带气候地区减少空气中二氧化碳的方法，该 方法包括:提供本发明所述的光生物反应器系统，还包括输送空气到所述生物反应器系统， 温度控制系统。本发明所述减少二氧化碳来净化空气的方法包括维持微藻培养基浓度在 1000000-1500000cells/mL，温度在15-30°C，调节所述培养基的温度使之与理想工作温度 一致，将要处理的空气以0.1-2. OL/min的流速输入所述培养基，将具有降低的二氧化碳浓 度的净化气体排出所述光生物反应器系统，并且选择性地收集培养基在光合作用期间产生 的任何生物质。
[0029] 图3示出了所述光生物反应器的另一个实施例，其中，反应器槽310为管状并用于 室外空气净化的应用。所述反应器槽的直径与高度的比值(径长比）为1:5到1:10。本发明中 所述反应器槽的材料可以是玻璃，丙烯酸塑料，聚丙烯塑料或者本领域中任何其他透明材 料。在一个实施例中，包括六个管状反应器槽的序列被垂直对齐放置来净化空气。进气口 320安装在每个反应器槽的底部用于输送空气进入所述微藻培养基，若干个喷洒器或者本 领域中常用的任何其他分散装置被用于将穿过所述反应器槽进行处理的空气平均分散。出 气口 330安装在所述反应器槽的顶部。所述光生物反应器系统还包括多个传感器用于监测 所述反应器槽中温度，湿度，气体流速，光强度，和进气口和出气口 C02浓度，并用相应的控 制方法将气体流速维持在理想的范围，以此在亚热带至温带气候中高效地去除二氧化碳。 在本实施例中，自然太阳光被作为光照的光源，该生物反应器系统的温度等于亚热带至温 带气候中的环境温度。
[0030] 本发明还提供一种用于在亚热带至温带气候地区减少空气中二氧化碳的方法，该 方法包括:提供本发明所述的光生物反应器系统，还包括输送空气到所述生物反应器系统， 平均分散进入所述光生物反应器系统的空气。本发明所述减少二氧化碳来净化空气的方法 包括维持微藻培养基浓度在1000000-1500000cells/mL，将要处理的空气以l-20L/min的流 速输入所述培养基，将比进气二氧化碳浓度降低的净化气体排出所述光生物反应器系统， 并且选择性地收集培养基在光合作用期间产生的任何生物质。
[0031] 所述光生物反应器系统说明了在亚热带至温度气候地区高效地二氧化碳净化。对 微藻种类，培养基浓度，温度，气体流速和光强度进行选择，用于在亚热带至温带气候地区 进行高效地二氧化碳净化。这些地区具有高温、潮湿的夏季和通常温和的冬季。具体地说， 这些地区月平均气温在15°c到30°C之间。本发明的光生物反应器系统为东南亚进行高效的 二氧化碳净化而设计。本发明的光生物反应器系统为香港或者类似气候的地区进行高效的 二氧化碳净化而设计。
[0032] 下面给出三个示例来演示本发明在香港利用微藻来进行空气进化的操作，其能够 显著地降低空气中的C02的浓度。
[0033] 示例 1
[0034] 实施图1所示本发明的实施例来净化C02污染的空气。反应器为带有一个单一的分 隔部的板状反应器。所述反应器的容量为4L。所述反应器在室内工作。在经修饰的BBM中小 球藻(Chlorella sp)的初始浓度为1200000个微藻细胞/ml基质。反应器槽的温度为30°C。 LED装置的持续光照强度为^Oymol/ViT1.工作的周期为两周。进气口的⑶2浓度为490ppm， 流速为1000ml /mi η。24小时之后，出气口的C〇2浓度的测量值为146ppm，消耗了 70 %的C〇2。所 述反应器在两周的工作周期中，可以保持超过70%的C02消耗量。图4中的曲线图显示了在 两周工作期内C0 2的消耗性能。
[0035] 示例 2
[0036] 实施图2所示的本发明实施例来净化C02污染的空气。反应器为容量为1000ml的管 状反应器。反应器的直径和高度的比值为1:10。所述反应器在室内工作。经修饰的BBM中小 球藻的初始浓度为1200000个微藻细胞/ml基质。反应槽的温度为30°C 1ED装置的持续光照 强度为400ymol/m2s-、进气口的C02浓度为450ppm，流速为1000ml/miru24小时之后，出气口 C02浓度的测量值为90ppm，消耗了超过80%的C02。所述反应器在250个小时的工作时间中， 可以维持80%以上的C0 2消耗量。图5中的曲线显示了两周工作期内C02的消耗性能。
[0037] 示例3
[0038]实施图3所示的本发明实施例来净化C02污染的空气。反应器为容量为100L的管状 反应器。反应器的直径和高度的比值为1:5。六个反应器被放置在一排。所述反应器被放置 在室外工作。经修饰的BBM中小球藻的初始浓度为1200000个微藻细胞/ml基质。太阳光为所 述培养基提供自然光照。进气口的⑶2浓度为400ppm，流速为10L/min。经过72小时，出气口 的⑶2浓度测量值为45ppm，消耗了超过80 %的C02。所述反应器在18天的工作时间内可以维 持80%以上的C02消耗量，在30天的工作时间内，可以维持40%的C0 2消耗量。图6中的曲线显 示了 一个月的工作时间内C02的消耗性能。
[0039]以上是对本发明的发明目的描述，这并不是本发明的所有内容或者本发明并不限 于所公开的明确形式。对于本发明的各种修改和变形对于本领域技术人员都是显而易见 的。
[0040]选择并描述的实施例是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并使本领域其 他技术人员理解本发明并适用于各种实施例和根据特定使用环境所做的修改。其意图在于 通过以下权利要求书及其等同物来限定发明的范围。 附录 布氏培养基 布氏A
