一种基于微藻生物技术从空气中高效捕捉和利用CO2的方法与流程

本发明涉及基于微藻生物质生产的co2减排技术领域，具体涉及微藻培养及co2减排方法，特别是涉及一种利用极端嗜盐碱藻高效固定空气中二氧化碳的技术。

背景技术：

全球气候变暖及其带来的巨大环境问题是人类可持续发展面临和必须解决的一个重大问题，而这主要是由人为大量排放co2造成的温室效应所导致的。因此，co2的减排已经成为社会发展的一个重要方向。针对这个问题，目前已经开发了多种co2减排技术，如生物能结合碳捕捉与封存技术、co2化学吸附减排技术、以及矿物碳化等减排方法。虽然上述技术具有各自的有点，但是由于它们的运行成本和能耗成本太高，目前很难实现产业化应用。

与传统的从高浓度气体源中捕获co2技术相比，直接从空气中进行co2固定和减排的技术具有很大的优势：不需要建设大量的co2收集装置；不需要将co2从释放点运输至固定点；而且空气中的co2随处可得，不受地点的限制，因此该技术具有很大的应用潜力。近些年来，由于具有较高的可行性和反应速率快等优点，基于naoh、koh等强碱的空气co2减排技术得到越来越多的重视，但是该技术需要耗费大量的能量来再生这些化学吸附剂，例如需要加热到900℃才能将co2从碳酸盐解分离出来。另外，由于空气中的co2浓度很低，该方法也需要消耗大量的能量将空气泵进反应系统中，即空气的压缩运输成本很高。

与高能耗的化学解离方法相比，自然界的一些蓝细菌和微藻能够在常温条件下(25-35℃)快速将co2从碳酸盐上解离下来，并能高效利用解离下来的co2用于自身快速的生长。更为重要的是，由于具有较高的生长速率和光合作用效率，以及较高的油脂含量和产率，微藻被认为是用于碳减排和生物质能源生产最有潜力的生物质资源。然而目前该技术的微藻生物质生产成本较高，很难进一步应用，这主要是因为在微藻培养过程中需要人为的提供碳源来支持微藻的高效生产，但该成本很高。虽然有些学者建议直接利用空气中co2来培养微藻，但是空气中的co2浓度很低，不足以支持微藻的高效生长。为了提高该过程的效率，一些研究者通过提高培养ph的方法来加速空气中的co2向培养液的传递速率，但是这些研究得到的微藻生物质产率都很低(小于<0.4gl^-1d^-1)。这是因为虽然增加培养液的ph能够增强co2的传递，但co2在水中的溶解度极低(小于0.013gl^-1)，在光照充足时，该浓度远不足以满足微藻快速生长的需要，而通过吸收空气中二氧化碳来补充，即使在高ph情况下也存在传质限制，难以满足这一需求。因此，仅仅通过调高培养液ph的方法不足以达到高效固定空气中co2和微藻高效培养的目的。

技术实现要素：

为了克服目前技术的不足，本发明提供了一种在极端碱性条件下基于微藻生物技术的从空气中高效捕捉和固定co2的新方法，即在提高培养基ph的同时，在培养基中加入高浓度的碳酸氢盐，形成“碳池”。碳池的重要作用在于解决碳传质和碳利用之间不同步的矛盾。事实上，空气中二氧化碳从气相传递到培养基中速率有限，但该过程一天24小时都在进行，所以此过程供碳的形式是“细水长流”；而微藻对二氧化碳的高效利用仅发生在阳光充足且温度适宜的情况下，碳的利用形式是“短时间内集中消耗”，而细水长流的供碳形式和短时间内集中消耗的用碳形式是存在矛盾的，不匹配的。传统微藻培养过程由于没有碳池高效提供碳源，在阳光充足时，受限于“细水长流”的供碳形式，不能提供与充足光照相匹配的充足碳源，造成阳光能量的浪费，光合作用效率低，微藻生物质生产效率低。

本发明公开的方法是在初始培养基中加入高浓度碳酸氢盐，形成人工“碳池”，提供充足的无机碳，在微藻生长过程中，碳酸氢盐被解离成二氧化碳和氢氧根离子，二氧化碳被微藻固定为生物质，而氢氧根离子造成的高ph可以提高空气中二氧化碳流入培养基中的传质速率，因此，只有同时具备了高ph和高浓度碳酸氢盐的系统，才能高效从空气中吸收二氧化碳，而且高效地利用二氧化碳，实现微藻的高效生长。

