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溫室氣體二氧化碳固定化光合生物反應器之開發

中文摘要 近年來利用生物來有效利用CO2已逐漸受到重視,生物性利用CO2,主要是將CO2作為生物生長之碳源如綠色植物和微藻類進行的光合作用,此生化過程就是利用具光合作用能力生物體中的酵素Ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco),將CO2固定轉化成糖類,CO2固定之代謝循環稱為the Calvin Cycle。利用藻類來固定CO2是世界各國一項值得開發的技術,本研究由自然環境中進行固定CO2之藻類,藉由培養基之設計及影響生長因子之探討,配合生長動力模式和光合生物反應器設計,以評估藻類固定CO2之光合反應器系統之可行性。目前研究以獲得以下結果: 1、藻類FJ03生長及固定CO2效率之最適化培養基各成份為NaNO3 0.5 g/l、K2HPO4 0.06 g/l、MgSO4‧7H2O 2.0 g/l、CaCl2‧2H2O 0.06 g/l、citric acid 0.06 g/l、ferric ammonium citrate 0.25 g/l、EDTA 0.001 /l、Na2CO3 0.02 g/l和trace metal solution 1 ml。 2、藻類FJ03在CO2濃度5%和10%有較好的生長情形,其中CO2濃度為10%時,藻類FJ03有最好的生長情形。 3、藻類FJ03生物動力參數:生長係數(Y)為0.035 mg-cell/mg-CO3-2、最大比生長率(m)為0.186 day-1、最大比基值利用率(k)為5.31 mg-CO3-2/mg VSS-day、藻類衰亡係數(b)為0.0032 day-1、無機碳Monod半飽和常數(Ks)為9.08 mg-CO3-2/L。 4、在2公升之培養液中利用連續式培養藻類FJ03時,培養基添加與藻類培養液排出之流速值設定在19 ml/hour可以使反應槽中之藻類細胞濃度大約維持在OD600值約0.7上下。 5、本計畫已創新設計出一套串聯式200公升藻類固定CO2光合生物反應器。在200公升之培養液中利用連續式培養藻類FJ03時,培養基添加與藻類培養液排出之流速值控制在8.34 L/h可以使反應槽中之藻類FJ03細胞濃度大約維持在OD600值約0.7上下。 6、在200公升反應器進行藻類FJ03連續固定CO2,操作條件為細胞濃度大約維持在OD600值約0.7,CO2濃度10%,曝氣量為0.616 L/sec,則藻類FJ03固定CO2效率為0.371 g-CO2/L/day,每天可以生產藻類細胞乾重44.235公克。
中文關鍵字 反應器, 二氧化碳固定, 藻類,

基本資訊

專案計畫編號 EPA-93-E1U4-04-002 經費年度 093 計畫經費 7694 千元
專案開始日期 2004/05/01 專案結束日期 2004/12/31 專案主持人 呂誌翼
主辦單位 永續發展室(停用) 承辦人 執行單位 私立輔仁大學創新育成中心

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Development of photobioreactor for carbon dioxide fixation

英文摘要 So far, the study has obtained some results listed below: 1. The components of the optimal medium for the strain FJ03 are NaNO3 0.5 g/l, K2HPO4 0.06 g/l, MgSO4•7H2O 2.0 g/l, CaCl2•2H2O 0.06 g/l, citric acid 0.06 g/l, ferric ammonium citrate 0.25 g/l, EDTA 0.001 g/l, Na2CO3 0.02 g/l and trace metal solution 1 ml. 2. The concentrations of CO2 for strain FJ03 with greater growth is 10%. 3. Parameters of kinetic model for the growth of strain FJ03: growth coefficient (Y) 0.035 mg-cell/mg-CO3-2, specific growth rate (m) 0.186 day-1, specific substrate utilization (k) 5.31 mg-CO3-2/mg VSS-day, death coefficient (b) 0.0032 day-1, Monod half saturation coefficient (Ks) 9.08 mg-CO3-2/L. 4. In a 2 liter-continuous-culture system of strain FJ03, the biomass was able to maintain in 0.7 of the OD600 value with setting the flow rate of nutrient addition and algal culture efferent on 19 ml/hour. 5. The project has successfully developed a novel 200-liter photo-bioreactor for biological fixation of CO2. The nutrient addition and algal culture efferent with the flow rate of 8.34 L/h can stably keep the production of strain FJ 03 with 0.7 of OD600 value in the 200-liter photo-bioreactor by continuous production model. 6. Using the continuous cultivation model, the fixation efficiency of CO2 by strain FJ03 was 0.371 g-CO2/L/day, and the productivity of strain FJ03 is 0.221 g-cell/L/day under the operation conditions of 0.7 of biomass OD600, and 10% CO2 with sparging rate of 0.616 L/sec.
英文關鍵字 bioreactor, carbon dioxide fixation, microalgae