專利名稱：：生長光合生物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及光合生物對來自發(fā)電站的煙氣中的C02的生物轉(zhuǎn)化。
背景技術(shù)：
：近期以及未來都最為關(guān)注的環(huán)境問題之一是大氣溫室氣體，尤其是二氧化碳(C02)的大幅增加。自工業(yè)革命以來大氣C02濃度一直在穩(wěn)定地增加。已經(jīng)被廣泛公認(rèn)的是大氣CCb濃度從1959年的315卯m增加至2001年的30ppm,而在工業(yè)革命之前大氣C02濃度為大約280ppm。據(jù)報道造成全球變暖的溫室效應(yīng)一半是由不斷增加的C02濃度引起的。盡管與自然循環(huán)中交換的C02量相比，人為C02排放很小，但大氣中C02的長壽命(50-200年)和天然C02固定(sequestration)過程的慢速率之間的差異導(dǎo)致C02在大氣中的積聚。IPCC(政府間氣候變化專門委員會)認(rèn)為"平衡證據(jù)表明人類對全球氣候的影響是可辨識的"。因此，必須開發(fā)出費用低廉的C02管理方案以抑制其排放。煙氣。在過去二十年中，在尋找減少排放至大氣的氣體中C02量的方法方面已投資進行了大量研究。所設(shè)想的C02管理方案中的許多方案由三部分組成C02的分離、運輸和固定。分離和壓縮(用于以液態(tài)運輸C02)C02的成本估計為$30-50/噸C02,并且運輸和固定的成本將花費大約$25/噸C02。與目前C02分離技術(shù)相關(guān)的支配成本迫使需要開發(fā)經(jīng)濟合算的可替代方案。在歷史上，強化采油促使進行C02分離。目前，諸如煅燒石灰石、合成氨和制氫的工業(yè)過程需要C02分離。吸附工藝采用物理和化學(xué)溶劑，諸如Selexol和Rectisol、MEA和KS-2。吸附系統(tǒng)在吸附材料床上俘獲C02。C02也可通過將其在低溫下凝結(jié)出來而從其他氣體中分離。聚合物、諸如鈀的金屬、以及分子篩正在被評價用于膜基分離工藝。對大氣中C02的濃度增加及其對全球氣候變化的影響的擔(dān)心使對減少C02排放的認(rèn)知程度和調(diào)查研究得以增加。大多數(shù)用于C02減排的方法需要濃縮形式的C02，而從燃煤電廠排放的C02混合有N2、水蒸氣和其他雜質(zhì)，并且以~12-15%的低濃度存在。因此，從煙氣中以濃縮形式俘獲C02是在各種被建議的固定方法之前的關(guān)鍵步驟。最常討論的用于從發(fā)電廠煙氣中固定C02的方式之一是通過光合作用將C02和太陽能生物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)。生物轉(zhuǎn)化發(fā)電站排放的C02在太陽活動性高的地區(qū)，諸如地中海地區(qū)，會是特別有效的。在西歐，有例子顯示當(dāng)煙氣由天然氣發(fā)電站供應(yīng)至溫室時，C02排放從氣候變化的問題來源轉(zhuǎn)變?yōu)閷r(nóng)業(yè)的積極因素。燃用礦物燃料的發(fā)電站經(jīng)常位于海濱或河口附近。已知在藻類中光合作用要比陸生植物更為有效，太陽能的轉(zhuǎn)化率達(dá)到9-10%。微藻已經(jīng)被用于從由燃煤熱電廠排放的煙氣中固定C02。發(fā)現(xiàn)小球藻(0//0"〃<3species)能在這些條件下生長(Maeda,K;Owada,M;Kimura,N;Omata,K;Karube,I,C02fixationfromthefluegasoncoal-firedthermalpowerplantbymicroalgae,Proceedingsofthe2ndIntl.Confer.CarbonDioxideRemoval,1995,EnergyConversionandManagement,V.36,no.6-9,p.717-720)。美國專利第4,398，926號、第4,595,405號、第4，681,612號和第7,153,344號公開了用于從氣體中去除雜質(zhì)的方法。WO2007/011343公開了含有包括至少一種光合生物液體培養(yǎng)基的光生物反應(yīng)器裝置。該裝置可用作燃料生成系統(tǒng)的一部分或用于在氣體處理過程中從氣流中去除不需要的污染物。以農(nóng)作物、農(nóng)業(yè)和林業(yè)殘留物(俘獲的和收集的)、能源作物(草、藻和樹)以及動物廢棄物形式的生物質(zhì)可通過熱化學(xué)預(yù)處理、酶水解、發(fā)酵、燃燒/共燒、氣化/催化、氣化/發(fā)酵或通過熱解^^皮轉(zhuǎn)變?yōu)槿剂?生物乙醇/生物柴油/生物氣)，動力(電力和熱力)，化學(xué)物質(zhì)(有機酸、酚類/溶劑、化學(xué)中間體、塑料、油漆和染料)。(o-3脂肪酸及其對應(yīng)體n-6脂肪酸都是必需多不飽和脂肪酸(PUFA),因為它們不能在體內(nèi)從頭直接合成。18-碳n-3必需脂肪酸(亞麻酸[LNA])的主要來源是亞麻籽、大豆、菜籽、麥胚芽和胡桃油。亞油酸(LA),18碳n-6必需脂肪酸見于紅花、玉米、大豆和棉籽油中；肉制品是LCn-6脂肪酸、花生四烯酸(AA)(C20:4n-6)的來源。