用于將CO2從燃燒過(guò)程的煙氣或者廢氣中移除的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及將CO2從發(fā)電站（1）中的燃燒過(guò)程的煙氣或者廢氣（20）中除去。將包含CO2的廢氣輸送給容器（30），在該容器（30）中有細(xì)胞生物體（40）比如微藻，所述微藻在添加營(yíng)養(yǎng)素（N）的情況下將所述CO2轉(zhuǎn)變?yōu)樯镔|(zhì)（10）。將有磁性的微粒（60）添加到所述微藻和/或所產(chǎn)生的生物質(zhì)中，所述有磁性的微粒（60）與所述微藻并且/或者與所述生物質(zhì)相結(jié)合。在磁性的分離級(jí)（120）比如磁性的滾筒分離器中將帶有所述有磁性的微粒的生物質(zhì)分離出來(lái)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及一種用于將CO2從燃燒過(guò)程的煙氣或者廢氣中移除的方法。
技術(shù)介紹
在科學(xué)上，最遲自上世紀(jì)90年代起就承認(rèn)，存在著在統(tǒng)計(jì)學(xué)上顯著的氣候變化并且原因之一是大氣中的二氧化碳簡(jiǎn)稱CO2的濃度上升。這種一開始還引起較大的不確定性的懷疑在研究過(guò)程中并且經(jīng)過(guò)圍繞著全球變暖進(jìn)行的激烈的爭(zhēng)論之后一再得到證實(shí)并且今天在很大程度上在科學(xué)上取得一致意見。在不考慮大氣中的溫室氣體的情況下，根據(jù)絕大多數(shù)科學(xué)家的觀點(diǎn)所觀測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)無(wú)法解釋。全球變暖的后果應(yīng)該通過(guò)氣候保護(hù)來(lái)降低。從太陽(yáng)到達(dá)地球的輻射的絕大部分或多或少地在未受阻攔的情況下穿過(guò)地球大氣。而被地球反射的輻射的大部分尤其光譜的紅外范圍內(nèi)的份額則被處于大氣中的CO2所吸收。其后果是大氣得到加熱。這種特性將二氧化碳變成所謂的溫室氣體。在水蒸汽之后，二氧化碳根據(jù)其量的份額成為溫室氣體中的最有效的部分，盡管甲烷和臭氧的單位有效性更高。所有溫室氣體一起將地球表面上的平均溫度從大約-18℃提高到大約+15℃（自然的溫室效應(yīng)）。二氧化碳在這種總效應(yīng)中擁有大約9%到26%的份額并且由此在較高的程度上一同負(fù)責(zé)地球的對(duì)生命友好的氣候。地球大氣中的CO2份額在地球歷史的演變中經(jīng)受了巨大的波動(dòng)，這些波動(dòng)具有不同的生態(tài)的、化學(xué)的和物理的原因。但是，自至少650,000年以來(lái)，這個(gè)份額始終低于280ppm。在過(guò)去的10,000年里CO2濃度比較恒定地保持在280ppm。二氧化碳循環(huán)的收支由此在這個(gè)時(shí)間里在很大程度上得到平衡。隨著19世紀(jì)里的工業(yè)化的開始，大氣中的CO2份額上升到迄今381ppm（在2006年）并且目前每年繼續(xù)上升平均1.5到2ppm。人類起源的也就是說(shuō)由人引起的CO2排放由于全球性的毀林只有大約45%被自然的二氧化碳降低源比如被繁殖在大洋中的浮游植物所吸收。因此二氧化碳累積在大氣中。由于全球變暖以及所猜測(cè)的與地球大氣中的CO2濃度的關(guān)聯(lián)，過(guò)去和現(xiàn)在都嘗試了一些方案來(lái)降低地球大氣中的CO2的積聚水平，所述地球大氣中的CO2濃度的原因在于由人觸發(fā)的溫室氣體的排放。一種可選方案歸納在關(guān)鍵詞CO2封存下面。在此CO2封存是指比如在發(fā)電站產(chǎn)生的二氧化碳的存放。封存是所謂的CCS（“Carbon?Dioxide?Capture?and?Storage”）過(guò)程的一部分，所述CCS過(guò)程用于在發(fā)電時(shí)在CO2較少的情況下使用化石的原材料。在此應(yīng)該將來(lái)自化石的能量載體的CO2分離并且而后加以貯存，以防止其到達(dá)大氣中。作為真正意義上的封存，是指CO2的貯存。可以用不同的方法將二氧化碳從發(fā)電站過(guò)程的燃燒產(chǎn)物中分離出來(lái)，比如根據(jù)煤的氣化（CO2還原的IGCC發(fā)電站）、在氧氣環(huán)境中的燃燒或者來(lái)自發(fā)電站的煙氣或廢氣的CO2洗滌。一方面地質(zhì)學(xué)上的地層比如石油礦床、天然氣礦床、含鹽的地下水層（“Aquifere（含水土層）”）或者煤層適合用作可能的用于分離出來(lái)的CO2的貯存器。另一方面也研究將二氧化碳存放在深海中，但是該方法由于大洋的酸化作用而不合適。至今為止的研究或計(jì)劃通常僅僅關(guān)心液態(tài)的或者氣態(tài)的CO2的貯存或者干冰的形式的貯存。