生长光合生物的方法

专利名称：：生长光合生物的方法
技术领域：
：本发明涉及光合生物对来自发电站的烟气中的C02的生物转化。
背景技术：
：近期以及未来都最为关注的环境问题之一是大气温室气体，尤其是二氧化碳(C02)的大幅增加。自工业革命以来大气C02浓度一直在稳定地增加。已经被广泛公认的是大气CCb浓度从1959年的315卯m增加至2001年的30ppm,而在工业革命之前大气C02浓度为大约280ppm。据报道造成全球变暖的温室效应一半是由不断增加的C02浓度引起的。尽管与自然循环中交换的C02量相比，人为C02排放很小，但大气中C02的长寿命(50-200年)和天然C02固定(sequestration)过程的慢速率之间的差异导致C02在大气中的积聚。IPCC(政府间气候变化专门委员会)认为"平衡证据表明人类对全球气候的影响是可辨识的"。因此，必须开发出费用低廉的C02管理方案以抑制其排放。烟气。在过去二十年中，在寻找减少排放至大气的气体中C02量的方法方面已投资进行了大量研究。所设想的C02管理方案中的许多方案由三部分组成C02的分离、运输和固定。分离和压缩(用于以液态运输C02)C02的成本估计为$30-50/吨C02,并且运输和固定的成本将花费大约$25/吨C02。与目前C02分离技术相关的支配成本迫使需要开发经济合算的可替代方案。在历史上，强化采油促使进行C02分离。目前，诸如煅烧石灰石、合成氨和制氢的工业过程需要C02分离。吸附工艺采用物理和化学溶剂，诸如Selexol和Rectisol、MEA和KS-2。吸附系统在吸附材料床上俘获C02。C02也可通过将其在低温下凝结出来而从其他气体中分离。聚合物、诸如钯的金属、以及分子篩正在被评价用于膜基分离工艺。对大气中C02的浓度增加及其对全球气候变化的影响的担心使对减少C02排放的认知程度和调查研究得以增加。大多数用于C02减排的方法需要浓缩形式的C02，而从燃煤电厂排放的C02混合有N2、水蒸气和其他杂质，并且以~12-15%的低浓度存在。因此，从烟气中以浓缩形式俘获C02是在各种被建议的固定方法之前的关键步骤。最常讨论的用于从发电厂烟气中固定C02的方式之一是通过光合作用将C02和太阳能生物转化为生物质。生物转化发电站排放的C02在太阳活动性高的地区，诸如地中海地区，会是特别有效的。在西欧，有例子显示当烟气由天然气发电站供应至温室时，C02排放从气候变化的问题来源转变为对农业的积极因素。燃用矿物燃料的发电站经常位于海滨或河口附近。已知在藻类中光合作用要比陆生植物更为有效，太阳能的转化率达到9-10%。微藻已经被用于从由燃煤热电厂排放的烟气中固定C02。发现小球藻(0//0"〃<3species)能在这些条件下生长(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)。美国专利第4,398，926号、第4,595,405号、第4，681,612号和第7,153,344号公开了用于从气体中去除杂质的方法。WO2007/011343公开了含有包括至少一种光合生物液体培养基的光生物反应器装置。该装置可用作燃料生成系统的一部分或用于在气体处理过程中从气流中去除不需要的污染物。以农作物、农业和林业残留物(俘获的和收集的)、能源作物(草、藻和树)以及动物废弃物形式的生物质可通过热化学预处理、酶水解、发酵、燃烧/共烧、气化/催化、气化/发酵或通过热解^^皮转变为燃料(生物乙醇/生物柴油/生物气)，动力(电力和热力)，化学物质(有机酸、酚类/溶剂、化学中间体、塑料、油漆和染料)。(o-3脂肪酸及其对应体n-6脂肪酸都是必需多不饱和脂肪酸(PUFA),因为它们不能在体内从头直接合成。18-碳n-3必需脂肪酸(亚麻酸[LNA])的主要来源是亚麻籽、大豆、菜籽、麦胚芽和胡桃油。亚油酸(LA),18碳n-6必需脂肪酸见于红花、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)的来源。20-和22-碳PUFA的来源是鱼和鱼油。来自植物来源的18-碳PUFA可被转化(尽管不能有效地被转化)为其长链和代谢活性更强的形式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脂肪酸的转化使用相同的酶池。AA和EPA都是20-碳脂肪酸，它们都是各种类花生酸类物质的前体。