發(fā)布時間：2020-02-14 04:24

【摘要】：化石燃料所釋放的大量CO_2已成為全球溫室氣體的主要來源,大大加劇了全球氣候變暖的進程。如何有效的減排并固定CO_2已成為目前工業(yè)界與科學界所迫切需要解決的難題。以微藻固碳為代表的生物固碳方法以其綠色、安全、可循環(huán)等特有優(yōu)勢,成為最具發(fā)展?jié)摿Φ墓烫挤椒�。目前微藻固碳正處于起步階段,其研究與發(fā)展主要面臨以下難題:微藻固碳研究大多尚處于實驗室研究階段,其自然條件下規(guī)�；囵B(yǎng)研究尚有待研究;在低成本、易推廣、易操作的開放式跑道池中,微藻固碳能力尚無可靠的評價體系,制約了微藻藻種的篩選與反應器的改造;適于開放式規(guī)模化培養(yǎng)的高固碳藻種缺乏;微藻培養(yǎng)成本高,如何降低微藻固碳成本成為制約其產(chǎn)業(yè)化的首要因素。針對上述難題,本研究在高固碳能力與富含高附加值產(chǎn)物微藻的分離、培養(yǎng)與篩選,開放式培養(yǎng)條件下微藻固碳能力評價體系的建立,以及微藻規(guī)�；囵B(yǎng)固碳偶聯(lián)類胡蘿卜素與藻藍蛋白生產(chǎn)等方面進行了研究,取得的主要結(jié)果如下:1、系統(tǒng)研究了藻液pH、無機碳濃度和CO_2充氣深度對CO_2的吸收率的影響,藻液pH和無機碳濃度對藻液CO_2釋放速率的影響,建立了開放池培養(yǎng)微藻對外源CO_2利用效率評價體系,用2個指標定量反映微藻固碳的能力:(1)微藻固碳速率(Rc),表示微藻將外源二氧化碳轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)的速率;(2)微藻對外源CO_2利用率(E),表示微藻將多大比例的外源二氧化碳固定下來,轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)。建立開放池培養(yǎng)微藻對外源二氧化碳利用效率評價體系的意義和創(chuàng)新性體現(xiàn)在三個方面:(1)明確了生物質(zhì)產(chǎn)率、培養(yǎng)基無機碳源濃度和培養(yǎng)過程中的pH是影響微藻利用外源二氧化碳效率的關鍵因子,并闡明了關鍵因子影響微藻利用外源二氧化碳效率的原理;(2)為篩選高效利用外源二氧化碳的藻種和建立高效利用外源二氧化碳工藝提供了的指導原則;(3)為定量評價微藻對外源二氧化碳利用率提供了簡便、可靠的方法。2、2014-2016年,在我國不同生境共分離純化微藻131株。通過室內(nèi)200mL光生物反應器培養(yǎng)評價,篩選出22株綠藻和10株螺旋藻進行了室外40 L和5 m2開放式跑道池規(guī)�；囵B(yǎng)評價測試,結(jié)果表明:螺旋藻的外源CO_2固定速率和類胡蘿卜素產(chǎn)率在40 L培養(yǎng)規(guī)�？煞謩e達到0.154 g L~(-1)d~(-1)—0.187 g L~(-1)d~(-1)和0.019 mg L~(-1)d~(-1)-0.032 mg L~(-1)d~(-1),在5 m2培養(yǎng)規(guī)�？煞謩e達到0.15到0.154g L~(-1)d~(-1)___0.186 g L~(-1) d~(-1) 和 0.019 mg L~(-1)d~(-1)-0.O_27 mg L~(-1)d~(-1);螺旋藻在 5 m2 跑道池培養(yǎng)規(guī)模上,藻藍蛋白含量在培養(yǎng)末期均可達到生物質(zhì)干重的12%以上,其中GT~(-1)和GT-2分別達到了 15.8%和14.5%,說明了螺旋藻在藻藍蛋白生產(chǎn)方面與固碳偶聯(lián)方面具有很大潛力;綠藻的外源CO_2固定速率和類胡蘿卜素產(chǎn)率在40 L培養(yǎng)水平可分別達到 0.047 g L~(-1)d~(-1)-0.264 g L~(-1)d~(-1) 和 0.009 mg L~(-1)d~(-1)-0.043 mg L~(-1)d~(-1),在 5 m2 培養(yǎng)規(guī)�？煞謩e達到 0.047 g L~(-1)d~(-1)-0.164 g L~(-1)d~(-1) 和 0.009 mg L~(-1)d~(-1)-0.039 mg L~(-1)d~(-1);相較于綠藻,螺旋藻對污染耐受力更強,最適pH較高,更適于以固碳為主要目的的開放式培養(yǎng)。3、綜合40 L與5 m2培養(yǎng)結(jié)果,選出了 1株綠藻(A419,Pediastrum sp.)與1株螺旋藻(GT~(-1),Arthrospira sp.)進行了 200 m2開放式跑道池培養(yǎng)。兩株藻的固碳速率分別達到了 27.O_2g m-2 d~(-1)和33.71g m-2 d~(-1),類胡蘿卜素產(chǎn)率分別達到53.94 mg m-2 d~(-1) 和 72.29 mg m-2 d~(-1),GT~(-1) 的藻藍蛋白產(chǎn)率達到 2.79 g m-2 d~(-1)。這進一步表明,微藻固碳并耦合高附加值產(chǎn)物生產(chǎn)在技術(shù)上是可行的,具有很大的應用潛力。
【學位授予單位】：中國科學院武漢植物園
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：Q949.2

【參考文獻】

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本文編號：2579374