不過(guò)，此外也有這種可能性，也就是將CO2作為生物質(zhì)來(lái)結(jié)合并且將從中提取的碳加以貯存或者繼續(xù)進(jìn)行其它處理。比如可以借助于微藻在供給來(lái)自發(fā)電站過(guò)程的廢氣的CO2的情況下產(chǎn)生用于在能量方面加以利用的生物質(zhì)。一種用來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的CO2封存的方案在于利用在自然界進(jìn)行的過(guò)程。單細(xì)胞的在大洋中出現(xiàn)的生物體比如藻類或者藻青菌或者說(shuō)浮游植物比如負(fù)責(zé)通過(guò)光合作用引起的全球的碳固定的一半。這種得到固定的碳的絕大部分通過(guò)海洋的食物鏈又以CO2的形式返回到大氣中。但是，生物地球化學(xué)的碳的較小部分下沉到較深的海層中并且由此在較長(zhǎng)的時(shí)間里從大氣中取走。這后一種過(guò)程在很大程度上依賴于海洋中可用的鐵。但是，全球海洋中的一部分的特征在于缺乏可用的鐵。為了促進(jìn)所述過(guò)程并且由此促進(jìn)碳固定，相應(yīng)地用鐵來(lái)催肥海洋的做法是一種可選方案。但是研究已經(jīng)表明，通過(guò)將鐵添加到這些區(qū)域中的做法會(huì)觸發(fā)藻類大量繁殖。通過(guò)藻類催肥可能對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，現(xiàn)今尚未對(duì)此進(jìn)行相應(yīng)的研究。作為替代方案，已經(jīng)知道，將在化石的能源載體燃燒時(shí)釋放的CO2結(jié)合到微生物的形式的生物質(zhì)中，所述生物質(zhì)在與太陽(yáng)能和其它營(yíng)養(yǎng)素比如磷酸鹽或者氮的共同作用下通過(guò)直接的光合作用能夠?qū)O2固定在生物質(zhì)中。對(duì)于這種形式的CO2封存來(lái)說(shuō)，將燃燒產(chǎn)物或者說(shuō)化石的能量載體的煙氣在（主要對(duì)硫化物進(jìn)行的）相應(yīng)的凈化之后導(dǎo)送穿過(guò)一種溶液，在該溶液中存在著所述生物體。所述生物體在特定的生命周期中會(huì)指數(shù)級(jí)地繁殖，這引起生物質(zhì)的快速形成，而快速形成的生物質(zhì)則部分明顯處于那些農(nóng)業(yè)上種植的植物比如象草、甘蔗或者油料作物上面。在光合作用方面活性的細(xì)胞的培育或者說(shuō)生物體的培育要么在敞開的系統(tǒng)中比如較淺的池塘中進(jìn)行，要么在生物反應(yīng)器中進(jìn)行。所述敞開的系統(tǒng)易受來(lái)自空氣的雜質(zhì)的輸入的影響，所述雜質(zhì)會(huì)持續(xù)損壞或者說(shuō)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，而在生物反應(yīng)器中進(jìn)行的過(guò)程則能夠比較容易地控制。所述生物反應(yīng)器通過(guò)垂直的結(jié)構(gòu)的方案潛在地?fù)碛形⑿〉拿娣e需求，不過(guò)也需要較高的投資開銷。用于這樣的設(shè)備的效率的決定性的特征參量是通過(guò)所述過(guò)程每設(shè)備面積和時(shí)間單位所提供的生物質(zhì)。因?yàn)榧?xì)胞生物體比如藻類的生長(zhǎng)遵循所謂的對(duì)數(shù)的生長(zhǎng)法則，所以對(duì)于盡可能大的細(xì)胞生長(zhǎng)率來(lái)說(shuō)值得追求的是，在所謂的對(duì)數(shù)-階段中調(diào)節(jié)種群動(dòng)態(tài)（Populationsdynamik），也就是說(shuō)細(xì)胞指數(shù)級(jí)地繁殖并且從所述過(guò)程中移走的細(xì)胞可以盡可能快速地再次復(fù)制。用于得到指數(shù)級(jí)的生長(zhǎng)的前提是不斷地從所述過(guò)程中移除細(xì)胞并且不斷地更新細(xì)胞的生命基礎(chǔ)，也就是說(shuō)更新營(yíng)養(yǎng)素和CO2。為了防止細(xì)胞的非生產(chǎn)性的振蕩階段和飽和效應(yīng)，所述過(guò)程應(yīng)該盡可能連續(xù)地進(jìn)行。此外，應(yīng)該在再生的細(xì)胞量與移除的細(xì)胞量之間出現(xiàn)穩(wěn)定的平衡。之所以也應(yīng)該防止不受控制的生長(zhǎng)情況，是因?yàn)橛纱岁?yáng)光的大部分被吸收到近表面的細(xì)胞中并且再也不會(huì)到達(dá)較深的層中。過(guò)程的中斷和重新開始必然導(dǎo)致生產(chǎn)損失。移除方法從現(xiàn)有技術(shù)中為人所知。比如借助于離心機(jī)或者潷析器來(lái)分離懸浮物。