大多数研究集中在来源于AA和EPA的前列腺素、血栓烷和白三烯。AA是高活性类花生酸类物质的主要前体，而EPA是低代谢活性类花生酸类物质的前体。AA和EPA位于细胞膜磷脂双层中。AA是2型前列腺素和血栓烷以及4型白三烯的前体。从AA代谢的2型和4型类花生酸类物质可促进炎症，并且也用作血管收缩剂，刺激血小板聚集，并且依赖于体内类花生酸类物质^皮活化的部位，其是有效的化学毒性剂。EPA是3型前列腺素和血栓烷和5型白三烯的前体；它们的效力小于2型和4型对应体，并且用作血管扩张剂和抗聚集剂。EPA被认为是抗炎的。DHA是22-碳脂肪酸，并且因此不能直接转化为类花生酸类物质；然而，DHA可逆转化为EPA。DHA是细胞膜中的主要脂肪酸，其存在于所有组织中，并且在神经组织(60%的人脑由PUFA，主要是DHA组成)和视网膜组织中特别丰富，并在视力和神经发育中必不可少的。
发明内容本发明的目的是提供一种使用来自矿物燃料发电厂的烟气来生长光合生物的方法。在本发明的第一个方面，提供了一种生长光合生物的方法，该方法包括向所述光合生物提供来自矿物燃料发电厂的烟气，所述气体通过脱石充作用进行处理。在本发明的此方面的优选实施方案中，烟气的二氧化碳(C02)浓度增加至从发电厂释放时的C02浓度之上。在本发明的第二个方面，提供了一种生长光合生物的方法，该方法包括向所述光合生物提供来自矿物燃料发电厂的烟气，其中所述烟气的co2浓度增加至从发电厂释放时的C02浓度之上。矿物燃料可以是任何类型的矿物燃料如煤(例如，褐煤)、石油(油)、天然气、生物质等等。石油的例子包括原油、轻油和重油。在优选的实施方案中，矿物燃料是煤。可在本发明的方法中的煤的类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;澳大利亚，Ensham;澳大利亚，Saxonvale;澳大利亚，M1M;哥伦比亚，Carbocol;哥伦比亚，Drummond;印度尼西亚，KPC;南非，Anglo;Consol,USA;和澳大利亚，Warkworth。术语"脱硫作用，，包括从气体混合物中去除二氧化硫(S02)的任何方法。有时脱硫作用可被称为"烟气脱硫"(FGD)，其是用于从矿物燃料发电厂排放的烟道气中去除S02的各种现有技术。FGD法的例子包括(l)湿法净化，使用吸附剂(通常为石灰石或石灰)的浆料来净化气体；(2)使用类似的吸附剂浆料的喷雾-千燥净化；以及(3)干吸附剂喷射系统。在优选的实施方案中，由湿法净化来进行FGD。从矿物燃料发电厂排放的烟气(也称为烟道气)通常由C02和水蒸气以及从吸入燃烧空气中残留的氮和过量氧组成。其也可含有小量的污染物，诸如颗粒物、一氧化碳、氮氧化物、氧化硫、挥发性有机化合物(VOC)和非常小量的气相重金属。在燃煤烟气中C02浓度通常为12-16%。除非另外指明，所有百分比均为Vol/Vol。根据本发明的方法，烟气的C02浓度增加至从发电厂释放时的C02浓度之上。在一个实施方案中，烟气的C02浓度显著地增加至从发电厂释放时的C02浓度之上。术语"显著地增加"是指增加至少1.5倍(50%)，优选增加至少2倍(100%),更优选至少3或4倍(200-300%),还更优选至少5或6倍(400-500%)。增加的C02浓度范围可为17-22%、23-27%、28-35%或36-50%。在每个具体实例中，增加C02浓度的优势必需与其成本相平衡。烟气的C02浓度可通过本领域普通技术人员所熟知的许多常规方法中的任何一种来增力口(或分离)。在一个实施方案中，使用膜来进行分离。美国专利第4,398，926号教^l受了使用渗透膜从高压流中分离氢。美国专利第4,681,612号解决的是填埋气的分离，并且提供了在低温柱中清除杂质和二氧化碳。然后通过膜分离工艺分离甲烷。膜的温度为8Q。F。美国专利第4,595,405号还将低温分离装置和膜分离装置组合在一起。膜装置用室温或接近室温的气体工作。所有上述专利的内容合并入本文作为参考。在另一个实施方案中，使用碳分子筛膜来增加C02浓度。碳分子筛膜可以是中空纤维型。使用此分子篩薄膜用于C02分离的实施例公开在美国专利第7,153,344号中，该专利的全部内容合并入本文作为参考。下面详细地描述在本发明的一个实施方案中使用此种分离方法的一个实施例。