20-和22-碳PUFA的來源是魚和魚油。來自植物來源的18-碳PUFA可被轉(zhuǎn)化(盡管不能有效地被轉(zhuǎn)化)為其長鏈和代謝活性更強的形式AA，二十碳五烯酸(EPA)(C20:5n-3)，和二十二碳六烯酸(DHA)(C22:6n-3)。n-3和n-6脂肪酸的轉(zhuǎn)化使用相同的酶池。AA和EPA都是20-碳脂肪酸，它們都是各種類花生酸類物質(zhì)的前體。大多數(shù)研究集中在來源于AA和EPA的前列腺素、血栓烷和白三烯。AA是高活性類花生酸類物質(zhì)的主要前體，而EPA是低代謝活性類花生酸類物質(zhì)的前體。AA和EPA位于細(xì)胞膜磷脂雙層中。AA是2型前列腺素和血栓烷以及4型白三烯的前體。從AA代謝的2型和4型類花生酸類物質(zhì)可促進炎癥，并且也用作血管收縮劑，刺激血小板聚集，并且依賴于體內(nèi)類花生酸類物質(zhì)^皮活化的部位，其是有效的化學(xué)毒性劑。EPA是3型前列腺素和血栓烷和5型白三烯的前體；它們的效力小于2型和4型對應(yīng)體，并且用作血管擴張劑和抗聚集劑。EPA被認(rèn)為是抗炎的。DHA是22-碳脂肪酸，并且因此不能直接轉(zhuǎn)化為類花生酸類物質(zhì)；然而，DHA可逆轉(zhuǎn)化為EPA。DHA是細(xì)胞膜中的主要脂肪酸，其存在于所有組織中，并且在神經(jīng)組織(60%的人腦由PUFA，主要是DHA組成)和視網(wǎng)膜組織中特別豐富，并在視力和神經(jīng)發(fā)育中必不可少的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種使用來自礦物燃料發(fā)電廠的煙氣來生長光合生物的方法。在本發(fā)明的第一個方面，提供了一種生長光合生物的方法，該方法包括向所述光合生物提供來自礦物燃料發(fā)電廠的煙氣，所述氣體通過脫石充作用進行處理。在本發(fā)明的此方面的優(yōu)選實施方案中，煙氣的二氧化碳(C02)濃度增加至從發(fā)電廠釋放時的C02濃度之上。在本發(fā)明的第二個方面，提供了一種生長光合生物的方法，該方法包括向所述光合生物提供來自礦物燃料發(fā)電廠的煙氣，其中所述煙氣的co2濃度增加至從發(fā)電廠釋放時的C02濃度之上。礦物燃料可以是任何類型的礦物燃料如煤(例如，褐煤)、石油(油)、天然氣、生物質(zhì)等等。石油的例子包括原油、輕油和重油。在優(yōu)選的實施方案中，礦物燃料是煤?？稍诒景l(fā)明的方法中的煤的類型的非限制性例子包括南非，TCOA;南非，KFT;南非，Amcoal;南非，Glencore;南非，Middleburg;澳大利亞，Ensham;澳大利亞，Saxonvale;澳大利亞，M1M;哥倫比亞，Carbocol;哥倫比亞，Drummond;印度尼西亞，KPC;南非，Anglo;Consol,USA;和澳大利亞，Warkworth。術(shù)語"脫硫作用，，包括從氣體混合物中去除二氧化硫(S02)的任何方法。有時脫硫作用可被稱為"煙氣脫硫"(FGD)，其是用于從礦物燃料發(fā)電廠排放的煙道氣中去除S02的各種現(xiàn)有技術(shù)。FGD法的例子包括(l)濕法凈化，使用吸附劑(通常為石灰石或石灰)的漿料來凈化氣體；(2)使用類似的吸附劑漿料的噴霧-千燥凈化；以及(3)干吸附劑噴射系統(tǒng)。在優(yōu)選的實施方案中，由濕法凈化來進行FGD。從礦物燃料發(fā)電廠排放的煙氣(也稱為煙道氣)通常由C02和水蒸氣以及從吸入燃燒空氣中殘留的氮和過量氧組成。其也可含有小量的污染物，諸如顆粒物、一氧化碳、氮氧化物、氧化硫、揮發(fā)性有機化合物(VOC)和非常小量的氣相重金屬。在燃煤煙氣中C02濃度通常為12-16%。除非另外指明，所有百分比均為Vol/Vol。根據(jù)本發(fā)明的方法，煙氣的C02濃度增加至從發(fā)電廠釋放時的C02濃度之上。在一個實施方案中，煙氣的C02濃度顯著地增加至從發(fā)電廠釋放時的C02濃度之上。術(shù)語"顯著地增加"是指增加至少1.5倍(50%)，優(yōu)選增加至少2倍(100%),更優(yōu)選至少3或4倍(200-300%),還更優(yōu)選至少5或6倍(400-500%)。增加的C02濃度范圍可為17-22%、23-27%、28-35%或36-50%。在每個具體實例中，增加C02濃度的優(yōu)勢必需與其成本相平衡。煙氣的C02濃度可通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知的許多常規(guī)方法中的任何一種來增力口(或分離)。在一個實施方案中，使用膜來進行分離。美國專利第4,398，926號教^l受了使用滲透膜從高壓流中分離氫。美國專利第4,681,612號解決的是填埋氣的分離，并且提供了在低溫柱中清除雜質(zhì)和二氧化碳。然后通過膜分離工藝分離甲烷。膜的溫度為8Q。F。美國專利第4,595,405號還將低溫分離裝置和膜分離裝置組合在一起。膜裝置用室溫或接近室溫的氣體工作。所有上述專利的內(nèi)容合并入本文作為參考。在另一個實施方案中，使用碳分子篩膜來增加C02濃度。碳分子篩膜可以是中空纖維型。使用此分子篩薄膜用于C02分離的實施例公開在美國專利第7,153,344號中，該專利的全部內(nèi)容合并入本文作為參考。