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

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 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 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