在本发明的此方面的一个实施方案中，用于增加C02浓度的系统包括低压初级冷凝罐以从经FGD处理的气体中去除水。在另一个实施方案中，该系统包括用于减少硫和/或氮氧化物以用于膜保护的装有专用活性炭的罐(滤器)(对于应用膜的情况)。在进一步的实施方案中，该系统包括压缩机站，该压缩机站具有一个或多个控制装置、阀门、管道、仪器和速度控制设施。在进一步的实施方案中，该系统包括装配有冷凝物收集和抽空设施的高压冷凝罐。还是在进一步的实施方案中，该系统包括膜装置，该膜装置包括一个或多个增压压缩机、膜组件、控制设施和仪器。在另一个实施方案中，该系统包括储气罐。在另一个实施方案中，该系统包括充气装置(也称为雾化器)，诸如用于在微藻池中分散富含二氧化碳的气体的多孔充气装置。此类装置由KREAL公司制造。还是在另一个实施方案中，该系统包括用于将上述冷凝物供应至藻田的分离管道和用于在池中分配该冷凝物的系统。具有应用潜力的两种膜操作方法是气体分离和气体吸收。借助气体分离膜和气体吸收膜(任选地结合以一乙醇胺(MEA))通过每种方法去除C02。可使用的气体分离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分离特性(气流中的C02含量非常低)并且成本为大约150US$/m2。后者成本为300US$/m2，是良好的CCV02分离器。对于气体吸收膜，可使用多孔聚丙烯。在本发明的方法中使用的光合生物优选是微藻。微藻是一般悬浮地生长在水中并且进行光合作用从而将水、C02和日光转化为02和生物质的微9生植物。在本发明的实施方案中，微藻是海洋微藻，或浮游植物，即，它们生长在海水或盐水中。海洋微藻的例子包括硅藻(diatoms)(硅藻门，6oc/〃ar/o//2少to)、沟浙史藻(dinoflagellates)(曱藻门,D/o//_yto)、纟录藻(greenalgae)(绿藻门，C7/ora/7/^to)和蓝绿藻(blue-greenalgae)(蓝藻门，Qw70p/2少to)。其他微藻包括褐指藻(species尸/zaeo必c(y/wm)、等鞭金藻属(Zs'oc/20^,力、蒜头'藻(Afo"O(iwA')、务王求'藻属(尸o厂/)/2少〃.(i/M/w)、虫累^走'藻属(Sp/n^wa)、小球藻属(C7/o〃a)、葡萄藻属(Bo^yococcws)、小环藻属(Qyc/o&〃a)、菱形藻属(M^'c/^)和杜氏藻属(Z)w腦/w〃0)中的一种或多种。在另一个实施方案中，海洋微藻来自硅藻纲(^7"〃ahop/^toclass),并且在优选的实施方案中，海洋孩i藻来自骨条藻目(5fe/eto/7ewaorder)。在另一个实施方案中，海洋微藻来自黄绿藻纲(class五MWzgwato;/y;te力，并且在优选的实施方案中，海洋微藻来自微拟球藻目(JVa朋oc/2/ora戸"'sp.Order)。在进一步的实施方案中，海洋微藻来自绿藻纲(classOz/ora//^to)，并且在优选的实施方案中，海洋微藻来自绿球藻(O7/(rac:0(Xi/w)、杜氏藻(Dw"a/w〃a)、微绿球藻(A^"朋c/z/0/7:S')和融合微藻(7^/,0^//7"')。海洋微藻是(o(omega)3脂肪酸的来源。微藻的脂质中含有很宽范围的脂肪酸。重要的是存在巨大量的必需多饱和脂肪酸(PUFA)、oa6-亚油酸(C18:2)和co3-亚麻酸(C18:3)，以及高度的多不饱和。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)。微藻也可用作诸如生物柴油和生物乙醇的生物燃料的来源。因此本发明的附加方面包括一种生产co脂肪酸的方法，该方法包括通过向微藻提供来自矿物燃料发电厂的烟气来生长所述微藻，并且从微藻中分离O)脂肪酸。一种生产诸如生物柴油和生物乙醇的生物燃料的方法，该方法包括通过向微藻提供来自矿物燃料发电厂的烟气来生长微藻，并且从微藻中分离生物燃料。本发明还有另一个方面涉及从养殖培养基中收获微藻尤其是骨条藻的方法，其中使用来自矿物燃料发电厂的烟气生长微藻。已经发现此类微藻发生自动絮凝和沉降作用。通过烟道气采用强C02富集养殖微藻是同时将太阳能转化为有用的生物质和减轻发电站碳排放的有效方法。为了增加养殖效率，要使海藻最大程度的暴露在日光下(通过混合来完成)，并且要使用燃用矿物燃料的发电站燃料气体作为C02源。