下面詳細(xì)地描述在本發(fā)明的一個實施方案中使用此種分離方法的一個實施例。在本發(fā)明的此方面的一個實施方案中，用于增加C02濃度的系統(tǒng)包括低壓初級冷凝罐以從經(jīng)FGD處理的氣體中去除水。在另一個實施方案中，該系統(tǒng)包括用于減少硫和/或氮氧化物以用于膜保護的裝有專用活性炭的罐(濾器)(對于應(yīng)用膜的情況)。在進一步的實施方案中，該系統(tǒng)包括壓縮機站，該壓縮機站具有一個或多個控制裝置、閥門、管道、儀器和速度控制設(shè)施。在進一步的實施方案中，該系統(tǒng)包括裝配有冷凝物收集和抽空設(shè)施的高壓冷凝罐。還是在進一步的實施方案中，該系統(tǒng)包括膜裝置，該膜裝置包括一個或多個增壓壓縮機、膜組件、控制設(shè)施和儀器。在另一個實施方案中，該系統(tǒng)包括儲氣罐。在另一個實施方案中，該系統(tǒng)包括充氣裝置(也稱為霧化器)，諸如用于在微藻池中分散富含二氧化碳的氣體的多孔充氣裝置。此類裝置由KREAL公司制造。還是在另一個實施方案中，該系統(tǒng)包括用于將上述冷凝物供應(yīng)至藻田的分離管道和用于在池中分配該冷凝物的系統(tǒng)。具有應(yīng)用潛力的兩種膜操作方法是氣體分離和氣體吸收。借助氣體分離膜和氣體吸收膜(任選地結(jié)合以一乙醇胺(MEA))通過每種方法去除C02?？墒褂玫臍怏w分離膜的例子是聚苯醚和聚二甲基硅氧烷。前者具有良好的C(VN2分離特性(氣流中的C02含量非常低)并且成本為大約150US$/m2。后者成本為300US$/m2，是良好的CCV02分離器。對于氣體吸收膜，可使用多孔聚丙烯。在本發(fā)明的方法中使用的光合生物優(yōu)選是微藻。微藻是一般懸浮地生長在水中并且進行光合作用從而將水、C02和日光轉(zhuǎn)化為02和生物質(zhì)的微9生植物。在本發(fā)明的實施方案中，微藻是海洋微藻，或浮游植物，即，它們生長在海水或鹽水中。海洋微藻的例子包括硅藻(diatoms)(硅藻門，6oc/〃ar/o//2少to)、溝浙史藻(dinoflagellates)(曱藻門,D/o//_yto)、纟錄藻(greenalgae)(綠藻門，C7/ora/7/^to)和藍(lán)綠藻(blue-greenalgae)(藍(lán)藻門，Qw70p/2少to)。其他微藻包括褐指藻(species尸/zaeo必c(y/wm)、等鞭金藻屬(Zs'oc/20^,力、蒜頭'藻(Afo"O(iwA')、務(wù)王求'藻屬(尸o廠/)/2少〃.(i/M/w)、蟲累^走'藻屬(Sp/n^wa)、小球藻屬(C7/o〃a)、葡萄藻屬(Bo^yococcws)、小環(huán)藻屬(Qyc/o&〃a)、菱形藻屬(M^'c/^)和杜氏藻屬(Z)w腦/w〃0)中的一種或多種。在另一個實施方案中，海洋微藻來自硅藻綱(^7"〃ahop/^toclass),并且在優(yōu)選的實施方案中，海洋孩i藻來自骨條藻目(5fe/eto/7ewaorder)。在另一個實施方案中，海洋微藻來自黃綠藻綱(class五MWzgwato;/y;te力，并且在優(yōu)選的實施方案中，海洋微藻來自微擬球藻目(JVa朋oc/2/ora戸"'sp.Order)。在進一步的實施方案中，海洋微藻來自綠藻綱(classOz/ora//^to)，并且在優(yōu)選的實施方案中，海洋微藻來自綠球藻(O7/(rac:0(Xi/w)、杜氏藻(Dw"a/w〃a)、微綠球藻(A^"朋c/z/0/7:S')和融合微藻(7^/,0^//7"')。海洋微藻是(o(omega)3脂肪酸的來源。微藻的脂質(zhì)中含有很寬范圍的脂肪酸。重要的是存在巨大量的必需多飽和脂肪酸(PUFA)、oa6-亞油酸(C18:2)和co3-亞麻酸(C18:3)，以及高度的多不飽和。3脂肪酸、十八碳四烯酸(C18:4)、二十碳五烯酸(EPA,C20:5)和二十二碳六烯酸(DHA,C22:6)。微藻也可用作諸如生物柴油和生物乙醇的生物燃料的來源。因此本發(fā)明的附加方面包括一種生產(chǎn)co脂肪酸的方法，該方法包括通過向微藻提供來自礦物燃料發(fā)電廠的煙氣來生長所述微藻，并且從微藻中分離O)脂肪酸。一種生產(chǎn)諸如生物柴油和生物乙醇的生物燃料的方法，該方法包括通過向微藻提供來自礦物燃料發(fā)電廠的煙氣來生長微藻，并且從微藻中分離生物燃料。本發(fā)明還有另一個方面涉及從養(yǎng)殖培養(yǎng)基中收獲微藻尤其是骨條藻的方法，其中使用來自礦物燃料發(fā)電廠的煙氣生長微藻。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此類微藻發(fā)生自動絮凝和沉降作用。通過煙道氣采用強C02富集養(yǎng)殖微藻是同時將太陽能轉(zhuǎn)化為有用的生物質(zhì)和減輕發(fā)電站碳排放的有效方法。為了增加養(yǎng)殖效率，要使海藻最大程度的暴露在日光下(通過混合來完成)，并且要使用燃用礦物燃料的發(fā)電站燃料氣體作為C02源。通過由各種造波機生成的造波在池中完成混合。煙氣是廉價且不受限制的C02來源，但其濃度低和難以液化限制了其應(yīng)用。