 喬納森·克里斯蒂安圖
【申請人】納米及先進(jìn)材料研發(fā)院有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月16日