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以藍綠菌Thermosynechococcussp.CL-1固碳與生質潛能組成分析之研究

為了解決abee電暖器全國電子的問題，作者陳幸慧 這樣論述：

溫室氣體造成全球暖化的問題日趨嚴重，其中CO2之貢獻度最大，因此針對CO2之減量成為減緩全球暖化的主要目標。此外，近年來石油價格不斷攀升亦透露出能源短缺之訊息，尋找替代能源成為另一項注目焦點。本研究模擬以工廠或火力發電廠所排放煙道廢氣以化學吸收塔將CO2轉換成溶解性無機碳(dissolved inorganic carbon, DIC)後，作為微生物行光合作用之碳源來進行CO2減量之研究，進一步研究生成之生質體作為生質能源之潛力。本研究以耐高溫(40-55°C)、高鹼性(pH 7-12)環境之微生物Thermosynechococcus sp. CL-1 (TCL-1)作為研究之光合菌種。首

先以批次實驗選擇最適之氮源種類(硝酸根和銨根離子)，結果發現TCL-1在以硝酸根作為氮源下有較大的比生長速率(2.5 d-1)，因此做為連續實驗中進流之溶解性無機氮源(dissolved inorganic nitrogen, DIN)。本研究在連續式培養方面，以工作體積一升之小型光合反應器、光照10-15 klx、光照時間24 h d-1及溫度50°C，探討TCL-1在不同DIC、DIN、溶解性無機磷源(dissolved inorganic phosphorous, DIP)濃度以及不同稀釋率(dilution rate, D)下之生長狀況、固碳效率以及細胞組成(碳水化合物、脂質、蛋白質)

及熱值之變化及產量。在控制pH = 9.5、進流DIC濃度為9.4 mM及D = 0.06 h-1之條件下，其固碳效率可達79%，相較於未控制pH值時，僅有36%；另外，在不同進流DIC濃度方面，固碳效率皆小於40%。進而降低稀釋率(D = 0.036 h-1)，發現其固碳效率可提昇至50%左右。在細胞組成方面，TCL-1在進流兩倍濃度之培養基時，細胞脂質含量可達約30%，因此，可得到較高之脂質產量約為513 mg L-1 d-1，且由脂肪酸種類分析可知，對發展生質柴油較有利。而在進流低氮濃度條件中，可發現TCL-1的碳水化合物含量確實有明顯之增加。另外，當進流DIN濃度由一較高值條件降低至一

極低濃度之條件，其碳水化合物之含量尤其有明顯之增加，如：當進流DIN濃度由11.6 mM變成0.7 mM時，其碳水化合物含量由20%增加至53%。相反地，當進流DIN濃度由一極低值增加至一較高濃度時，其碳攝取率與細胞產量皆有明顯增加，如：DIN濃度由0.7 mM變成2.9 mM時，其細胞產量可由383增加至2,557 mg L-1d-1。因此，這樣突躍式的操作，應有助於固碳效率及生質燃料前驅物質的產生。另外，TCL-1在不同條件培養下之熱值約介於5,000-5,500 kcal kg-1，並無明顯之差異。在細胞金屬含量方面可發現，在進流兩倍培養基與低氮濃度之條件下，其Fe、Mg、及Ca之含量有

顯著增加。在各條件培養下之細胞組成回收率方面，計算脂質、碳水化合物及蛋白質之總含量，皆約為60-80%。若以氮含量推估其蛋白質含量，則回收率可提升至100%左右。推測溼式化學法推估可能低估蛋白質含量，可能係細胞水解不完全造成染劑無法與蛋白質完全螯合所造成。