與純C02相比其應(yīng)用的缺點是必須供給和分散大體積量的氣體；如果養(yǎng)殖池離發(fā)電站排氣管有一段距離，則使用此廉價C02源的優(yōu)勢應(yīng)該重新進行考慮。此問題可通過應(yīng)用膜技術(shù)來解決，該技術(shù)能相當(dāng)大地增加流至養(yǎng)殖地點的煙氣流的C02濃度。通過應(yīng)用擴散器可實現(xiàn)氣體在海水養(yǎng)殖池中的有效分散，且熱量損失小。本發(fā)明進一步的方面涉及從養(yǎng)殖培養(yǎng)基中收獲微藻的方法。該方法包括使用來自礦物燃料發(fā)電廠的通過脫硫作用被分離的煙氣生長微藻，使微藻沉淀并且收獲沉淀的微藻。在優(yōu)選的實施方式中，微藻是骨條藻。還是在本發(fā)明進一步的方面，提供了從包括微藻的含水培養(yǎng)基中去除原生動物污染物的方法，該培養(yǎng)基具有第一pH值。該方法包括將培養(yǎng)基的pH降低至第二pH值或第二pH值以下持續(xù)一段特定的時間，并且隨后將pH恢復(fù)至第一pH值。在優(yōu)選的實施方案中，第二pH值選自pH3.5、3.0、2.5、2.0、1.5和1.0。在另一優(yōu)選的實施方案中，特定的時間選自2、1.5、1.0和0.5小時。在進一步優(yōu)選的實施方案中，微藻選自微擬球藻、綠球藻和微綠球藻。為了理解本發(fā)明并了解實踐中如何實施本發(fā)明，現(xiàn)在將僅通過非限制性實施例并參考附圖來描述優(yōu)選實施方案，其中圖1是說明本發(fā)明的方法的一個實施方案的流程圖；圖2是說明FGD方法的示意圖3是說明增加煙氣中C02濃度的方法的一個實施方案的示意圖4是說明分子篩型碳中空纖維濾器的操作的示意圖5是圖4的濾器的截面?zhèn)纫晥D，顯示了各種氣體通過濾器的移動；圖6是說明向藻田供給C02的選擇方案作為距離和成本的函數(shù)的以及圖7是以總脂肪酸的％顯示下列微藻中PUFA花生四烯酸(AA)、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)的平均水平的條形圖綠藻(02/o廠p/^e)(CHLOR)、綠枝藻CPraw"o//^e)(PRAS)、隱藻(Co^c^/lV&)(CRYPT)、硅藻(Diatoms)(DIAT)、紅藻(i^otfc—少/e)(RHOD)、黃綠藻(五w勸gw"op/y^)(EUST)、棕嚢藻-巴夫藻屬(尸owwe^o//^e—尸"v/ovas//.)(PYRM-l)以及金黃藻_金藻眉j(i^7附"wz'o//y^丄wc/2/7W.'s取)(PYRM-2)。具體實施例方式本發(fā)明的方法將參照建造在以色列電力公司(正C)的Ruthenberg發(fā)電站(Ashkelon,Israel)處的設(shè)備來進行舉例說明。然而，著重要說明的是其僅是本發(fā)明的示例性實施方案，并且其他的實施方案對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。方法概述圖1提供了本發(fā)明的方法的總概述。由(燃煤)發(fā)電站產(chǎn)生的煙氣在通過煙囪20被釋放至大氣之前通常要經(jīng)歷FGD(濕法凈化)。根據(jù)本發(fā)明的方法的實施方案，煙氣從煙自通過冷凝罐22、鼓風(fēng)機24和后冷卻器25分流至微藻池26。FGD法的實施例圖示在圖2中。FGD法(基于石膏)將S02從600ppm減少至小于60ppm，即減少90%。圖3顯示了安裝在Rutenberg發(fā)電站上的實驗性C02濃縮系統(tǒng)的示意圖。煙氣(1)在冷卻器(2)中冷卻，通過除霧器(3)和含有專用活性炭EcoSorb⑧顆粒、吸附NOx和S02的濾器(4)。然后，通過壓縮機(5)用儲氣罐(6)和干燥的氣體(7)增加壓力。通過壓力調(diào)節(jié)器(8)控制壓力(8巴)并由測壓計(9)測量壓力。通過針形閥(10)控制氣流并通過轉(zhuǎn)子流量計(11)測量氣流。由,友膜(CMSM)(12)執(zhí)行氣體的分離。在碳膜處流動氣體的壓降為大約6巴。經(jīng)凈化的、抽放的和濃縮的煙氣通過管道由壓縮機泵出，上述壓縮機能夠生成將氣體供給至微藻池所必需的輸出壓力。12使用膜的分離對于從諸如發(fā)電廠煙氣的低純度來源分離co2,由于具有很高的co2選擇性、可達(dá)通量和良好的工藝經(jīng)濟性，膜分離法是特別有前途的。多孔膜是微細(xì)篩，其可依靠分子大小或分子和膜表面之間的相互作用強度來分離分子。通過對膜孔徑和表面特性的正確選擇，氮和氧的輸送可促進C02的跨膜輸送，從而形成有效的C02分離方法。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，發(fā)現(xiàn)由"CarbonMembranesLtd(碳膜有限公司)"(CML)(以色列)惠贈的碳分子篩膜(CMSM)適合用于本發(fā)明的方法中。CML基于獨特的中空纖維碳分子篩技術(shù)設(shè)計并制造了氣體分離系統(tǒng)。如圖4和5中所示，分子篩是這樣的裝置通過該裝置不同的分子主要基于它們不同的大小被分離。當(dāng)氣體混合物30被加料至中空纖維的外殼32內(nèi)時，它沿纖維的壁34流動，試圖透過其壁并進入至內(nèi)膛36中。