利用光合自養(yǎng)進(jìn)行微藻大規(guī)模生產(chǎn)時,微藻培養(yǎng)液中細(xì)胞濃度一般不超2g/L,因此如何從巨大量的培養(yǎng)液中高效經(jīng)濟(jì)的采收微藻細(xì)胞一直是影響微藻能源與資源化利用的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的絮凝、沉降、離心、過濾等技術(shù)或因效率低、能耗高、連續(xù)操作困難等問題而不能適用于微藻的大規(guī)模采收。相對而言,氣浮采收具有操作連續(xù)、易放大的優(yōu)點。然而傳統(tǒng)的溶氣氣浮依賴于通過高壓空氣或溶氣泵來生產(chǎn)溶氣,能耗依然很高。
近日,青島能源所微藻生物技術(shù)團(tuán)隊在國家863項目的資助下,開發(fā)了一種基于石墨雙電極的電解氣浮微藻采收技術(shù)。他們利用安裝在氣浮器底部的特殊設(shè)計的梳狀雙層石墨雙電極在直流電(不高于5伏特)作用下高效電解水產(chǎn)生大量微氣泡來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的溶氣水(圖A)。結(jié)果表明,相對于傳統(tǒng)的溶氣釋放的微氣泡,電解水產(chǎn)生的微藻直徑更?。ㄖ睆綖?-3μm),也更均勻,小球藻氣浮采收率可達(dá)95%以上。每采收1公斤微藻(干重),電解氣浮能耗只需要0.03kWh,只有傳統(tǒng)溶氣氣浮能耗的1/5,離心能耗的1/30,大大降低了微藻采收成本。目前該技術(shù)已建立了2000L/h的連續(xù)電解氣浮采收裝置,并完成了中試。研究成果發(fā)表在Algal Research (2016,18: 7-14)上,相關(guān)方法和裝置結(jié)構(gòu)申請發(fā)明專利一項(申請?zhí)枺?01510468258.9)。
需要特別指出的是,該技術(shù)中石墨雙電極的使用還避免了傳統(tǒng)金屬電極產(chǎn)生的金屬離子對采收藻泥和采余液的污染,有利于提高微藻產(chǎn)品的品質(zhì)和采余液的循環(huán)使用,因此特別適用于經(jīng)濟(jì)保健微藻如小球藻、微擬球藻等的采收。