Produksi hidrogen Photobiological dari cyanobacteria Anaebena variabilis

Motivasi

Negara industri pada umumnya dan Amerika Serikat pada khususnya menghadapi kombinasi belum pernah terjadi sebelumnya dari tantangan ekonomi dan lingkungan. Pertama, mereka menghadapi tantangan berat untuk memenuhi memperluas kebutuhan energi tanpa menambah jumlah tertahankan gas rumah kaca ke atmosfer dan iklim berdampak lebih lanjut dan lingkungan. Cadangan sumber daya alam yang murah dunia telah mengandalkan selama beberapa dekade sekarang diperkirakan dalam puluhan tahun. Bukti pemanasan global sudah berkumpul di seluruh dunia dan, kemungkinan besar, karena kegiatan industri akan menempatkan tekanan tambahan pada keseimbangan yang rapuh kita telah menikmati. Dalam rangka menghadapi tantangan yang tangguh dan menciptakan peluang teknologi dan ekonomi, Amerika Serikat harus mengurangi ketergantungan pada bahan bakar fosil asing dan lebih mengandalkan pada kombinasi (i) sistem konversi energi berkelanjutan dan transportasi, (ii) energi bebas minyak sumber, dan (iii) teknologi baru untuk menangkap dan mengkonversi karbon dioksida.

Tujuan dari proyek ini adalah untuk melakukan studi komprehensif untuk secara bersamaan mengurangi karbon dioksida dan menghasilkan hidrogen. Ini menawarkan sistem murah, efisien, terukur, otonom, dan dapat diandalkan untuk memproduksi hidrogen dari konsumsi mikroba karbon dioksida dan penyerapan cahaya matahari.

Prinsip

Cyanobacteria menghasilkan hidrogen dan oksigen oleh (i) mengkonsumsi CO 2 gas sebagai sumber karbon mereka dan (ii) menyerap cahaya matahari sebagai sumber energi mereka.

Anabaena variabilis

 

Cyanobacteria Anabaena variabilis adalah:

n

. Berserabut, cyanobacteria heterocystous.

n. Memiliki tinggi hidrogenkapasitas produksi tanpa adanya nitrogen .

n. Dianggap baik karbon dioksidakonsumen.

n. Sekitar 5 m dan diameter 100 panjang m.

. ngenom mereka telah diurutkan.

Fotobioreaktor Deskripsi dan Operasi

 

Kami telah dirancang dan dibangun, dan sekarang beroperasi fotobioreaktor sepenuhnya diinstrumentasi.Pengukuran berikut secara sistematis dilakukan:

Lingkungan Hidup

Dalam fase cair -

Dalam fase gas

Intensitas cahaya insiden

gas tingkat di-aliran

-Suhu

-  PH,terlarut O 2 - Nitrat -,amonia- 

Out-flow rate, tekanan, -komposisi gas (O 2, H 2CO 2, Dan N 2)

 

Fotobioreaktor dioperasikan menggunakan dua tahap. Beralih dari Tahap 1 ke Tahap 2 terjadi ketika konsentrasi nitrat dalam fase cair lenyap.

Tahap 1: Konsumsi Karbon Dioksida dan Pertumbuhan Bakteri

  • Kehadiran nitrat dan nitrogen.
  • sparging dengan 95% udara dan 5% CO 2 pada 170 mL / menit.
  • radiasi: 65-75 umol / m 2 / s.

Tahap 2: Produksi hidrogen

  • Tidak adanya nitrat dan nitrogen.
  • Sparging dengan murni Argon pada 45 mL / menit.
  • Radiasi: 150 umol / m 2 /.

Hasil

 

  • Fase pertumbuhan berlangsung 110 jam.
  • 2 tahap produksi berlangsung lebih yang seminggu.
  • Lampu untuk efisiensi konversi energi hidrogen mencapai 0,5%.
  • Lampu untuk efisiensi konversi energi biomassa adalah 4,7%.

 

Publikasi

 

L. Pilon, H. Berberoğlu, dan R. Kandilian 2011. Alih Radiasi di Photobiological CO 2 Fiksasi dan Fuel Productionby Mikroalga , Jurnal kuantitatif Spektroskopi dan transfer Radiasi, Vol. 112, tidak ada. 17, pp. 2639-2660. doi10.1016 / j.jqsrt.2011.07.004

H. Berberoğlu dan L. Pilon, 2010. Memaksimalkan Solar untuk H 2 Konversi Energi Efisiensi photobioreactors terbuka Menggunakan Budaya Campuran . International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 35, hlm. 500-510. doi: 10,1016 / j.ijhydene.2009.11.030

H. Berberoglu, J. Yin, dan L. Pilon, 2007. Transfer Cahaya dalam gelembung sparged photobioreactors untuk H 2 produksi dan CO 2mitigasi , International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 32, no.13, pp 2273 - 2285.. Oi: 10,1016 / j.ijhydene.2007.02.018

H. Berberoglu, J. Yin, dan L. Pilon, 2007. Transfer Cahaya dalam gelembung sparged photobioreactors untuk H 2 produksi dan CO 2mitigasi , International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 32, no.13, pp 2273 - 2285.. Doi: 10,1016 / j.ijhydene.2007.02.018

J. Yin dan L. Pilon, 2006. Faktor Efisiensi dan Karakteristik Radiasi dari Bulat scatterers di Menyerap Media . Jurnal dari Optical Society of America, A. Vol. 23, No.11, pp.2784-2796. doi: 10,1364 / JOSAA.23.002784

H. Berberoglu dan L. Pilon, 2007. Pengukuran Eksperimental Karakteristik Radiasi dari Anabaena variabilis ATCC 29413-U dan rhodobacter sphaeroides ATCC 49419 , International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 32, pp.4772-4785. doi: 10,1016 / j.ijhydene.2007.08.018

H. Berberoğlu, N. Barra, L. Pilon, dan J. Jay 2007. Pertumbuhan, CO 2 Konsumsi, dan H 2 Produksi Anabaena variabilis Under Berbagai Cahaya flux dan CO 2 Konsentrasi , Journal of Applied Microbiology, Vol.104, pp.105-121. doi: 10,1111 / j.1365-2672.2007.03559.x

Sumber: https://www.seas.ucla.edu/~pilon/Bioreactor.html