Профессор
Лоран Пилон
Мемориальная лаборатория теплопередачи
Моррина-Мартинелли-Джера
Калифорнийский университет
г. Лос-Анджелес.
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
Анабена Вариабилис
Цианобактерия Anabaena variabilis являются:
Нитевидные, гетероцистные цианобактерии.
Возможность получения высокоговодорода Производительная мощность при отсутствии азота .
Считается хорошимпотребителем углекислого газа .
Приблизительно 5мкм 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 H 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.2007.08.018pdf