在本技术公开之前，现有技术仅提高培养基ph，虽然可以增加二氧化碳传质，但在阳光充足、温度适宜时，能实时提供的碳源仍然是有限的，所以其生物质生产效率普遍偏低。当然，现有技术中也有利用碳酸氢盐提供碳源为微藻生长高效供碳的，但其消耗的是碳酸氢盐中所含有的二氧化碳，无法利用空气中的低浓度二氧化碳进行补充，其培养基中碳酸氢盐的成本昂贵，最终造成微藻培养成本过高。虽然现有技术中也有利用高浓度二氧化碳对碳酸氢盐培养微藻的系统进行碳源补充的，但高浓度二氧化碳的纯化和运输等成本均很高，且需要建设成本高昂的管道系统，因此所生产微藻成本很高。相比之下，本发明所公开的技术利用空气中低浓度二氧化碳对所消耗的碳源进行补充，不需要建设复杂的二氧化碳运输管道，具有更好的经济性。

由于空气中二氧化碳浓度很低，其高效吸收存在很大技术挑战。为解决此问题，本发明所利用的微藻培养基是高ph值的碱性溶液。在ph高于10.0的环境下，才可以高效快速的从空气中吸收低浓度的co2，从而加快co2的传质速率。而吸收的co2可以和溶液中的氢氧根反应并生成能被微藻利用的高浓度碳酸盐，即形成一个可以为藻提供充足碳源的碳池。更为重要的是该碳池在有光的时候可以为微藻提供充足的碳源；而在没有光照的时候，微藻利用碳源产生的碱液可以重复吸收co2，从而储备和补充由于微藻光合作用而消耗的碳源。该过程不仅充分利用了碱性吸收co2的高效性和微藻从碳酸化合物解离co2的低能耗的优势，而且该过程中的晚上碱液吸收co2和白天微藻解离固定co2的时间分配与微藻的生长周期规律形成了完美的时间契合。

在同时满足高ph(>10.0)和高碳酸氢盐浓度环境下，一般的藻种难以生存，更不用说高效生长。因此，本发明所公开的技术中利用了在此极端环境中仍然能够高效生长的微藻。例如，本发明所公开的螺旋藻种可以在ph高到12.0的环境下，仍然可以达到0.25d^-1的比生长速率。

现有技术通过提高培养基ph来提高空气中二氧化碳的吸收效率，即便如此，此过程中供碳的速率仍然是“细水长流”(即从空气中吸收二氧化碳速率过慢)，在光照充足时仍然难以满足微藻高效生长时对碳的消耗，为解决此矛盾，本发明公开的技术在提高ph的同时在培养基中加入高浓度的碳酸氢盐，形成碳池，以满足微藻高效生长时的碳需求。微藻在白天高效生长之后，形成更高的ph环境，提高空气中二氧化碳的吸收速率，在没有光照的黑夜为碳池补充碳源，为下一个光照周期储备碳源，通过这种方法，解决了现有技术不能解决的问题，即“细水长流”的供碳和短时间内集中消耗的用碳之间的显著矛盾。该微藻培养过程日夜不停吸收空气中co2，为在白天光照充足时微藻的高效生长提供充足碳源。

更为重要的是，本发明过程空气压缩运输的能量可完全由自然能量提供。例如，本发明公开的方法中，利用波浪能压缩空气对培养系统进行通气，以解决空气中低浓度二氧化碳吸收需要在培养基中大量通入空气所需能耗巨大的问题。因此，本发明可同时降低微藻的生物质生产成本和co2固定成本。

具体的，本发明的技术方案如下：

一种基于微藻生物技术从空气中高效捕捉和利用co2的方法，包括如下步骤：

将微藻培养基装入微藻培养系统中，再将微藻接种到所述培养基中，并向培养系统中通入空气，在光暗交替模式下进行微藻培养；

其中，所述微藻培养基含有至少0.01moll^-1的碳酸氢盐；

所述微藻培养过程中ph为10.0以上。

所述微藻培养过程具有日夜交替或光照/黑暗周期。

根据上文技术方案，所述微藻培养过程中ph范围为10.0-12.5，优选ph范围为10.0-12.0。

根据上文技术方案，所述培养基中碳酸氢盐浓度为0.1-0.5moll^-1，优选浓度为0.2-0.4moll^-1。

根据上文技术方案，所述的微藻藻种为嗜盐碱藻种，包括螺旋藻(spirulinasp)、念珠藻(nostocsp)、杜氏盐藻(dunaliellasp)、超嗜盐杆藻(euhalothecesp)、富油新绿藻(neochlorisoleoabundans)、微拟球藻(nannochloropsissp)、微绿球藻(nannochlorissp)、胶网藻等(trebouxiophytesp)、细鞘丝藻(leptolyngbyasp.)中的至少一种。

