第一節 結論
本研究結論分為兩大部分,第一部分為三角瓶批次試驗;第二部分為連續曝氣
試驗,以下依序結論為:一、 三角瓶批次培養
(一) 小 球 藻 (Chlorella vulgaris) 最 佳 的 碳 源 為 CO2 , 最 大 生 長 速 率 為 25.5mg/L/day;其次是 NaHCO3,最大生長速率為 14.9mg/L/day;最後是 Na2CO3,最大生長速率為 11.5mg/L/day。
(二)當碳源 CO2濃度為 10~35%時,為小球藻適合的生長範圍;CO2濃度為 35%
時, 小球藻有最高生長濃度,為 833 mg/L;CO2濃度為 15%時,小球藻有最 大生長速度 CO2,為 25.5mg/L/day;濃度為 5% 時,產率為最好,每克的 CO2 可以轉換 0.051g 的小球藻。
(三) pH 5~8 為小球藻適合的生長範圍,而最佳生長條件為 pH 6,有最高小球藻 最終濃度和最大生長速率,分別為 702 mg/L 及 28.0mg/L/day;pH 3 小球藻 會死亡。
(四) 20~30℃為小球藻適合的生長範圍,而最佳生長條件為 25℃,有最高小球藻 最終濃度和最大生長速率,分別為 706mg/L 及 29.8mg/L/day;溫度超過 35
℃小球藻會死亡。
(五) 24 小時照光培養對小球藻生長速率和最大生長量都是最好的,為 661mg/L 及 29.3mg/L/day;12 小時照光時時,單位時間照光之小球藻產率最好,為 1.49mg/L/每小時照光,最符合經濟效應的是光照比為 1:1。
(六) pH 為 6 時小球藻可以忍受 Na2SO3濃度到 50mmol/L;pH 為 5、4、分別 可以忍受 20 和 10mmol/L 的 Na2SO3。
(七)小球藻最終濃度操作公式:
x=0.98∣24- a∣(5.88* S/ (91.3 + S + S 2/ 7.16)) ×c∣pH-6∣×d∣T-25∣ x:小球藻最終濃度(g/L)
a : 照光時數(≥12 小時) s:CO2%(濃度≤35%)
c: pH ≥6 為 0.90;<6 為 0.82(pH 4~10)
d:溫度≥25℃為 0.96;<25℃為 0.94(15℃~35℃)
(八)小球藻平均生長速率操作公式:
V=0.96∣24- a∣(0.161d*S/(0.656 +S+S2/1.16)) ×c∣ pH-6∣×d∣T-25∣ V:小球藻平均生長速度(mg/L/day)
a : 照光時數(≥12 小時) s:CO2量(mg/L;濃度≤35%)
c: pH ≥6 為 0.94;<6 為 0.87(pH 4~10)
d:溫度≥25℃為 0.96;<25℃為 0.95(15℃~35℃)
二、 連續曝氣試驗
(一) 碳源 CO2濃度為 10~30%為小球藻適合的生長範圍,CO2濃度為 30%時,
小球藻有最高生長濃度,為 947 mg/L;CO2濃度為 15%時,小球藻有最大 生長速度,為 31.4 mg/L/day;CO2濃度為 10%時,其產率為最好,每克的 CO2可以轉換 0.00847g 的小球藻。
(二) 連續曝氣可以忍受 30% CO2;pH 6 時小球藻可以忍受 Na2SO3 濃度到 40mmol/L;pH 為 5、4、分別可以忍受 20 和 10mmol/L 的 Na2SO3。 (三) 與早晚曝氣相比,連續曝氣可以忍受的 CO2濃度低於早晚曝氣,pH 6 時
小球藻可以忍受 Na2SO3濃度也較早晚曝氣低。
(四) 不同的濃度 CO2下培養對於小球藻含油率的影響不大,正常培養下,小球 藻含油率為 25~27%左右。
第二節 建議
1. 後續研究者可以對其它環境因子(溫度、pH、氮源)和不同的產油方式對小球藻 含油率的影響進行研究。
2. 本試驗以實驗室模擬為主,但實驗室和實場不同,可以針對實場進行研究。
3. 可以探討其餘營養源對小球藻生長的影響,例如:氮、磷、硫、鐵。
參考文獻
一、 中文文獻
王姿月(2009)。油脂藻 Botryococcus braunii 與 Chlorella vulgaris 生長特性之探
討。未發表碩士論文,逢甲大學,台中市。
王榮榮、閻光宇、王全喜、吳雙秀、劉曉磊(2004)。氮源對萊茵衣藻生長產氫 的影響。太陽能學報,30(4), 546-550。
王冠翡(2012)。以藻類去除半導體業廢氣中二氧化碳之可行性研究。未發表碩 士論文,國立中央大學,桃園市。
吳佩芬(2006)。利用本土淡水藻類產製生質柴油之可行性評估。未發表碩士 論文,逢甲大學,臺中市。
吳文騰(2002)。永續能源-微藻產油。周日閱讀科學大師。
李文哲(2006)。以高溫高鹼度環境培養微藻固定模擬吸收塔之吸收液中 CO2 之研究。未發表碩士論文,國立成功大學,臺南市。
李立文(1994)。骨藻種源之保存。未發表碩士論文,東海大學,台中市。
李孟洲(2002)。以微藻生產氫氣作為再生能源,生生不息的生質能源。科學發 展,359,8-11。
呂素娟(2011)。城市生活費水用於產油微藻培養。生物工程學報。
邱羽先(2009)。世界又熱又平又擠:全球暖化、能源耗竭、人口爆炸危機下的 新經濟革命。台北:天下出版社。
邱靖棉(2011)。小球藻 cDNA 註解與功能性基因分析。未發表碩士論文,國立 中興大學,臺中市。
