碳捕集结合藻类林木生质能,用废弃物制造蛋白质与电力

微藻

碳捕集与封存(CCS)旨为收集与掩埋大气中的二氧化碳,但近期不少科学家想要找出其他处理二氧化碳方式,希望可善加利用二氧化碳,将废物变成黄金,而近日科学团队成功透过藻类与尤加利树混合生质能,打造全新生物能源与碳捕获和储存技术(BECCS),用空气中的二氧化碳与生质能制造食物蛋白质与电力。

微藻
微藻

以往也有科学家结合生质能与碳捕获,但大规模 BECCS 需要大量淡水与耕地种植大豆,可能会与其他农田与粮食竞争,届时 BECCS 可能无法解决气候变化问题,还会变成额外的困扰。因此由康乃尔大学、杜克大学与夏威夷大学希洛分校(UH Hilo)组成的团队致力于研发具经济性、不会对产生粮食危机的设备。

该团队日前研发出一种新型碳截存(carbon dioxide sink)设备 ABECCS,在该系统中,原本 BECCS 的豆类农地会被尤加利树林替代,养殖藻类也不会消耗大量淡水,而这些混合生物质将与碳捕集结合,收集的二氧化碳一部分会用于水养藻类,其余则会区隔开来。且生质能燃烧会提供大量二氧化碳、热量和电,也有助藻类生长。

研究团队目前已经成功打造占地 7,000 英亩 ABECCS,除了可制造大量食物蛋白质,每年也可生产 1,700 万 KWh 电力和隔离 30,000 公吨二氧化碳。

康乃尔大学地球与大气科学家 Charles Greene 表示,藻类可能是当今负排放关键科技,对抗气候变迁有诸多益处,而该设备结合 CCS 与微藻类(microalgae)生长,这看似是个奇怪的组合,但是出乎意料地可以解决饥饿问题与温室效应。

不过这项专业是否成功也取决于经济可行性,为此研究员归纳出两种符合财务状况的推行方式,像是混和生物质可以代替鱼粉(Fish meal),当该生物质以每公吨 1,400 美元销售时,碳信用价为每公吨 68 美元;或是可将生物质当作豆类替代品,以每公吨 600 美元售出,碳信用则为每公吨 278 美元。

Greene 指出,随着碳价逐年上涨,ABECCS 能以环境永续和具经济性方式减少大气中的二氧化碳。

 

Related Posts

Infographic of a circular biosynthetic pathway centered on a golden crystal, with six steps: 微藻培养, 菌株优化, 岩藻黄质提取, 健康与化妆品应用, 代谢工程, 生物合成通路. Read More

深挖藻源活性物质!岩藻黄质合成研究赋能微藻高值产业化

伴随着大健康产业、美妆原料市场不断扩容,源自海藻的天然活性物质已经成为生物原料赛道的研究热点,岩藻黄质作为藻类独有的功能性类胡萝卜素,凭借抗氧化、修护等多重生物活性,广泛应用于膳食营养补充剂、护肤彩妆、保健食品等多个领域,市场需求量持续上涨,天然藻源原料的规模化生产也成为行业急需攻克的难题。 现如今代谢工程技术日渐成熟,科研人员依靠通路酶过量表达、上调合成前体供给等改造手段,已经初步提升微藻内部岩 […]…

Infographic of a lime cross-section with green arrows pointing to six labeled boxes in Chinese: 微藻 CCM, Rubisco酶, CO2富集, 相分离凝聚, 叶绿体改造, 固碳效率提升. Read More

复刻微藻 CCM 机制,相分离改造提升光合固碳效率

Rubisco 作为自然界储量最高的蛋白酶,是整个生物圈碳固定反应的核心载体,却受限于催化周转速率偏低、无法精准识别二氧化碳与氧气分子的先天缺陷,直接造成光合固碳效率大打折扣,成为长久以来束缚陆生作物光合产能提升、制约微藻固碳系统移植应用的关键卡点。自然界中的藻类、蓝藻等浮游生物经过长期演化,形成了完善的二氧化碳浓缩机制也就是 CCM 系统,依托羧酶体、蛋白核这类特殊细胞器结构包裹富集 Rubis […]…

解构超强抗光 PSII 结构,破译超速生长绿藻极端强光耐受机制

强光辐射极易造成光系统 II 结构破损与光合系统氧化损伤,是户外开放式光生物反应器培养、露天盐碱滩藻体规模化培植过程中难以规避的核心难题,多数商用小球藻品系面对强光胁迫会出现光合效率骤降、生长速率下滑、菌体凋亡等问题,大幅拉高户外养殖的运维管控成本,挖掘天然具备强光耐受特性的藻株及其内部保护机制,是优化藻种抗逆性能、降低微藻规模化露天培育门槛的重要路径。 Chlorella ohadii 作为生长 […]…