根据上文技术方案，微藻生物质中所固定的无机碳至少50％以上是来自于空气中的二氧化碳，优选为100％。

根据上文技术方案，所培养微藻在同时达到上述的高ph和上述的高碳酸氢盐浓度环境下比生长速率至少为0.25d^-1。

根据上文技术方案，所述的微藻培养系统均安装有通气装置，用于整个或部分培养液的通气；所述的微藻培养系统为开放式培养池、鼓泡式光生物反应器、平板式光生物反应器、管道式反应器或漂浮式微藻培养系统。

根据上文技术方案，所述的漂浮式微藻培养系统为具有通气装置的微藻培养系统，包括培养微藻的光生物反应器(漂浮式光生物反应器)和空气压缩装置，所述培养微藻的光生物反应器和空气压缩装置二者通过压缩空气管道相连接，以实现微藻培养系统的空气中二氧化碳供给。

根据上文技术方案，所述的通气装置或空气压缩装置为波浪能驱动空气压缩装置。

根据上文技术方案，所述的波浪能驱动空气压缩装置，其装置中包括高压气体室、结构平台、t型结构手臂和浮球，所述结构平台上设有高压气体室和t型结构手臂，所述t型结构手臂顶部的一端位于高压气体室的上方，所述t型结构手臂顶部的另一端位于浮球的上方。

根据上文技术方案，所述的高压气体室，其上端开口，为气体入口，内部设有弹簧和活塞组件，所述活塞组件的一端连接有绳子的一端，所述活塞组件的另一端固定连接有弹簧的一端，所述弹簧的另一端与高压气体室的底部固定连接；

所述高压气体室的底部设有气体出口，所述气体出口与压缩空气管道相连通，所述气体出口内设有单向阀。

根据上文技术方案，所述活塞组件由活塞和橡皮碗构成，所述活塞与橡皮碗固定连接；所述活塞连接有绳子，所述橡皮碗与弹簧固定连接；

所述t型结构手臂顶部的两端设置有滑轮，所述绳子的另一端经过滑轮与浮球连接；

根据上文技术方案，所述微藻培养的光暗循环模式可以是自然的光暗交替模式和基于人工光源的光暗交替模式，或者是自然光暗交替模式外加人工光源的补光。

根据上文技术方案，所述的人工光暗交替模式下24小时内光照时间为6-18小时，优选为12-18小时。如所述的人工光暗交替模式的光暗时间的比例可以为6/18小时、8/16小时、10/14小时、12/12小时，或16/8小时。

与传统的co2固定方法相比，本发明具有以下益处:

(1)在使用较高ph的同时，本发明在初始培养基中添加高浓度的碳酸氢盐，其能够在高效吸收co2之后维持一个较高的无机碳浓度，而高浓度的无机碳可以保证微藻高效的生长，这是其它发明所没有的(图1)；

(2)本方法中co2的固定和消耗可以和微藻的培养形成一个完整的闭环，即微藻白天消耗碳源产生的高ph可以在夜晚吸收co2形成一个含有高浓度无机碳的碳池，从而在白天为微藻的高效生长提供一个充足的碳源；更为重要的是，微藻在培养过程中消耗的碳源可100％来自空气，而不是添加的初始碳源，从降低了微藻培养的碳成本(图1)；

(3)本方法可以在由可再生能量驱动的微藻培养系统中使用，如漂浮式光生物反应器，而该反应器的驱动及其空气的压缩运输完全可以由波浪能驱动(图6)。因此，本方法可以大大降低微藻的生产成本和co2的固定成本。

(4)本发明在利用高碱度和高ph环境来加速空气中co2吸收和存储的同时，co2从吸收剂上的解离是由微藻在常温环境下完成的，避免了传统化学方法中高能耗的投入，降低了能耗成本(图1)。