CMSM的獨特性在于其能夠?qū)⒈谥械目?8的尺寸控制到幾十分之一埃的大分子和小分子的尺寸之間時，就有可能進行分離。當(dāng)氣體混合物在分子篩纖維40周圍被吹動時，比孔小的分子42將很容易地穿透纖維壁并將被集中在纖維腔內(nèi)。另一方面，較大分子44不能通過孔，因此將集中在纖維的外側(cè)。僅在使用足夠的驅(qū)動力時，此方法才可行，即，在膜外側(cè)上的"較快"氣體的分壓應(yīng)該一直比在內(nèi)側(cè)上的氣體分壓要高一些。分離組件由在不銹鋼外殼內(nèi)的大量纖維(一般為10,000根)組成。該組件被用心地設(shè)計以確保原料氣的最大循環(huán)從而優(yōu)化分離過程，而且還要具有耐用性以承受野外條件。分離組件最好與其操縱的系統(tǒng)一樣良好?？赡艿呐渲糜卸喾N典型系統(tǒng)可使多個組件并聯(lián)地、級聯(lián)地或同時以兩種方式工作。分壓差是該分離機構(gòu)的關(guān)鍵，其被小心地控制以優(yōu)化系統(tǒng)。為每個用戶選擇外圍設(shè)備以得到最佳的解決方案，以平衡每種選擇方案的成本和技術(shù)性能。實施例I-膜分離CMSM制造技術(shù)的獨特特征之一是能夠嚴(yán)格地控制膜通透性/選擇性組合以便適應(yīng)于各種應(yīng)用。就此而言，在此作業(yè)中被檢測的薄膜被制備成達(dá)到用于空氣分離的最佳通透性/選擇性組合。下面所述的結(jié)果是采用由大約10,000根碳中空纖維組成的有效分離面積為3.41112—端開口的試驗組件獲得的。滲透性測定和空氣富集測定釆用單一氣體進行N2、02、C02和SF6。(最后一種氣體用于確定薄膜的分子篩性能)。試驗在室溫下和在直至5巴的進料壓力下進行。進行兩組試-瞼-使用純氣體進行通透性測定；-空氣分離。考慮到碳纖維能夠承受大于10巴的壓力，也使用該模型用于預(yù)測在較高外加壓力下的分離過程。使用和不使用膜CMSM進行的由FGD系統(tǒng)凈化的Ruthenberg發(fā)電站IV機組的煙氣中C02和污染物的濃度的測量結(jié)果顯示在表1中。表1:C02和污染物濃度<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>實施例II-運輸系統(tǒng)在用于將已處理的煙氣輸送至微藻養(yǎng)殖區(qū)的運輸系統(tǒng)的一個實施方案中，需要下列的組件1)適于運輸含二氧化碳的氣體的主氣體管線；2)位置靠近藻田的初級氣體歧管；3)用于將含二氧化碳的氣體從主氣體管道輸送至初級氣體歧管的干線；以及4)多個二級排放管線，其從初級氣體歧管延伸至池中，并且包括用于將富二氧化碳?xì)怏w輸送給海藻的排出口。商業(yè)上考慮的主要因素之一是供給C02的發(fā)電裝置和海藻田之間的距離。此距離決定要作出的選擇。要轉(zhuǎn)移的"寄生"氣體量越大，要使用的管線越昂貴，并且由于氣體壓縮所產(chǎn)生的能量消耗越大。另一方面，生產(chǎn)純C02涉及一乙醇胺(MEA)工廠的建造。在下面的計算中，假設(shè)藻田面積為1000ha(公項)。為了提供有效的藻類養(yǎng)殖，應(yīng)該供給100t/hrCQ2?？赡艿墓┙o方式為在從發(fā)電機組的排氣管經(jīng)MEA提取工藝后供給純C02。因為管道直徑較小，因此運輸相對廉價，但C02分離廠是主要的投資。在經(jīng)FGD廠和部分蒸汽凝結(jié)后供給的煙氣為14.5%C02。通過膜分離的方式富集的達(dá)到50%CO2的煙氣組合物。上述的可能供給方式總結(jié)在圖6中，該圖指示了由發(fā)電站和藻田之間的距離而產(chǎn)生的運輸1噸C02的成本范圍。計算基于表2中總結(jié)的數(shù)據(jù)。表2.將煙氣和<302供應(yīng)至海水池的管線系統(tǒng)的計算L純CO;j2.煙氣14.5%C023.煙氣50%C02技術(shù)數(shù)據(jù)質(zhì)量流量，kg/hr管線直徑，m壓縮才幾壓力，巴壓縮機功一毛，kW100,00010.34669556,52920.365,963183,2211.30.341,869財務(wù)數(shù)據(jù)總投資，美元(百萬)每年投入(20年貨款@5%)每噸C02投資電力價格(美元)S/kWh每噸C02電力成本(美元)(假設(shè)15美分/kWh)總運輸成本，$/噸032分離成本，每P屯C02總固碳成本9,000,00050,000$1.290,151.0$2.2960$62.2916，500,000825,000$2.360.158.9$11.300$11.3012,000,000600,000$1.710.152.8$4.5220$24.52表中的數(shù)據(jù)是指10km距離。15要注意到，非常重要的是，通過使用具有高濃度032(〉90%)的煙氣，在海水池中的有害污染物(如S02和Ncg的濃度水平將大大低于當(dāng)使用非富集煙氣(〈20。/owtCO2).時的水平。在Ruthenberg發(fā)電站中采用FGD系統(tǒng)的經(jīng)驗顯示S02和其他污染物的含量大大低于設(shè)計值，即，低于生產(chǎn)廠商的規(guī)范數(shù)值(30ppm代替~200ppm)。下面給出了在FGD之前和之后測定的氣體量的示例性結(jié)果。