上述布氏A，布氏B和布氏C经稀释100倍后作为工作的溶液。痕量培养液 痕量1(碱件EDTA)
痕量1，痕量2,痕量3和痕量4稀释1000倍后作为工作的溶液。
【主权项】
1. 一种用于减少亚热带至温带气候地区空气中的二氧化碳的光生物反应器系统，包 括： 反应器槽，用于容纳包括小球藻种的培养基； 进气口，用于向所述系统输入空气； 气栗，用于控制所述空气的流速； 气压控制器，用于控制所述空气的气压； 喷洒器，用于将所述空气以小气泡的形式输送到所述培养基； 温度控制器，用于检测所述培养基的温度和调节所述培养基的温度至理想温度； 多个c〇2浓度感应器，用于监测c〇2的浓度； 光强度控制器，用于感知和控制光照强度；pH计，用于监测所述培养基的pH值； 相对湿度感应器，用于监测所述空气的相对湿度;和 出气口，用于将具有降低二氧化碳浓度的净化气体排出系统。2. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地区为东南亚或者香港。3. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述小球藻包括小球藻(Chlorellasp)， 蛋白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)，普通小球藻(Chlorellavulgaris)或者其组合。4. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述培养基为布氏培养基。5. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反应器槽为平板型。6. 根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述反应器槽被多个用来形成多个内部流 型的分隔部分隔。7. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反应器槽为管状。8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述反应器槽的直径与高度的比值为1:5 到1:10〇9. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，多个反应器槽被排成竖直的列。10. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述C02浓度感应器包括至少一个C02进口 浓度感应器和至少一个C02出口浓度感应器。11. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述培养基的pH值为7到9。12. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反应器槽的材料为玻璃，丙烯酸塑料 或者聚丙烯酸塑料。13. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述空气的流速为0.1L/min到20L/min。14. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述培养基的温度为15°C到30°C。15. 根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光照强度为δΟμ molπιΛ^ΡΠ)到500μ molm-2s-ipPFD。16. -种利用权利要求1所述的系统减少亚热带至温带气候地区的空气中的二氧化碳 的方法，包括： 通过进气口输送空气进入所述系统； 调节培养基的温度至理想工作温度； 以设定的强度为所述培养基提供光照； 在预设流速下以小气泡的形式输送所述空气进入到所述培养基； 从出气口得到净化空气;和 在预设的周期后将所述培养基的浓度稀释到初始浓度。17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括收集光合过程中产生的生物质。18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述地区为东南亚或者香港。19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，小球藻包括小球藻(Chlorellasp)，蛋 白核小球藻(Chlorellapyrenoidosa)，普通小球藻(Chlorellavulgaris)或者其组合。20. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述培养基为布氏培养基。21. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述预设的周期为两周。
【专利摘要】本发明涉及用于空气净化的光生物反应器系统。本发明提供一种用于降低亚热带至温带气候地区的空气中的二氧化碳浓度的系统以及使用该系统来降低二氧化碳浓度的方法。
【IPC分类】C12R1/89, C12M1/38, C12M1/04, C12M1/34, C12M1/36
【公开号】CN105483001
【申请号】CN201510946118
【发明人】刘若天, 姜乐恒, 卢轼浚, 乔纳森·克里斯蒂安图
【申请人】纳米及先进材料研发院有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月16日