附图说明

图1为构建高碱度和高ph的人工碳池用于微藻培养和碳减排的示意图；

图2为连续光照下碳池对螺旋藻生长的影响；其中a:细胞浓度，b:培养液的ph；

图3为不同初始ph值的人工碳池对微藻生长和碳固定的影响；其中a:细胞浓度，b:培养液的ph，c:培养液中溶解的总无机碳浓度；

图4为不同碱度对微藻生长和碳固定的影响；其中a:细胞浓度，b:培养液的ph，c:培养液中溶解的无机碳浓度；

图5为不同碱度对微藻生物质从空气中固定co2效率的影响；

图6为基于漂浮式微藻培养系统驱动微藻从空气中捕获co2的结构示意图；

图7为波浪能驱动的空气压缩装置的结构示意图；

图8为带有波浪能驱动空气压缩装置的漂浮微藻培养系统室外培养微藻

图中：1-微藻的光反应系统；2-由波浪能驱动的空气压缩装置；3-压缩空气管道；4-高压气体室；5-结构平台；6-结构手臂；7-浮球；8-带有向下凹的橡皮碗的活塞；9-可往复伸缩弹簧；10-绳子；11-固定滑轮；12-带有单项气体阀门的高压气体出口。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述内容仅仅是对本申请要求保护的范围的示例性说明，本领域技术人员可以根据所公开的内容对本申请的发明做出多种改变和修饰，而其也应当属于本申请要求保护的范围之中。

实施例1连续光照下碳池对源螺旋藻生长的影响

首先配制如下不含无机碳的培养基：2.5gl^-1nano3，1.0gl^-1nacl，0.04gl^-1cacl·2h2o，1.0gl^-1k2so4，0.5gl^-1k2hpo4，0.2gl^-1mgso4·7h2o，0.01gl^-1feso4·7h2o，1.979gl^-1mocl2·4h2o，3.092gl^-1h3bo3，0.484gl^-1namo4·2h2o，0.23gl^-1znso4·7h2o，0.183gl^-1navo3，0.048gl^-1cocl2·6h2o，0.2gl^-1cuso4·5h2o。按照摩尔比1:1的nahco3–na2co3比例，向上述不含无机碳的培养基加入总计0.3moll^-1无机碳，则获得初始ph分别为10.0的培养基。作为对照，向上述不含无机碳的培养基中加入0.3moll^-1氯化钠制备含有相同盐度的不含无机碳的培养基

分别将上述含有无机碳和不含有无机碳的600ml培养基注入到高30cm、直径5.0cm、鼓泡式光生物反应器中，并以100mll^-1的速率鼓入空气。作为对照，向另一个含有无机碳的培养基的反应器中的通入去除co2的空气，通气速率不变。

最后按照0.189gl^-1的密度接入螺旋藻，并按照如下培养条件进行微藻的培养：温度设置为25℃，并用白炽灯提供连续光照，光强设置为188.7μmol.m^-2·s^-1的光照，培养时间为5天。

如图2a所示，在含有无机碳并通入空气的实验组获得的细胞密度最大，为2.01±0.04gl^-1。该密度远远大于不含有无机碳并通入空气的实验组中获得最大细胞密度(0.59±0.01gl^-1)。但与含有无机碳并通入空气的实验组，含有无机碳的但通入去除co2的空气的对照组的细胞密度只有1.53±0.04gl^-1。这是因为在较高的ph环境下(如图2b所示)，含有无机碳并通入空气的实验组能够吸收通入空气中的co2并用于微藻的生长，但是其对照组通入的是不含有co2的空气，因此其不能补充碳源，从而获得相对较低的细胞密度。但是这两组的细胞密度在最后阶段都减少了，其中含有无机碳并通入空气组的细胞密度由2.01gl^-1to降至1.90gl^-1，而含有无机碳的但通入去除co2的空气的对照组的细胞密度由1.53gl^-1降至1.10gl^-1，这主要由于其较高的ph导致的抑制作用。如图2b所示，含有无机碳并通入空气组和含有无机碳的但通入去除co2的空气的对照组的最高ph都高达12.4，而不含有无机碳实验组的最高ph只有10.1。综上所述，本发明所述的由碳酸氢盐构成的碳池可以为微藻提供充足的碳源用于其高效生长，而且该碳池在极高ph下还能吸收空气中的co2并用于微藻的生长。但是在连续光照条件下，其吸收空气中co2的速率是小于微藻的碳消耗速率，导致培养液ph较高，并抑制微藻的生长。

实施例2不同初始ph值对螺旋藻生长及其固碳的影响

首先配制如实施例1所述的不含无机碳的培养基，然后按照摩尔比1:1，1:4，1:9的nahco3–na2co3比例，向上述不含无机碳的培养基加入总计0.3moll^-1无机碳，分别得到初始ph分别为10.0、10.5和11.0的培养基。