表3:FGD之前和之后測定的氣體量<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>下面給出了FGD之前和之后金屬濃度的示例性結(jié)果。表4:FGD之前和之后的金屬濃度(mg/dNm3)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>氣體經(jīng)FGD處理后，通過冷凝罐、鼓風(fēng)機和后冷卻器，然后被導(dǎo)入至藻池中。在一個實施例中，測定了此經(jīng)處理的氣體的組分氣體濃度。表5:在導(dǎo)入至藻池之前的FGD氣體雜質(zhì)<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>實施例in-充氣借助充氣裝置來執(zhí)行煙氣向池中的供給。由化學(xué)穩(wěn)定的聚合材料作為充氣組件來制造充氣裝置。充氣裝置的優(yōu)選實施例是KREAL管狀充氣器(多孔)(俄羅斯專利第32487號)。充氣組件以LPP管(低壓聚乙烯)的形式制成，充氣器通過聚酰胺T形管成對地固定在管中。充氣組件以LPP管((1=110-160mm)來實現(xiàn)，充氣器通過塑料三連晶(trilling)成對地固定在LPP管上。組件寬度為Um;充氣器之間的間距為1.5-4m。充氣器之間的間距改變允許在很寬的范圍內(nèi)改變噴射強度，使得確保最佳C02模式。在充氣組件中使用聚合材料減少了裝配時間，并且增加了充氣器的操作期限。KREAL多孔充氣器在池中產(chǎn)生小氣泡充氣(d=3mm)。從煙氣C02的質(zhì)量轉(zhuǎn)移的效力比充氣器從多孔管高3倍。表6:KREAL充氣器的技術(shù)性能長度,mm500夕卜徑/內(nèi)徑，mm44/40重量，kg0,2孔徑，微米40-100氣體消耗的工作范圍，m3/hour2-10壓頭損失，海水柱mm40煙氣的壓力損耗，海水柱mm100充氣器的系數(shù)，faz/fat=0,21,8faz/fat=0,852,5實施例IV-藻類盡管根據(jù)本發(fā)明的方法生長藻類，但意外地發(fā)現(xiàn)兩種藻類的生長速率明顯高于通常在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)殖條件下見到的生長速率。這些種屬是中肋骨條藻(5^e/eto"ema(:0>^0^附)禾口《效沖以3求-藻屬(7\^""0(:///6^(9/^s;.)。在經(jīng)FGD后的燃煤煙氣上生長的微擬球藻和骨條藻的平均生產(chǎn)率為大約20克x米2x天"，相對應(yīng)地，例如對于在純C02上生長的杜氏藻為4克x米2x天"。對于2005年3月-2006年11月期間的生長條件和特性總結(jié)如下中肋骨條藻(在bio-max的數(shù)據(jù))藻類生物質(zhì)，0.5-1.5gxL"細(xì)胞數(shù)量，未計數(shù)葉綠素"，15mgxL";類胡蘿卜素，3-15mgxL"Car/chl,0.3-1.0(深褐色)渦輪機海水最大值；450,000mVhr,12-35。C經(jīng)FGD后煙氣最大值，C02-431t/hr，10,344噸C(V天；養(yǎng)殖pH,5-8(IEC煙氣pHl)總?cè)芙馓?TDC)，正C煙氣C02為2-5mMN,P,根據(jù)需要以最佳值Fe&礦物質(zhì)。由FGD氣體供給必需礦物質(zhì)。微擬球藻(在bio-max的數(shù)據(jù))18藻類生物質(zhì)，0.5-lgxL"細(xì)胞數(shù)量，80-250x109xI/1葉綠素o，10-20mgxL";類胡蘿卜素，3-5mgxL-1Car/chl,0.3-1.0(深綠色，以避免光抑制)渦輪機海水最大值；450,000m3/hr,12-35。CFGD后煙氣最大值，C02-431t/hr，10,344噸C(V天;養(yǎng)殖最佳pH6.5需要的TDC，2-5mMN，P,根據(jù)需要以最佳值Fe&礦物質(zhì)。由FGD氣體供給必需礦物質(zhì)。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>通常許多微藻是PUFA的來源，尤其是o3脂肪酸的來源，如圖6中所示。微擬球藻(圖6中EUST的一員)已知是ro-3脂肪酸的來源(例如，見美國專利第6,140,365號，其全部內(nèi)容合并入本文中)，骨條藻(圖6中DIAT的一員)也是①-3脂肪酸的來源。已知03-3脂肪酸對于人類飲食是很重要的，并且其具有多種治療和預(yù)防作用，如用于治療心血管疾病、炎性疾病、自體免疫性疾病和寄生蟲病。對根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案養(yǎng)殖的微擬球藻進行脂肪酸含量的分析，并且結(jié)果顯示在表8中。表8-微擬球藻的脂肪酸分析<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>可見微擬球藻含有特別高比例的EPA(總脂肪酸的25%,相當(dāng)于4%DW)。因此，本發(fā)明的方法可用來制備作為co-3脂肪酸來源的微藻。