Photobiological H2 Production and CO2 Mitigation [Romanian]

Original in English by Laurent Pilon

Producţie de H2 şi atenuare de CO2 fotobiologică

Motivaţie

Ţările industrializate, în general, şi Statele Unite ale Americii, în special, se confruntă cu o combinaţie de provocări economice şi de mediu fără precedent. În primul rând, ei se confruntă cu provocarea formidabilă pentru satisfacția nevoilor de energie, fără adăugarea cantităţilor de gaze cu efect de seră intolerabile pentru atmosferă şi cu impact în continuare pe climă şi mediu. Rezervele de resurse naturale ieftine din lume care a fost cîndva iestimate pe de zeci de ani sunt acum estimate numai pentru zece de ani. Dovezi ale încalzirii globale s-au adunat deja din întreaga lume şi, cel mai probabil, din cauza activităţilor industriale vor crea un stres suplimentar asupra echilibrului fragil de care noi ne-am bucurat. În scopul de a face faţă acestor provocări formidabile şi pentru a crea oportunităţi economice şi tehnologice, Statele Unite ale Americii ar trebui să reducă dependenţa de combustibili fosili străine şi să se bazeze mai mult pe o combinaţie de (i) sisteme de conversie de energie durabilă şi transport, (ii) surse de energie  fără ulei, şi (iii) noi tehnologii pentru captarea dioxidului de carbon şi de conversie.

Obiectivul acestui proiect este de a efectua un studiu complex de atenuare de dioxid de carbon şi pentru a produce hidrogen. Acesta oferă un sistem ieftin, eficient, scalabil, autonom, şi de încredere pentru producerea hidrogenului din consumul microbic de dioxid de carbon şi de absorbţie a luminii solare.


Principiu

Bioreactor

 

Hidrogen şi oxigen produc cianobacterii prin (i) consumare de gaz CO2 ca sursă de carbon şi (ii) absoarbere luminii solare ca sursă de energie a lor.

Anabaena variabilis

Cianobacteriilor Anabaena variabilis sunt:

n

  •  Cianobacterii filamentoase și heterocistoase
  •  Dispun de capacitate mare de producţie pe bază de hidrogen, în absenţa de azot
  • Considerate a fi consumatori buni de dioxid de carbon
  •  Aproximativ 5 m in diametru si 100 m în lungime
  • Genomul lor a fost ordonat

 

bacteria

Descriere Photobioreactor şi Funcţionare

 

Noi am proiectat şi am construit, iar acum operăm un sistem complet fotobioreactor instrumentat. Următoarele măsurători sunt efectuate sistematic:

Bioreactor

Mediu

Intensitatea luminii incidentă

Ratele fluxului de gaz

În faza lichidă -

Temperatura

pH, O2-nitraţi dizolvate, amoniac

În faza de gaz

presiunea, compozitia de gaze (O2, H2, CO2 şi N2)

 

-

-

Fotobiorector este exploatat folosind două etape. Trecerea de la etapa 1 la etapa 2 are loc atunci când concentraţiile de nitraţi în fază lichidă dispar.

Etapa 1: Consum de dioxid de carbon şi creştere bacteriană

• prezenţa de nitraţi şi azot
• stropire cu aer de 95% şi 5% de CO2 la 170 ml / min.
• iradianţa: 65-75 umol/ m2/s.

 

Etapa 2: producerea de hidrogen

• lipsa de nitraţi şi azot
• stropire cu Argon pur la 45 ml / min
• iradianţa: 150 umol/ m2/s

bioreactor1bioreactor1

Rezultate

faza de creştere a durat 110 ore

faza de producţie a H2 a durat mai mult de o saptamana

Eficienţă a energiei de conversie din lumină în hidrogen a ajuns la 0,5%

Eficienţă a energiei de conversie din lumină în biomasă a fost de 4,7%.

bioreactor

Publicaţii

H. Berberoglu, J. Yin, and L. Pilon, 2007. Light transfer in bubble sparged photobioreactors for H2 production and CO2 mitigation, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 32, no.13, pp. 2273 – 2285. doi:10.1016/j.ijhydene.2007.02.018

H. Berberoglu, J. Yin, and L. Pilon, 2007. Light transfer in bubble sparged photobioreactors for H2 production and CO2 mitigation, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 32, no.13, pp. 2273 – 2285. doi:10.1016/j.ijhydene.2007.02.018

J. Yin and L. Pilon, 2006. Efficiency Factors and Radiation Characteristics of Spherical Scatterers in Absorbing Media. Journal of the Optical Society of America, A. Vol. 23, No.11, pp.2784-2796. doi:10.1364/JOSAA.23.002784

H. Berberoglu and L. Pilon, 2007. Experimental Measurements of the Radiation Characteristics of Anabaena variabilis ATCC 29413-U and 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, and J. Jay, 2007. Growth, CO2 Consumption, and H2 Production of Anabaena Variabilis Under Various Light Fluxes and CO2 Concentrations, Journal of Applied Microbiology, Vol.104, pp.105-121. doi: 10.1111/j.1365-2672.2007.03559.x

ok ok