分别将上述初始ph为10.0、10.5和11.0的600ml培养基注入到高30cm、直径5.0cm、鼓泡式光生物反应器中，并以100mll^-1的速率鼓入空气。作为对照，向另一个含有初始ph为10.0的培养基的反应器中的通入去除co2的空气，通气速率不变。

最后按照0.232gl^-1的密度接入螺旋藻，并按照如下培养条件进行微藻的培养：温度设置为25℃，并用白炽灯提供光暗循环频率为12小时：12小时的光暗交替的不连续光照，光强设置为188.7μmol·m^-2·s^-1的光照，培养时间为5天。培养结束后计算微藻的生物质产率(pdiu)和co2固定效率(co2fixationrate)以及溶液的co2吸收速率(co2absorptionrate)，它们的计算公式分别如公式(1)、(2)、(3)所示：

co2fixationrate(gl^-1d^-1)＝1.83*pdiu(2)

co2absorptionrate(gl^-1d^-1)＝44*(dict2-dict1)(3)

其中，dcw1、dcw2分别是时间t1和t2下微藻生物质浓度，dict1、dict2分别是时间t1和t2下溶液中的无机碳浓度。

如图3a所示，初始ph对螺旋藻的生长和碳固定有着显著的影响。结果显示，该株藻在初始ph10.0和10.5中能够很好的生长，其最大的生物质浓度是在初始ph10.0的培养条件下获得，为3.45±0.08gl^-1，而最大的生长速率是在初始ph10.5的培养条件下获得的，为1.00gl^-1d^-1，其相应的最大co2固定速率为1.83gl^-1d^-1。这三组(ph10.0、10.5和11)的比生长速率分别是0.48±0.02，0.50±0.01，和0.25±0.07d^-1，而最大的co2吸收速率分别为0.398、0.311、0.345gl^-1d^-1。

图3b和图3c分别为培养过程中ph和培养基中无机碳的变化，其中通入含有含co2空气的实验组表现为上升和下降的交替变化趋势，其中ph和无机碳在光照时间分别是上升和下降的(见图3b和图3c)，这是因为微藻在光照时间消耗无机碳而导致的无机碳减少和ph升高，而在黑暗时间而ph和无机碳在光照时间分别是下降和上升的(见图3b和图3c)，这是因为本发明方法的高碱性环境可以吸收空气中的co2，用以补充在光照时间中消耗的无机碳，并调节培养液的ph。与通入含co2空气的实验组相比，通入不含co2空气的对照组ph和培养基中无机碳的变化只有一个趋势，其中ph是一直上升的，而无机碳是一直下降的，其中记录的最大ph高达12.8，并抑制了微藻的生长。综上所述，本方法在光暗交替的培养条件下可以高效捕捉空气中的co2来支持微藻的高效生长，且不会导致连续光照条件下利用碳酸氢盐培养微藻时所存在的ph抑制和利用空气培养微藻存在的碳源不足问题。

实施例3初始碳酸氢盐浓度对微藻培养和co2固定效率影响的实施例

首先配制如实施例1所述的不含无机碳的培养基，然后按照摩尔比1:1的nahco3–na2co3比例，向上述不含无机碳的培养基分别加入总计0.1、0.3和0.5moll^-1的无机碳，分别得到初始碳源浓度分别为0.1、0.3和0.5moll^-1且初始ph均为10.0的培养基。

最后按照0.223gl^-1的密度接入螺旋藻，并按照实施例1所述的培养方法和培养条件来培养微藻，其中通入的空气为正常的空气，并没有去除其中的co2。培养时间设置为12天。

如图4a所示，在初始碳源浓度对微藻生长有着显著的影响，其中该株藻最适的初始碳源浓度为0.3moll^-1，在该条件下获得的最大生物质浓度和12天的平均生物质产率分别为3.45±0.08gl^-1、0.575gl^-1d^-1。说明在此浓度下的碳酸氢盐可以为微藻生长更及时地提供碳源，更好地缓冲ph，而对微藻生长不会引起抑制。

但是含有0.5molgl^-1初始碳源浓度的培养基从空气中捕获co2的能力最强，为0.810gl^-1d^-1，而含有0.1和0.3moll^-1初始碳源浓度的培养基分别只有0.191、0.398gl^-1d^-1(由图3b计算所得)。