對根據(jù)本發(fā)明養(yǎng)殖的骨條藻進行類似的分析。結(jié)果顯示在表9中。表9-骨條藻的脂肪酸譜脂肪酸總脂肪酸的％十三烷酸(C13:0)0.2肉豆蔻酸(C14:0)1.3肉豆蔻腦酸(C14:0)0.3十五烷酸(C15:0)0.2棕櫚酸(C16:0)25.8棕櫚油酸(C16:0)7.3十七烷酸(C17:0)0.6順式-10-十七烯酸(C17:0)0.2硬脂酸CC18:0)2.1油酸(C18:ln9c)30.3反亞油酸(18:2n6e)5.2亞麻酸(C18:3n3)12.6y-亞麻酸(C18:3n6)0.5花生四烯酸(C20:4n6)4.1順式-ll-二十碳烯酸(C20:l)0.45，8,11,14,17-二十碳五烯酸(C20:5n3)5.7花生四烯酸(C20:4n6)1.4二十一烷酸(C21:0)0.4二十二石友六烯酸(C22:6n3)].4DHA-二十二碳六烯酸(CB:6n3)0.054除了-3脂肪酸以外，微藻可以是諸如生物柴油和生物乙醇的生物燃料的來源。對于根據(jù)本發(fā)明養(yǎng)殖的6個種屬的細(xì)胞脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和碳水化合物含量(DW的。/。)獲得下列的結(jié)果。脂質(zhì)含量對于生物柴油的生產(chǎn)是很重要的，而碳水化合物水平對于生物乙醇的生產(chǎn)是很重要的。22表10:藻類化學(xué)化學(xué)組成(%無灰干重)色素海藻種屬(綱)脂質(zhì)碳水化合物蛋白質(zhì)葉綠素Chl/細(xì)胞(Pg)類胡蘿卜素/葉綠素(g/g)綠球藻(綠藻綱)15-2530-5025-55a+b5-120.21-0.25杜氏藻(綠藻綱)15-2530-6015-50a+b0.5-50.25-10.0微綠球藻(綠藻綱)10-3025-5520-50a+b0.01-0.030.20-0.26微擬球藻(黃綠藻綱)7-3015-4020-600.05-0.120.18-0.24骨條藻(硅藻綱)15-3515-4520-40鏈0.20-0.28融合微藻(綠藻綱)11-2820-5020-50a+b0.8-1.50.23-0.26因此，可見本發(fā)明的方法可用于制備作為諸如生物柴油和生物乙醇的生物燃料的來源的微藻。在收獲骨條藻的同時，發(fā)現(xiàn)它們迅速沉淀而不用離心。根據(jù)本發(fā)明的方法生長的藻類的這種意想不到的特性對藻類的收獲帶來了顯著優(yōu)勢，因為它消除了對許多立方米的培養(yǎng)物進行離心的步驟。這在收獲過程中帶來了顯著的經(jīng)濟節(jié)約。在生長藻類的同時，發(fā)現(xiàn)處理海水以防止污染物的生長是很重要的。發(fā)現(xiàn)在添加藻類之前以及有藻類存在時處理都是很重要的。因此，本發(fā)明的附加方面是從包括微藻的含水培養(yǎng)基中去除污染物，并且尤其是原生動物污染物的方法，所述培養(yǎng)基具有第一pH值，所述方法包括將培養(yǎng)基的pH降低至第二pH值或第二pH值之下持續(xù)一段特定的時間，并且隨后將pH恢復(fù)至第一pH值。在一個實施方案中，第二pH值選自pH3.5、3.0、2.5、2.0、1.5和1.0。在另一個實施方案中，特定的時間選自2、1.5、1.0和0.5小時。在進一步的實施方案中，微藻選自微擬球藻、綠球藻和微綠球藻。23下列是在加入藻類之前在敞池中海水處理的示例性方案。母液次氯酸鈉13%;石克代;危酸鈉0.76M步驟-加入20ppm次氯酸鈉；-在持續(xù)混合的條件下孵育至少1小時；-以1:1的比例將石克代橫u酸鈉加入至次氯酸鈉中；-在持續(xù)混合的條件下孵育至少10min.;-檢驗海水氯濃度以驗證中和作用。下列是在微擬球藻的存在下在敞池中海水處理的示例性方案。氯處理母液次氯酸鈉13%;步驟-60-300個生物體-加入1ppm次氯酸鈉-300-600個生物體-加入2ppm次氯酸鈉->600個生物體-加入3卯m次氯酸鈉*光和熱加速次氯酸鈉的分解；因此，不能在日光下進行處理。*pH越低，具有消毒作用的次氯酸的比例越高；因此，推薦當(dāng)pH在5-6的范圍內(nèi)時進行處理。dH處理母液5MHC1;5MNaOH步驟誦加入HC1至2.5mM的終濃度，使池水的pH至2畫3.5;-孵育1小時；-加入NaOH至2.5mM的終濃度，由此恢復(fù)初始的pH值。本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員將能理解如何通過常規(guī)試驗來改變上述方案以適用于其他的微生物和條件。2權(quán)利要求1.一種生長光合生物的方法，包括向所述光合生物提供來自礦物燃料發(fā)電廠的煙氣，所述氣體通過脫硫作用進行處理。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述煙氣的二氧化碳(C02)濃度增加至從所述發(fā)電廠釋放時的C02濃度之上。3.—種生長光合生物的方法，包括向所述光合生物提供來自礦物燃料發(fā)電廠的煙氣，其中所述煙氣的C02濃度增加至從所述發(fā)電廠釋放時的CCb濃度之上。4.如權(quán)利要求1-3的任意一項所述的方法，其中所述礦物燃料選自煤、石油、天然氣和生物質(zhì)。