邱耀興(2003)。小球藻固碳培養條件之探討。未發表碩士論文,長庚大學,桃 園縣。
林佳蓉(2011)。微藻養殖模式對微藻油脂含量與組成影響之探討。未發表碩士 論文,國立交通大學,新竹縣。
林育男(1998)。以螺旋藻對二氧化碳之減除及利用。未發表碩士論文,國立雲 林科技大學,雲林縣。
林敬甄(2011)。小球藻 (Chlorella sorokiniana) 對酒精性肝損傷之保護作用-以 吳郭魚為動物模式。未發表碩士論文,國立臺灣海洋大學,基隆市。
中興大學,台中市。
鄭任軒(2010)。戶外大規模微藻養殖之可行性研究。未發表碩士論文,國立中 山大學,高雄市。
廖麗玲(2011)。微藻之開發與應用綜論。食品工業發展研究所專題報導。
潘忠政(2001)。整合鹼液吸收及光合作用以固定二氧化碳。未發表碩士論文,
大葉大學,彰化市。
潘崇良(2010)。利用藻類生產生質能源。科學發展,448。
潘忠政(2001)。整合鹼液吸收及光合作用以固定二氧化碳。未發表碩士論文,
大葉大學,彰化市。
盧文章、王振諧(2009)。藻類培養之光合生物反應器發展現況。化工資訊與商 情, 77。
蘇郁雅(2010)。以模擬生活污水培養小球藻探討生長特性之研究。未發表碩士論 文,淡江大學,新北市。
謝誌鴻(2009)。微藻培養與微藻油脂生產之研究。未發表博士論文,國立成功 大學,台南市。
藍大鈞(2001)。藻類固定二氧化碳與藻體研究。未發表碩士論文,長庚大學,
桃園縣。
蕭茂修(2007)。以海洋微藻固定 CO2並做為生質能源研究。未發表碩士論文,
國立成功大學,臺南市。
蕭國源(2000)。固體吸收劑二氧化碳吸收能力之評估,未發表碩士論文,國立 台灣大學,台北市。
聶方珮、孫明輝、林雲良、鄭明得、林英才、彭清勇(2012)。光度溫度及鹽度 對螺旋藻超氧歧化酵素及抗氧化。台北海洋技術學院學報,101(5),40-56。
顧洋(2005)。危機就是轉機-二氧化碳處理技術簡介。經濟部能源局。
二、西文文獻
Acién, F. G., Hall,D. O., Cañizares Guerrero, K., Krishna, R. K.&Molina , G. E.
(2003). Outdoor production of Phaeodactylum tricornutum biomass in a helical reactor. Journal of Biotechnology 103(2),137-152.
Aaronson, S. (1973). Effect of incubation temperature on the macromolecular and lipid content of the phytoflagellate Ochromonas Danica. Journal of Phycology, 9(1), 111-113.
Attilio, C., Alessandro, A., Erika ,Y. O., Patrizia, P.&Marco, D. B.(2009). Effect of temperature and nitrogen concentration on the growth and lipid content of
Nannochloropsis oculata and Chlorella vulgaris for biodiesel production.
Chemical Engineering and Processing. Chemical Engineering and processing Processing,48(6), 1146–1151.
Benemann, J. R. (1997). Feasibility analysis of photobiological hydrogen production International. Journal of Hydrogen Energy, 22, 979-987.
Borowitzka, M. A. (1999). Commercial production of microalgae: ponds, tanks, tubes and fermenters,Journal of Biotechnology, 70, 313-321.
Clay, R. (2002). Renewable energy: empowering the developing world. Environmental Health Perspectives,110, 30-33.
Chang, M. C., Horng, R. M., Shao, H.&Hu, Y. J. (2006). Performance and filtration characteristics of non-woven membranes used in a submerged membrane
bioreactor for synthetic wastewater treatment. Desalination, 191, 8-15.
Chisti, Y. (2008). Biodiesel from microalgae beats bioethanol,Trends in biotechnology,
26 , 126-131.
