A novel porous nickel-foam filled CO absorptive photobioreactor system to promote CO conversion by microalgal biomass.

Un nouveau système de photobioréacteur à absorption de CO garni de mousse de nickel poreuse pour favoriser la conversion du CO par la biomasse microalgale.

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2020
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Abstract
In order to solve problems associated with a short residence time and low conversion efficiency when CO gas is aerated directly into raceway ponds, a novel porous nickel-foam filled CO absorptive photobioreactor system was developed to promote CO conversion to NaHCO in a short time to improve photosynthesis of microalgal cells. Numerical simulation showed that the porous nickel-foam promoted the NaCO solution radial velocity and CO volume fraction in the CO absorption reactor, which enhanced the reaction rate of CO gas and soluble NaCO. The conversion efficiency of CO gas to soluble NaHCO gradually increased with an increasing nickel-foam pore diameter and a decreasing CO gas outflow rate, while it first increased and then decreased with an increasing relative nickel-foam height in the CO absorption reactor. The conversion efficiency from soluble NaHCO to microalgal biomass first increased and then decreased with an increasing nickel-foam pore diameter (peaking at 2 mm) and relative height (peaking at 0.24); and CO gas outflow rate (peaking at 2 L/min). The chlorophyll fluorescence measurements showed that a sufficient HCO supply promoted the quantum ratio used for electron transfer (from 0.19 to 0.23) and the maximum photochemical efficiency (from 0.48 to 0.52), resulting in an increased biomass growth rate (by 1.1 times) when the nickel-foam pore diameter increased from 0.1 to 2 mm.
Afin de résoudre les problèmes associés à un temps de séjour court et à une faible efficacité de conversion lors de l'aération directe de gaz CO dans des bassins raceways, un nouveau système de photobioréacteur d'absorption de CO rempli de mousse de nickel poreuse a été développé pour favoriser la conversion rapide du CO en NaHCO et ainsi améliorer la photosynthèse des cellules microalgales. La simulation numérique a montré que la mousse de nickel poreuse favorisait la vitesse radiale de la solution de NaCO ainsi que la fraction volumique de CO dans le réacteur d'absorption de CO, améliorant ainsi la vitesse de réaction entre le gaz CO et le NaCO soluble. L'efficacité de conversion du gaz CO en NaHCO soluble a augmenté progressivement avec l'augmentation du diamètre des pores de la mousse de nickel et la diminution du débit de sortie du gaz CO, tandis qu'elle a d'abord augmenté puis diminué avec l'augmentation de la hauteur relative de la mousse de nickel dans le réacteur d'absorption de CO. L'efficacité de conversion du NaHCO soluble en biomasse microalgale a d'abord augmenté puis diminué avec l'augmentation du diamètre des pores de la mousse de nickel (atteignant un pic à 2 mm), de la hauteur relative (atteignant un pic à 0,24) et du débit de sortie du gaz CO (atteignant un pic à 2 L/min). Les mesures de fluorescence de la chlorophylle ont révélé qu'un approvisionnement suffisant en HCO favorisait le rendement quantique utilisé pour le transfert d'électrons (de 0,19 à 0,23) ainsi que l'efficacité photochimique maximale (de 0,48 à 0,52), ce qui a conduit à une augmentation du taux de croissance de la biomasse (d'un facteur 1,1) lorsque le diamètre des pores de la mousse de nickel est passé de 0,1 à 2 mm.
Reference Key
guo2020athe Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Guo, Wangbiao;Cheng, Jun;Liu, Shuzheng;Feng, Lingchong;Su, Yongning;Li, Yuguo;
Journal The Science of the total environment
Year 2020
DOI
S0048-9697(20)30103-0
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