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述礦物燃料是煤。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述脫硫作用選自濕法凈化、噴霧干燥凈化和干吸附劑噴射。7.如權(quán)利要求2-6任意一項所述的方法，其中所述C02濃度增加的倍數(shù)選自1.5、2、3、4、5和6。8.如權(quán)利要求2-7任意一項所述的方法，其中通過使用低壓初級冷凝罐以從經(jīng)FGD處理的氣流中去除水的方法來增加所述C02濃度。9.如權(quán)利要求2-7任意一項所述的方法，其中使用膜裝置增加所述C02濃度。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述膜裝置是碳分子篩型膜。11.如權(quán)利要求IO所述的方法，其中所述碳分子篩是中空纖維型。12.如權(quán)利要求9-ll任意一項所述的方法，其中通過使用裝有專用活性炭的罐(濾器)的方法來增加所述C02濃度。13.如權(quán)利要求1-6任意一項所述的方法，其中所述煙氣通過用于去除^f充和/或氮氣化物的過濾系統(tǒng)。14.如權(quán)利要求10-13任意一項所述的方法，其中通過使用壓縮機站作為膜裝置的一部分的方法來增加所述C02濃度，所述壓縮機站具有一個或多個控制裝置、閥門、管道、儀器和速度控制設(shè)施。15.如權(quán)利要求2-13任意一項所述的方法，其中通過使用儲氣罐的方法來增加所述C02濃度。16.如權(quán)利要求l-15任意一項所述的方法，其中所述光合生物生長在水體中，并且所述煙氣分散在所述水體中。17.如權(quán)利要求l-16任意一項所述的方法，其中所述水是海水。18.如權(quán)利要求16或17所述的方法，其中充氣裝置用于在所述水體中分散所述煙氣。19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述充氣裝置是多孔的充氣裝置。20.如權(quán)利要求16-19任意一項所述的方法，其中在所述煙氣的所述預(yù)處理過程中收集的冷凝物(液體)與所述煙氣同時分散在所述水體中。21.如權(quán)利要求l-19任意一項所述的方法，其中所述光合生物是微藻。22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述微藻是海洋微藻。23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述海洋微藻選自硅藻門、甲藻門、綠藻門、藍(lán)藻門和黃綠藻門。24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述海洋微藻選自骨條藻、微擬球藻、綠球藻、杜氏藻、微綠球藻和融合微藻。25.—種生產(chǎn)co脂肪酸的方法，包括通過向為(D脂肪酸來源的微藻提供來自礦物燃料發(fā)電廠的煙氣來生長所述微藻。26.如權(quán)利要求25所述的方法，其進一步包括從所述微藻中分離所述co脂肪酸。27.—種生產(chǎn)生物燃料的方法，包括通過向為生物燃料來源的微藻提供來自礦物燃料發(fā)電廠的煙氣來生長所述微藻。28.如權(quán)利要求27所述的方法，其進一步包括從所述微藻中分離所述生物燃料。29.如權(quán)利要求27或28所述的方法，其中所述生物燃料是生物柴油或生物乙醇。30.—種從養(yǎng)殖培養(yǎng)基中收獲微藻的方法，包括使用來自礦物燃料發(fā)電廠的通過脫硫作用分離的煙氣生長所述微藻，使所述微藻沉淀并且收獲所述沉淀的微藻。31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述微藻是骨條藻。32.—種從包括微藻的含水培養(yǎng)基中去除原生動物污染物的方法，所述培養(yǎng)基具有第一pH值，所述方法包括將所述培養(yǎng)基的pH降低至第二pH值或第二pH值之下持續(xù)一段特定的時間，并且隨后將所述pH恢復(fù)至第一pH值。33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述第二pH值選自pH3.5、3.0、2.5、2.0、1.5和1.0。34.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述特定的時間選自2、1.5、1.0和0.5小時。35.如權(quán)利要求32-34任意一項所述的方法，其中所述微藻選自微擬球藻、綠球藻和微綠球藻。全文摘要本發(fā)明提供了一種生長光合生物的方法，該方法包括向該生物提供來自礦物燃料發(fā)電廠的煙氣，該氣體預(yù)先被脫硫處理。煙氣的二氧化碳(CO₂)濃度可增加至從發(fā)電廠釋放時的CO₂濃度之上。本發(fā)明還公開了一種用于生產(chǎn)ω脂肪酸和生物燃料的方法，該方法包括向所述微藻提供來自礦物燃料發(fā)電廠的煙氣。文檔編號B01D53/84GK101547732SQ200880001007公開日2009年9月30日申請日期2008年3月6日優(yōu)先權(quán)日2007年3月8日發(fā)明者赫爾曼·維斯申請人:斯姆生物有限公司