Получение бионефти методом гидротермального сжижения из биомассы Arthrospira platensis, выращенной при высокой концентрации CO2 (по материалам кандидатской диссертации)

11.06.2024

Докладчик(и):  Рындин Кирилл Георгиевич
Дата, время проведения:  Четверг, 13 июня, 15:00
Адрес:  семинар пройдет в формате видеоконференции


Подключиться к конференции
https://conf.jiht.ru/rooms/evg-6vm-ap7-r1f/join
Рекомендуется использовать браузер Chrome

АннотацияЗадачи декарбонизации энергетики диктуют необходимость поиска способов сокращения выбросов парниковых газов в окружающую среду, в том числе, утилизации углекислого газа, образующегося на объектах энергетики. В качестве одного из перспективных способов рассматривается поглощение СО₂ биотой, причем не только наземными растениями, но и водными организмами, в том числе специально выращиваемыми микроводорослями. В данной работе предлагается способ для утилизации СО₂ путем культивирования микроводорослей Arthrospira platensis при повышенных концентрациях СО₂, а полученную биомассу микроводорослей предлагается перерабатывать в бионефть методом гидротермального сжижения.

В работе решались следующие основные задачи:

1. Культивирование микроводорослей Arthrospira platensis при высоких концентрациях CO₂ (соответствующих концентрациям в дымовых газах): исследование возможности культивирования и эффективности биофиксации CO₂.
2. Исследование влияния температуры на выход и свойства бионефти, получаемой из биомассы Arthrospira platensis.
3. Исследование влияния концентрации CO₂ в процессе культивирования микроводорослей Arthrospira platensis на выход и свойства бионефти, получаемой методом гидротермального сжижения.

Культивирование микроводорослей Arthrospira platensis проводилось в фотобиореакторе объемом 100 л, помещенным в закрытую камеру объемом 12 м³, в которой создавалась газо-воздушная смесь с заданной концентрацией СО₂. Было проведено две серии экспериментов: последовательное культивирование микроводорослей Arthrospira platensis с повышением каждые 15 дней концентрации СО₂: 1, 5, 9 об. % соответственно; культивирование микроводорослей Arthrospira platensis в полунепрерывном режиме в течение 42 суток при концентрации СО₂ 6 об. %. Показано, что Arthrospira platensis успешно адаптируется к высоким концентрациям СО2, соответствующим концентрации СО2 в дымовых газах (6-8 об. %). Определены значения скорости роста биомассы Arthrospira platensis при высоких концентрациях СО₂. Установлена эффективность поглощения СО₂ микроводорослями Arthrospira platensis.

Для определения оптимальной температуры проведения гидротермального сжижения сначала были проведены эксперименты по гидротермальному сжижению Arthrospira platensis, культивированной при атмосферной концентрации СО₂, при различных температурах в интервале 240-330 °С. Установлено, что с увеличением температуры выход бионефти увеличивается, содержание углерода увеличивается, а содержание кислорода уменьшается. По результатам данной серии экспериментов была выбрана оптимальная для проведения процесса гидротермального сжижения биомассы Arthrospira platensis температура.

Далее было проведено исследование процесса гидротермального сжижения Arthrospira platensis, культивированной при различных концентрациях СО₂: 1, 5, 6, 8 об. %. Для полученной бионефти были проведены следующие анализы: CHNS, ТГА, ИК, ГХ-МС. Результаты исследования химического состава бионефти установили наличие в бионефти алканов, алкенов, ароматических соединений, спиртов, фенолов, кетонов, сложных эфиров, аминов, амидов. Установлено, что при увеличении начальной концентрации СО₂ при культивировании микроводорослей уменьшается выход бионефти; увеличивается содержание углерода; уменьшается содержание бензиновой и керосиновых фракций бионефти; увеличивается содержание длинноцепочечных углеводородов и кислородсодержащих органических соединений; уменьшается содержание азотсодержащих соединений.

Возврат к списку