但是這些移除方法通常具有較高的能量需求并且因此為分離細(xì)胞而顯得不經(jīng)濟(jì)。另一種流行的方法是微細(xì)過(guò)濾。但是，在這些與通常很小的僅僅具有小于10μm的直徑的細(xì)胞的分離過(guò)程結(jié)合使用的方法中，嚴(yán)重的是恰好在與藻類的結(jié)合中通過(guò)所謂的生物淤積引起的過(guò)濾器的堵塞。在這種經(jīng)常在與無(wú)菌的水的接觸之中進(jìn)行的過(guò)程中，產(chǎn)生有黏性的表層，該表層使所使用的微型過(guò)濾器很快耗盡其過(guò)濾能力。但是，經(jīng)常性的過(guò)濾器更換會(huì)對(duì)這樣的過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生很大的負(fù)面影響。此外，為提取細(xì)胞必須很麻煩地對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行反洗。除了這些物理的/機(jī)械的方法之外，從現(xiàn)有技術(shù)中也知道了一些用于移除目的的化學(xué)方法。比如在所謂的浮選方法中，借助于吹入的氣體和多數(shù)形成泡沫的浮選劑的添加來(lái)使藻類結(jié)合、泡軟并且與泡沫一起撇去。此外知道絮凝方法，對(duì)于所述絮凝方法來(lái)說(shuō)比如通過(guò)pH值的變化來(lái)超過(guò)附加料的溶度積。在產(chǎn)生的絮狀物中也嵌入了在懸浮物中存在的藻類，所述藻類而后可以作為沉積物與所述絮狀物一起除去。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2009.06.26 DE 102009030712.51.用于將CO2從燃燒過(guò)程的煙氣或者廢氣（20）中移除的方法，其中使所述煙氣或者廢氣的至少一部分與生物體（40）尤其與細(xì)胞生物體相接觸，其中所述生物體對(duì)包含在所述煙氣或者廢氣中的CO2的至少一部分進(jìn)行處理，用于產(chǎn)生生物質(zhì)（10），
其特征在于，
將有磁性的微粒（60）混合到所述生物體（40）和/或所產(chǎn)生的生物質(zhì)（10）中并且在磁性的分離級(jí)（120）中將所產(chǎn)生的生物質(zhì)（10）的至少一部分分離出來(lái)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
-使所述煙氣或者廢氣在第一容器（30）中與所述生物體（40）相接觸，其中產(chǎn)生所述生物質(zhì)（10），
-向所述第一容器（30）輸送有磁性的微粒（60），所述有磁性的微粒（60）與所產(chǎn)生的生物質(zhì)（10）相結(jié)合，并且
-用所述磁性的分離級(jí)（120）將所產(chǎn)生的生物質(zhì)（10）的至少一部分離出來(lái)。
3.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
-使所述煙氣或者廢氣首先在第一容器（30）中與所述生物體（40）相接觸，
-將在所述第一容器（30）中產(chǎn)生的生物質(zhì)（10）的至少一部分輸送給另一個(gè)容器（140），
-在所述另一個(gè)容器（140）中將有磁性的微粒（60）混合到所述生物質(zhì)（10）中，并且
-將所述與有磁性的微粒（60）相混合的生物質(zhì)（10）的至少一部分輸送給所述磁性的分離級(jí)（120）并且用該分離級(jí)（120）將其分離出來(lái)。
4.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在多級(jí)的過(guò)程中產(chǎn)生生物質(zhì)（10）。
5.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述有磁性的微粒（60）
-被所述生物體（40）并且/或者被所產(chǎn)生的生物質(zhì)（10）吸收并且被嵌入到其細(xì)胞結(jié)構(gòu)中或者
-積聚在所述生物體上（40）并且/或者積聚在所產(chǎn)生的生物質(zhì)（10）上。
6.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在移除生物質(zhì)（10）之前通過(guò)添加絮狀物的形式的添加物來(lái)使所述細(xì)胞生物...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：M呂里希，DP黑德，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：M呂里希，DP黑德，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：