Cheng, L., Zhang, L., Chen, H.&Ga, C. (2006). Carbon dioxide removal from air by microalgae cultured in a membrane-photobioreactor. Separation and Purification
Technology, 50,324–329.
Maria, L.,Ghirardi, M. L.,Zhang, Z.,Lee, J. M.,Flynn, T.,Seibert, M.&Melis. E(2000).
Microalgae: a green source of renewable H(2). Trends in biotechnology, 18, 506-511.
Grima, E. M.,Belarbi, E. H., Fernandez, F. G. A., Medina, A. R.&Chisti, Y.(2003).
Recovery of microalgal biomass and metabolites: process options and economics, Biotechnology Advances, 20, 491-515 .
Gudin, C.&Therpenier. C. (1986). Bioconversion of solar energy into organic chemicals by microalgae, Advances in biotechnological processes,6.
Hansen, M.&Lo, K. (1987). Global trends of measured surface air Temperature.
Journal of Geophysical Research,92 (13), 345-13.
Hu, Q., Sommerfeld. M., Jarvis, E., Ghirardi, M., Posewitz, M., Seibert, M.&Darzins, A.(2008). Microalgal triacy lglycerols as feed stocks for biofuel Production.
perspectives and advance,
The Plant Journal, 54(4), 621-639.Kurano, N., Ikemmoto, H., Miyashita , H., Hasegawa ,T., Hata, H.&Miyachi, S.
(1995). Fixation and utilization of carbon dioxide by microalgal photosynthesis.
Energy Conversion and Management ,36, 689-692.
Li, Q., Du, W.&Liu, D. (2008). Perspectives of microbial oils for biodiesel production
.Applied Microbiology and Biotechnology, 80 (5), 749-756.
Negoro, M., Shioji, N., Miyamoto, K.&Micira, Y.(1991).Growth of Microalgae in High CO2 Gas and Effects of SOX and NOX.
Applied Biochemistry and
Biotechnology,28,877-886.
Munoz, R. & Guieysse, B. (2006). Algal-bacterial processes for the treatment of hazardous contaminants: a review. Water Research 40, 2799-2815.
Ono, E.&Cuello, J. L.(2007).Carbon dioxide mitigation using thermophilic Cyanobacteria. Biosystems Engineering, 96, 129–134.
Pulz, O.(2001). Photobioreactors: production systems for phototrophic microorganisms. Applied Microbiology and Biotechnology, 57, 287-293.
Schenk, P. M., Thomas-Hall, S. R., Stephens, E., Marx, U. C., Mussgnug, J. H., Posten, C., Kruse, O.&Hankamer, B.(2008). Second generation biofuels:
high-efficiency microalgae for biodiesel production.
Bioenergy Research, 1 (1),
20-43.Shi, X. M., Chen, F., Yuan, J. P.&Chen, H.(1997). Heterotrophic production of lutein by selected Chlorella strains. Journal of Applied Phycology, 9(5), 445-450.
Sukenik, A.&Livne, A.(1991)Variations in lipid and fatty acid content in relation to acetyl coa carboxylase in the marine prymnesiophyte isochrysis galbana.Plant Cell
Physiology, 32, 371- 378 .
Sung, K. D.,Lee, J. S.,Shin, C. S.,Park, S. C.&Choi, M. J.(1999). CO2 fixation by Chlorella sp. KR-1 and its cultural characteristics. Bioresource Technology, 68,
269-273.
Takagi, M., Watanabe, K., Yamaberi, K.&Yoshida,T.(2000). Limited feeding of potassium nitrate for intracellular lipid and triglyceride accumulation of
Nannochloris sp. UTEX LB1999, Applied Microbiology and Biotechnology, 54, 112- 117.
Wang, L., Min, M., Li, Y., Chen, P., Chen, Y. ,Liu, Y. ,Wang, Y. & Ruan, R. (2012).
Cultivation of Green Algae Chlorella sp. in Different Wastewaters from Municipal Wastewater Treatment Plant.
Applied Biochemistry and Biotechnology,162(4),
1174-86.
William, R. E.,Herman, H. S.&Mary, P. S.(1985).Climatic Change and Broad-Scale
Distribution of Terrestrial Ecosystem Complex. Climatic Change , 7, 29-43.
Wunschiers, R.&Lindblad, P. (2002). Hydrogen in education-a biological approach.
International Journal of Hydrogen Energy, 27, 1131-1140.
Xiong, W.,Li, X.,Xiang, J.&Wu, Q.(2008). High-density fermentation of microalgaChlorella protothecoides in bioreactor for microbio-diesel production.Applied Microbiology and Biotechnology,78(1),29-36.
Yang, Y.&Gao, K.(2003). Effects of CO2 concentrations on the freshwater microalgae, Chlamydomonas reinhardtii,Chlorella pyrenoidosa and
Scenedesmus obliquus. Journal of Applied Phycology,15(5), 379-389.
Yue, L.&Chen, W. (2005). Isolation and determination of cultural characteristics of a new highly CO