通过由各种造波机生成的造波在池中完成混合。烟气是廉价且不受限制的C02来源，但其浓度低和难以液化限制了其应用。与纯C02相比其应用的缺点是必须供给和分散大体积量的气体；如果养殖池离发电站排气管有一段距离，则使用此廉价C02源的优势应该重新进行考虑。此问题可通过应用膜技术来解决，该技术能相当大地增加流至养殖地点的烟气流的C02浓度。通过应用扩散器可实现气体在海水养殖池中的有效分散，且热量损失小。本发明进一步的方面涉及从养殖培养基中收获微藻的方法。该方法包括使用来自矿物燃料发电厂的通过脱硫作用被分离的烟气生长微藻，使微藻沉淀并且收获沉淀的微藻。在优选的实施方式中，微藻是骨条藻。还是在本发明进一步的方面，提供了从包括微藻的含水培养基中去除原生动物污染物的方法，该培养基具有第一pH值。该方法包括将培养基的pH降低至第二pH值或第二pH值以下持续一段特定的时间，并且随后将pH恢复至第一pH值。在优选的实施方案中，第二pH值选自pH3.5、3.0、2.5、2.0、1.5和1.0。在另一优选的实施方案中，特定的时间选自2、1.5、1.0和0.5小时。在进一步优选的实施方案中，微藻选自微拟球藻、绿球藻和微绿球藻。为了理解本发明并了解实践中如何实施本发明，现在将仅通过非限制性实施例并参考附图来描述优选实施方案，其中图1是说明本发明的方法的一个实施方案的流程图；图2是说明FGD方法的示意图3是说明增加烟气中C02浓度的方法的一个实施方案的示意图4是说明分子筛型碳中空纤维滤器的操作的示意图5是图4的滤器的截面侧视图，显示了各种气体通过滤器的移动；图6是说明向藻田供给C02的选择方案作为距离和成本的函数的以及图7是以总脂肪酸的％显示下列微藻中PUFA花生四烯酸(AA)、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)的平均水平的条形图绿藻(02/o厂p/^e)(CHLOR)、绿枝藻CPraw"o//^e)(PRAS)、隐藻(Co^c^/lV&)(CRYPT)、硅藻(Diatoms)(DIAT)、红藻(i^otfc—少/e)(RHOD)、黄绿藻(五w劝gw"op/y^)(EUST)、棕嚢藻-巴夫藻属(尸owwe^o//^e—尸"v/ovas//.)(PYRM-l)以及金黄藻_金藻眉j(i^7附"wz'o//y^丄wc/2/7W.'s取)(PYRM-2)。具体实施例方式本发明的方法将参照建造在以色列电力公司(正C)的Ruthenberg发电站(Ashkelon,Israel)处的设备来进行举例说明。然而，着重要说明的是其仅是本发明的示例性实施方案，并且其他的实施方案对于本领域技术人员来说将是显而易见的。方法概述图1提供了本发明的方法的总概述。由(燃煤)发电站产生的烟气在通过烟囱20被释放至大气之前通常要经历FGD(湿法净化)。根据本发明的方法的实施方案，烟气从烟自通过冷凝罐22、鼓风机24和后冷却器25分流至微藻池26。FGD法的实施例图示在图2中。FGD法(基于石膏)将S02从600ppm减少至小于60ppm，即减少90%。图3显示了安装在Rutenberg发电站上的实验性C02浓缩系统的示意图。烟气(1)在冷却器(2)中冷却，通过除雾器(3)和含有专用活性炭EcoSorb⑧颗粒、吸附NOx和S02的滤器(4)。然后，通过压缩机(5)用储气罐(6)和干燥的气体(7)增加压力。通过压力调节器(8)控制压力(8巴)并由测压计(9)测量压力。通过针形阀(10)控制气流并通过转子流量计(11)测量气流。由,友膜(CMSM)(12)执行气体的分离。在碳膜处流动气体的压降为大约6巴。经净化的、抽放的和浓缩的烟气通过管道由压缩机泵出，上述压缩机能够生成将气体供给至微藻池所必需的输出压力。12使用膜的分离对于从诸如发电厂烟气的低纯度来源分离co2,由于具有很高的co2选择性、可达通量和良好的工艺经济性，膜分离法是特别有前途的。多孔膜是微细筛，其可依靠分子大小或分子和膜表面之间的相互作用强度来分离分子。通过对膜孔径和表面特性的正确选择，氮和氧的输送可促进C02的跨膜输送，从而形成有效的C02分离方法。根据本发明的一个实施方案，发现由"CarbonMembranesLtd(碳膜有限公司)"(CML)(以色列)惠赠的碳分子筛膜(CMSM)适合用于本发明的方法中。CML基于独特的中空纤维碳分子筛技术设计并制造了气体分离系统。