基于內置光纖/導光管反應器的微藻固碳減排研究

夏 奡 ，任柯欣 ，張敬苗 ，黃 云 ，朱賢青 ，朱 恂 ，廖 強

（1.重慶大學 低品位能源利用技術及系統教育部重點實驗室, 重慶 400044；2.重慶大學 工程熱物理研究所, 重慶 400044）

0 引 言

2021 年中國CO2排放量達到119 億t，其中燃煤CO2排放量超57 億t，約占總排放量的48.4%[1]。燃煤電廠排放的煙氣中含有10%～20% 的CO2，是主要的碳排放源[2]。碳捕集利用與封存技術（CCUS）可有效減排煙氣中的CO2，可為我國實現雙碳目標作出重要貢獻。目前碳捕集方法多樣，如化學吸收、固體吸脫附、膜吸收分離等[3-4]。微藻生長周期短、適應能力強、分布廣，固碳效率遠超其他陸地植物。微藻固碳能夠同時對CO2進行捕集與利用，實現碳減排并生產高附加值產品[5]，極具發展潛力。

微藻細胞通過色素捕獲光能進行光合作用，固定CO2生成有機物以供細胞自身生長利用[6]。目前，微藻的規模化培養常使用開放式跑道池反應器，其往往需要巨大的占地面積以使微藻獲得充分光照[7]。而封閉式光生物反應器占地面積小，可為微藻提供穩定的生長環境，其微藻固碳效率顯著高于開放式反應器[8]。KRUJATZ 等[9]和COLLESELLI 等[10]利用光學仿真軟件量化反應器內光分布，發現外置光源僅有部分光能進入反應器內，且光照強度在藻液內快速衰減，使得遠離光源區域形成暗區，即該區域內的微藻受光嚴重不足。因此，光傳輸是光生物反應器內微藻生長固碳的重要限制因素。通過增強光能輸入可提高反應器內遠離光源區域的光強，但過高的光能輸入會使反應器內近光源區域光強過高，抑制微藻生長[11]。……