基于湿度的 CO2 直接空气捕获与cyanobacteria培养

开发并演示了一种用于培养cyanobacteria和微藻的湿度驱动空气捕获系统。发现 Purolite A501 阴离子交换树脂珠子在沉浸于含cyanobacteria或微藻的碱性培养基中时具有良好的生物相容性，可快速将空气捕获的 CO2 输送到培养基中。flask 规模的培养试验表明，A501 能维持 Synechocystis sp. PCC 6803 工程株制造 laurate 的快速生长（190 mg/L/d）。台架规模系统安装在流动层板中，可将 2 g CO2/d 输送到无生物活性的碱性培养基中，或在 Synechocystis 的存在下输送 0.5 g/d，以支持 vigorous 生长（39 mg/L/d），其受限于由树脂提供的 CO2 量。小型试点规模系统安装在亚台达州一座面积 4.2 m2 的户外池塘中，能够将 100 g CO2/d 输送到无生物活性的碱性培养基中。Exopolysaccharides 和其他产品被 Synechocystis 6803 分泌，覆盖在树脂珠子表面，使其容量降至 25%，但通过清洗程序可部分恢复至 70% 容量。然而，CO2 输送动力学仍慢 3-4 倍。分析用于四个独立户外培养试验中使用的树脂珠子，显示在超过300天的户外湿润和干燥循环（跨越四个季节）中，珠子发生显著的机械断裂。红外光谱和热重分析显示，随着使用时间的延长，失去对 NR4+ 功能基团，这些基团对于 CO2 捕获至关重要。假设通过将 CO2 输送到培养基的再循环流中以避免生物污染来保留 Abiotic 性能，那么技术经济分析和生命周期分析表明，生产每日 500 桶生物燃料的小型首批生物炼油厂具有可行性。