如图4和5中所示，分子篩是这样的装置通过该装置不同的分子主要基于它们不同的大小被分离。当气体混合物30被加料至中空纤维的外壳32内时，它沿纤维的壁34流动，试图透过其壁并进入至内膛36中。CMSM的独特性在于其能够将壁中的孔38的尺寸控制到几十分之一埃的大分子和小分子的尺寸之间时，就有可能进行分离。当气体混合物在分子筛纤维40周围被吹动时，比孔小的分子42将很容易地穿透纤维壁并将被集中在纤维腔内。另一方面，较大分子44不能通过孔，因此将集中在纤维的外侧。仅在使用足够的驱动力时，此方法才可行，即，在膜外侧上的"较快"气体的分压应该一直比在内侧上的气体分压要高一些。分离组件由在不锈钢外壳内的大量纤维(一般为10,000根)组成。该组件被用心地设计以确保原料气的最大循环从而优化分离过程，而且还要具有耐用性以承受野外条件。分离组件最好与其操纵的系统一样良好。可能的配置有多种典型系统可使多个组件并联地、级联地或同时以两种方式工作。分压差是该分离机构的关键，其被小心地控制以优化系统。为每个用户选择外围设备以得到最佳的解决方案，以平衡每种选择方案的成本和技术性能。实施例I-膜分离CMSM制造技术的独特特征之一是能够严格地控制膜通透性/选择性组合以便适应于各种应用。就此而言，在此作业中被检测的薄膜被制备成达到用于空气分离的最佳通透性/选择性组合。下面所述的结果是采用由大约10,000根碳中空纤维组成的有效分离面积为3.41112—端开口的试验组件获得的。渗透性测定和空气富集测定釆用单一气体进行N2、02、C02和SF6。(最后一种气体用于确定薄膜的分子筛性能)。试验在室温下和在直至5巴的进料压力下进行。进行两组试-睑-使用纯气体进行通透性测定；-空气分离。考虑到碳纤维能够承受大于10巴的压力，也使用该模型用于预测在较高外加压力下的分离过程。使用和不使用膜CMSM进行的由FGD系统净化的Ruthenberg发电站IV机组的烟气中C02和污染物的浓度的测量结果显示在表1中。表1:C02和污染物浓度<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>实施例II-运输系统在用于将已处理的烟气输送至微藻养殖区的运输系统的一个实施方案中，需要下列的组件1)适于运输含二氧化碳的气体的主气体管线；2)位置靠近藻田的初级气体歧管；3)用于将含二氧化碳的气体从主气体管道输送至初级气体歧管的干线；以及4)多个二级排放管线，其从初级气体歧管延伸至池中，并且包括用于将富二氧化碳气体输送给海藻的排出口。商业上考虑的主要因素之一是供给C02的发电装置和海藻田之间的距离。此距离决定要作出的选择。要转移的"寄生"气体量越大，要使用的管线越昂贵，并且由于气体压缩所产生的能量消耗越大。另一方面，生产纯C02涉及一乙醇胺(MEA)工厂的建造。在下面的计算中，假设藻田面积为1000ha(公项)。为了提供有效的藻类养殖，应该供给100t/hrCQ2。可能的供给方式为在从发电机组的排气管经MEA提取工艺后供给纯C02。因为管道直径较小，因此运输相对廉价，但C02分离厂是主要的投资。在经FGD厂和部分蒸汽凝结后供给的烟气为14.5%C02。通过膜分离的方式富集的达到50%CO2的烟气组合物。上述的可能供给方式总结在图6中，该图指示了由发电站和藻田之间的距离而产生的运输1吨C02的成本范围。计算基于表2中总结的数据。表2.将烟气和<302供应至海水池的管线系统的计算L纯CO;j2.烟气14.5%C023.烟气50%C02技术数据质量流量，kg/hr管线直径，m压缩才几压力，巴压缩机功一毛，kW100,00010.34669556,52920.365,963183,2211.30.341,869财务数据总投资，美元(百万)每年投入(20年货款@5%)每吨C02投资电力价格(美元)S/kWh每吨C02电力成本(美元)(假设15美分/kWh)总运输成本，$/吨032分离成本，每P屯C02总固碳成本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表中的数据是指10km距离。15要注意到，非常重要的是，通过使用具有高浓度032(〉90%)的烟气，在海水池中的有害污染物(如S02和Ncg的浓度水平将大大低于当使用非富集烟气(〈20。/owtCO2).时的水平。