图5为不同初始碳源浓度对从空气中固定co2效率的影响。结果显示，在0.1molgl^-1初始碳源浓度的培养条件下，培养的微藻生物质的碳从空气中获取的效率为49.7±4.3％至118.3±3.2％，而在0.3moll^-1和0.5moll^-1初始碳源浓度的培养条件下分别为31.7±0.79％至107.5±0.41％、20.4±0.38％至101.6±0.55％。100％的获取效率意味着微藻的碳是全部来源于空气，且超过100％的部分表示空气的co2被碳酸盐吸收并保存在培养基中。综上所述，本方法中微藻生物质的碳可以全部从空气中获得，而并不是传统的培养方法中是从初始添加的碳源中获得的，即本方法可以高效利用空气中的co2来支持微藻的快速生长。

实施例4带有波浪能驱动空气压缩装置的漂浮式微藻培养系统

如图6和图7所示，该漂浮式微藻培养系统包含培养微藻的光反应系统1和由波浪能驱动的空气压缩装置2，其中光反应系统1为漂浮式反应器，已在专利cn201510902503a公开，光反应系统1中铺设有压缩空气管道3，通过压缩空气管道3与由波浪能驱动的空气压缩装置2的位于高压气体室4的底部带有单项气体阀门的高压气体出口12相连接。由波浪能驱动的空气压缩装置2主要由高压气体室4、结构平台5、t型结构手臂6和浮球7三部分组成。结构平台5上设有高压气体室4和t型结构手臂6，所述t型结构手臂6顶部的一端位于高压气体室4的上方，所述t型结构手臂6顶部的另一端位于浮球7的上方。高压气体室4的上端开口，为气体入口，高压气体室4内部包含活塞组件和可往复伸缩弹簧9，活塞组件的一端连接有绳子10的一端，所述活塞组件的另一端固定连接有弹簧9的一端，所述弹簧9的另一端与高压气体室4的底部固定连接；所述活塞组件由活塞和可向下凹和向上凸的橡皮碗构成，所述活塞与橡皮碗固定连接，即为带有向下凹的橡皮碗的活塞8；所述活塞连接有绳子10，所述橡皮碗与弹簧9固定连接；所述t型结构手臂6顶部的两端设置有固定滑轮11，所述绳子10的一端连接有活塞8，所述绳子8的另一端经过固定滑轮11与浮球7连接；弹簧9通过连接绳子10经过结构手臂6的固定滑轮11与漂浮在水面上的浮球7连接。该由波浪能驱动的空气压缩装置的工作原理如下所述：在海浪退去的时候，活塞8在浮球的重力作用下向上运动，导致其下方的空气体积增大，压强减小，活塞8上方的空气就从橡皮碗四周挤到下方。在海浪上涨的时候，活塞8在弹簧9回复拉力的作用下向下运动，导致其下方空气体积缩小，压强增大，使橡皮碗紧抵着高压气体室内壁不让空气漏到活塞上方，继续向下压活塞，从而形成高压气体，实现向养微藻的光反应系统1中鼓入高压气体的目的。该过程在海浪的作用下可重复实现养微藻的光反应系统1鼓入空气。本实施例中制作了一个尺寸长宽高分别为5×5×1米的带有波浪能驱动空气压缩装置的漂浮式微藻培养系统，其中微藻光培养系统1为封闭式光培养系统，其长宽高分别为4×4×0.8米。空气压缩装置2为圆柱形，其直径和高为别为0.5米和1米，建造数量为3。

实施例5利用带有波浪能驱动空气压缩装置的漂浮微藻培养系统室外培养微藻的实例

首先配制实施例1所述的初始ph为10.0和碳源浓度为0.3moll^-1的培养基，然后接种螺旋藻，接种后的螺旋藻密度为0.1gl^-1。将上述接种了螺旋藻的培养基注入到实施例4所制作的微藻光培养系统1中，接种体积为2000l，其对应的培养液层厚度即为10厘米。将反应器锚定在辽宁省大连市黑石礁黄海(38°87′n，121°55′e)海域，且温度和光照不做任何处理，均是自然条件，昼夜交替培养8天。

如图8所示，漂浮培养系统的微藻最终生物量达到2.05gl^-1，其平均单位面积产率高达19.5gm^-2d^-1。另外，培养液的ph仍然是往复式上升下降的(见图8)，说明该方法可以高效的利用空气中的co2来培养微藻，且微藻生物质中的碳可以全部来自于空气中的co2。由此可知，本实施例的反应器能够利用波浪能来压缩空气，并为微藻光系统中提供碳源来保证微藻的高效生长。