在Ruthenberg发电站中采用FGD系统的经验显示S02和其他污染物的含量大大低于设计值，即，低于生产厂商的规范数值(30ppm代替~200ppm)。下面给出了在FGD之前和之后测定的气体量的示例性结果。表3:FGD之前和之后测定的气体量<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>下面给出了FGD之前和之后金属浓度的示例性结果。表4:FGD之前和之后的金属浓度(mg/dNm3)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>气体经FGD处理后，通过冷凝罐、鼓风机和后冷却器，然后被导入至藻池中。在一个实施例中，测定了此经处理的气体的组分气体浓度。表5:在导入至藻池之前的FGD气体杂质<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>实施例in-充气借助充气装置来执行烟气向池中的供给。由化学稳定的聚合材料作为充气组件来制造充气装置。充气装置的优选实施例是KREAL管状充气器(多孔)(俄罗斯专利第32487号)。充气组件以LPP管(低压聚乙烯)的形式制成，充气器通过聚酰胺T形管成对地固定在管中。充气组件以LPP管((1=110-160mm)来实现，充气器通过塑料三连晶(trilling)成对地固定在LPP管上。组件宽度为Um;充气器之间的间距为1.5-4m。充气器之间的间距改变允许在很宽的范围内改变喷射强度，使得确保最佳C02模式。在充气组件中使用聚合材料减少了装配时间，并且增加了充气器的操作期限。KREAL多孔充气器在池中产生小气泡充气(d=3mm)。从烟气C02的质量转移的效力比充气器从多孔管高3倍。表6:KREAL充气器的技术性能长度,mm500夕卜径/内径，mm44/40重量，kg0,2孔径，微米40-100气体消耗的工作范围，m3/hour2-10压头损失，海水柱mm40烟气的压力损耗，海水柱mm100充气器的系数，faz/fat=0,21,8faz/fat=0,852,5实施例IV-藻类尽管根据本发明的方法生长藻类，但意外地发现两种藻类的生长速率明显高于通常在标准养殖条件下见到的生长速率。这些种属是中肋骨条藻(5^e/eto"ema(:0>^0^附)禾口《效冲以3求-藻属(7\^""0(:///6^(9/^s;.)。在经FGD后的燃煤烟气上生长的微拟球藻和骨条藻的平均生产率为大约20克x米2x天"，相对应地，例如对于在纯C02上生长的杜氏藻为4克x米2x天"。对于2005年3月-2006年11月期间的生长条件和特性总结如下中肋骨条藻(在bio-max的数据)藻类生物质，0.5-1.5gxL"细胞数量，未计数叶绿素"，15mgxL";类胡萝卜素，3-15mgxL"Car/chl,0.3-1.0(深褐色)涡轮机海水最大值；450,000mVhr,12-35。C经FGD后烟气最大值，C02-431t/hr，10,344吨C(V天；养殖pH,5-8(IEC烟气pHl)总溶解碳(TDC)，正C烟气C02为2-5mMN,P,根据需要以最佳值Fe&矿物质。由FGD气体供给必需矿物质。微拟球藻(在bio-max的数据)18藻类生物质，0.5-lgxL"细胞数量，80-250x109xI/1叶绿素o，10-20mgxL";类胡萝卜素，3-5mgxL-1Car/chl,0.3-1.0(深绿色，以避免光抑制)涡轮机海水最大值；450,000m3/hr,12-35。CFGD后烟气最大值，C02-431t/hr，10,344吨C(V天;养殖最佳pH6.5需要的TDC，2-5mMN，P,根据需要以最佳值Fe&矿物质。由FGD气体供给必需矿物质。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>通常许多微藻是PUFA的来源，尤其是o3脂肪酸的来源，如图6中所示。微拟球藻(图6中EUST的一员)已知是ro-3脂肪酸的来源(例如，见美国专利第6,140,365号，其全部内容合并入本文中)，骨条藻(图6中DIAT的一员)也是①-3脂肪酸的来源。已知03-3脂肪酸对于人类饮食是很重要的，并且其具有多种治疗和预防作用，如用于治疗心血管疾病、炎性疾病、自体免疫性疾病和寄生虫病。对根据本发明的一个实施方案养殖的微拟球藻进行脂肪酸含量的分析，并且结果显示在表8中。表8-微拟球藻的脂肪酸分析<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>可见微拟球藻含有特别高比例的EPA(总脂肪酸的25%,相当于4%DW)。因此，本发明的方法可用来制备作为co-3脂肪酸来源的微藻。对根据本发明养殖的骨条藻进行类似的分析。结果显示在表9中。表9-骨条藻的脂肪酸谱脂肪酸总脂肪酸的％十三烷酸(C13:0)0.2肉豆蔻酸(C14:0)1.3肉豆蔻脑酸(C14:0)0.3十五烷酸(C15:0)0.2棕榈酸(C16:0)25.8棕榈油酸(C16:0)7.3十七烷酸(C17:0)0.6顺式-10-十七烯酸(C17:0)0.2硬脂酸CC18:0)2.1油酸(C18:ln9c)30.3反亚油酸(18:2n6e)5.2亚麻酸(C18:3n3)12.6y-亚麻酸(C18:3n6)0.5花生四烯酸(C20:4n6)4.1顺式-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，微藻可以是诸如生物柴油和生物乙醇的生物燃料的来源。对于根据本发明养殖的6个种属的细胞脂质、蛋白质和碳水化合物含量(DW的。/。)获得下列的结果。脂质含量对于生物柴油的生产是很重要的，而碳水化合物水平对于生物乙醇的生产是很重要的。22表10:藻类化学化学组成(%无灰干重)色素海藻种属(纲)脂质碳水化合物蛋白质叶绿素Chl/细胞(Pg)类胡萝卜素/叶绿素(g/g)绿球藻(绿藻纲)15-2530-5025-55a+b5-120.21-0.25杜氏藻(绿藻纲)15-2530-6015-50a+b0.5-50.25-10.0微绿球藻(绿藻纲)10-3025-5520-50a+b0.01-0.030.20-0.26微拟球藻(黄绿藻纲)7-3015-4020-600.05-0.120.18-0.24骨条藻(硅藻纲)15-3515-4520-40链0.20-0.28融合微藻(绿藻纲)11-2820-5020-50a+b0.8-1.50.23-0.26因此，可见本发明的方法可用于制备作为诸如生物柴油和生物乙醇的生物燃料的来源的微藻。在收获骨条藻的同时，发现它们迅速沉淀而不用离心。根据本发明的方法生长的藻类的这种意想不到的特性对藻类的收获带来了显著优势，因为它消除了对许多立方米的培养物进行离心的步骤。这在收获过程中带来了显著的经济节约。在生长藻类的同时，发现处理海水以防止污染物的生长是很重要的。发现在添加藻类之前以及有藻类存在时处理都是很重要的。因此，本发明的附加方面是从包括微藻的含水培养基中去除污染物，并且尤其是原生动物污染物的方法，所述培养基具有第一pH值，所述方法包括将培养基的pH降低至第二pH值或第二pH值之下持续一段特定的时间，并且随后将pH恢复至第一pH值。在一个实施方案中，第二pH值选自pH3.5、3.0、2.5、2.0、1.5和1.0。在另一个实施方案中，特定的时间选自2、1.5、1.0和0.5小时。在进一步的实施方案中，微藻选自微拟球藻、绿球藻和微绿球藻。23下列是在加入藻类之前在敞池中海水处理的示例性方案。母液次氯酸钠13%;石克代;危酸钠0.76M步骤-加入20ppm次氯酸钠；-在持续混合的条件下孵育至少1小时；-以1:1的比例将石克代橫u酸钠加入至次氯酸钠中；-在持续混合的条件下孵育至少10min.;-检验海水氯浓度以验证中和作用。下列是在微拟球藻的存在下在敞池中海水处理的示例性方案。氯处理母液次氯酸钠13%;步骤-60-300个生物体-加入1ppm次氯酸钠-300-600个生物体-加入2ppm次氯酸钠->600个生物体-加入3卯m次氯酸钠*光和热加速次氯酸钠的分解；因此，不能在日光下进行处理。*pH越低，具有消毒作用的次氯酸的比例越高；因此，推荐当pH在5-6的范围内时进行处理。dH处理母液5MHC1;5MNaOH步骤誦加入HC1至2.5mM的终浓度，使池水的pH至2画3.5;-孵育1小时；-加入NaOH至2.5mM的终浓度，由此恢复初始的pH值。本领域专业技术人员将能理解如何通过常规试验来改变上述方案以适用于其他的微生物和条件。2权利要求1.一种生长光合生物的方法，包括向所述光合生物提供来自矿物燃料发电厂的烟气，所述气体通过脱硫作用进行处理。2.如权利要求1所述的方法，其中所述烟气的二氧化碳(C02)浓度增加至从所述发电厂释放时的C02浓度之上。3.—种生长光合生物的方法，包括向所述光合生物提供来自矿物燃料发电厂的烟气，其中所述烟气的C02浓度增加至从所述发电厂释放时的CCb浓度之上。4.如权利要求1-3的任意一项所述的方法，其中所述矿物燃料选自煤、石油、天然气和生物质。5.如权利要求4所述的方法，其中所述矿物燃料是煤。6.如权利要求1所述的方法，其中所述脱硫作用选自湿法净化、喷雾干燥净化和干吸附剂喷射。7.如权利要求2-6任意一项所述的方法，其中所述C02浓度增加的倍数选自1.5、2、3、4、5和6。8.如权利要求2-7任意一项所述的方法，其中通过使用低压初级冷凝罐以从经FGD处理的气流中去除水的方法来增加所述C02浓度。9.如权利要求2-7任意一项所述的方法，其中使用膜装置增加所述C02浓度。10.如权利要求9所述的方法，其中所述膜装置是碳分子筛型膜。11.如权利要求IO所述的方法，其中所述碳分子筛是中空纤维型。12.如权利要求9-ll任意一项所述的方法，其中通过使用装有专用活性炭的罐(滤器)的方法来增加所述C02浓度。13.如权利要求1-6任意一项所述的方法，其中所述烟气通过用于去除^f充和/或氮氣化物的过滤系统。14.如权利要求10-13任意一项所述的方法，其中通过使用压缩机站作为膜装置的一部分的方法来增加所述C02浓度，所述压缩机站具有一个或多个控制装置、阀门、管道、仪器和速度控制设施。15.如权利要求2-13任意一项所述的方法，其中通过使用储气罐的方法来增加所述C02浓度。16.如权利要求l-15任意一项所述的方法，其中所述光合生物生长在水体中，并且所述烟气分散在所述水体中。17.如权利要求l-16任意一项所述的方法，其中所述水是海水。18.如权利要求16或17所述的方法，其中充气装置用于在所述水体中分散所述烟气。19.如权利要求18所述的方法，其中所述充气装置是多孔的充气装置。20.如权利要求16-19任意一项所述的方法，其中在所述烟气的所述预处理过程中收集的冷凝物(液体)与所述烟气同时分散在所述水体中。21.如权利要求l-19任意一项所述的方法，其中所述光合生物是微藻。22.如权利要求21所述的方法，其中所述微藻是海洋微藻。23.如权利要求22所述的方法，其中所述海洋微藻选自硅藻门、甲藻门、绿藻门、蓝藻门和黄绿藻门。24.如权利要求23所述的方法，其中所述海洋微藻选自骨条藻、微拟球藻、绿球藻、杜氏藻、微绿球藻和融合微藻。25.—种生产co脂肪酸的方法，包括通过向为(D脂肪酸来源的微藻提供来自矿物燃料发电厂的烟气来生长所述微藻。26.如权利要求25所述的方法，其进一步包括从所述微藻中分离所述co脂肪酸。27.—种生产生物燃料的方法，包括通过向为生物燃料来源的微藻提供来自矿物燃料发电厂的烟气来生长所述微藻。28.如权利要求27所述的方法，其进一步包括从所述微藻中分离所述生物燃料。29.如权利要求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.—种从养殖培养基中收获微藻的方法，包括使用来自矿物燃料发电厂的通过脱硫作用分离的烟气生长所述微藻，使所述微藻沉淀并且收获所述沉淀的微藻。31.如权利要求30所述的方法，其中所述微藻是骨条藻。32.—种从包括微藻的含水培养基中去除原生动物污染物的方法，所述培养基具有第一pH值，所述方法包括将所述培养基的pH降低至第二pH值或第二pH值之下持续一段特定的时间，并且随后将所述pH恢复至第一pH值。33.如权利要求32所述的方法，其中所述第二pH值选自pH3.5、3.0、2.5、2.0、1.5和1.0。34.如权利要求32所述的方法，其中所述特定的时间选自2、1.5、1.0和0.5小时。35.如权利要求32-34任意一项所述的方法，其中所述微藻选自微拟球藻、绿球藻和微绿球藻。全文摘要本发明提供了一种生长光合生物的方法，该方法包括向该生物提供来自矿物燃料发电厂的烟气，该气体预先被脱硫处理。烟气的二氧化碳(CO₂)浓度可增加至从发电厂释放时的CO₂浓度之上。本发明还公开了一种用于生产ω脂肪酸和生物燃料的方法，该方法包括向所述微藻提供来自矿物燃料发电厂的烟气。文档编号B01D53/84GK101547732SQ200880001007公开日2009年9月30日申请日期2008年3月6日优先权日2007年3月8日发明者赫尔曼·维斯申请人:斯姆生物有限公司