一种微生物电合成系统实现二氧化碳资源化的方法技术方案

本文提供一种微生物电合成系统实现二氧化碳资源化的方法。本文提供一种利用微生物电合成系统还原二氧化碳的方法，其中阴极使用混合厌氧微生物，所述混合厌氧微生物包括Proteobacteria，Firmicutes和Bacteroidetes。本文还提供一种微生物电合成系统装置，包括至少一个阳极与至少一个阴极，其中阴极使用混合厌氧微生物，所述混合厌氧微生物包括Proteobacteria，Firmicutes和Bacteroidetes。本文提供的方法和装置可以利用常见电极材料实现二氧化碳还原成挥发性脂肪酸，在节约成本的同时，利用驯化富集的混菌体系产生有高附加值的物质，从而在环境、能源和资源三个方面达到良好的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种微生物电合成系统实现二氧化碳资源化的方法
本专利技术涉及二氧化碳资源化利用的
，主要是涉及利用微生物电合成系统还原二氧化碳产挥发性脂肪酸(乙酸，丙酸，丁酸)的方法。
技术介绍
随着经济的快速发展，过度消耗化石燃料导致二氧化碳的过量排放，进而引起日益严重的温室效应。二氧化碳控制及减排已成为世界各地亟需解决的重要任务之一，我国同样也面临着巨大的减排压力。因此大力发展二氧化碳固定与循环利用方面的技术具有重要的意义。其中作为一种很具有前景的减排方式，二氧化碳资源化技术除了能将二氧化碳转化成高附加值的有机化学品，做到真正意义上变“废”为“宝”的同时，也能带来极其可观的经济效益。目前，实现二氧化碳资源化的方法众多，主要包括以下这几种：生物转化、电化学还原、光催化还原及催化还原等。但是这些方法还是有着各自的不足，比如条件苛刻、催化剂价格昂贵、高耗能等。微生物电合成系统(MES)，隶属于微生物电化学系统中典型的微生物电解池，是一种微生物利用外接电压提供到阴极的电能将二氧化碳还原成有机物的过程以及驱动有机化合物的还原/氧化等的电化学还原技术。近年来，MES越来越受到世界的关注，主要是其在环境、能源和资源上具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术描述了一种典型的微生物电合成系统完成二氧化碳资源化。其特征就是在利用常见的电极材料(碳材料)实现二氧化碳还原成挥发性脂肪酸，主要包括乙酸，丙酸和丁酸。节约成本的同时，利用驯化富集的混菌体系产生有高附加值的物质，从而在环境、能源和资源三个方面达到良好的效果。在一些实施方案中，本专利技术提供一种利用微生物电合成系统还原二氧化碳的方法，其中阴极使用混合厌氧微生物，所述混合厌氧微生物包括Proteobacteria，Firmicutes和Bacteroidetes。在一些实施方案中，所述混合厌氧微生物还可以进一步包括选自下述的一种或多种：Synergistetes，Euryarchaeota和Chloroflexi。在一些实施方案中，所述混合厌氧微生物还可以再进一步包括选自下述的一种或多种：Spirochaetes，Actinobacteria，Nitrospirae和Hyd24-12。在一些实施方案中，所述混合微生物还可以包括其它微生物。在一些实施方案中，所述混合厌氧微生物的来源没有特别限制，例如所述混合厌氧微生物可以来自污泥或可以来自纯菌的混合。在一些实施方案中，本领域技术人员可以通过对污泥进行驯化而得到所述混合厌氧微生物。在一些实施方案中，驯化的污泥可以含有所述混合厌氧微生物中的一种或多种。在一些实施方案中，驯化的污泥以所述混合厌氧微生物为优势菌种。可以通过本领域已知的方法对污泥进行驯化而得到所述混合厌氧微生物。在一些实施方案中，本领域技术人员可以根据实际情况、电解要求以及产品控制对驯化方法进行调整，以获得所需微生物。在一些实施方案中，本专利技术的方法可以在10℃-70℃进行，例如在10℃，15℃，20℃，25℃，30℃，35℃，40℃，45℃，50℃，55℃，60℃65℃，70℃或其任意之间的温度范围进行。在一些实施方案中，如果合适，本专利技术的方法可以在更高的温度进行。在一些实施方案中，本专利技术的方法可以在室温进行。在一些实施方案中，本专利技术的方法可以在高于室温的环境下或低于室温的环境下进行。在一些实施方案中，在高于室温的环境下实施本专利技术的方法可能是优选的，例如在高温环境下可以方便的实施本专利技术的方法，而不需要特定的温度调节装置。在一些实施方案中，本专利技术的方法可以使用修饰的电极或未修饰的电极进行。在一些实施方案中，本专利技术的方法可以使用例如碳电极，例如石墨颗粒、碳毡、碳布、碳刷、碳纤维电极进行。本专利技术的方法可以使用例如未修饰的电极进行。本专利技术的方法可以使用例如未修饰的碳电极进行。本专利技术的方法可以使用例如未修饰的石墨颗粒、碳毡、碳布、碳刷、碳纤维电极进行。在一些实施方案中，通过本专利技术的方法还原二氧化碳产挥发性脂肪酸。在一些实施方案中，通过本专利技术的方法产生例如乙酸，丙酸，丁酸中的任意一种或多种。在一些实施方案中，本专利技术的方法产生提高产量的脂肪酸。在一些实施方案中，本专利技术的方法产生提高产量的乙酸，丙酸，丁酸中的任意一种或多种。在一些实施方案中，本专利技术的方法产生提高产量的乙酸。在一些实施方案中，本专利技术的方法在室温、高于室温或低于室温的环境产生提高产量的脂肪酸。在一些实施方案中，本专利技术的方法在高于室温的环境产生提高产量的脂肪酸。在一些实施方案中，本专利技术的方法在高于室温的环境产生提高产量的乙酸，丙酸，丁酸中的任意一种或多种。在一些实施方案中，本专利技术的方法在高于室温的环境产生提高产量的乙酸。在一些实施方案中，本专利技术提供一种微生物电合成系统装置，包括至少一个阳极与至少一个阴极，其中阴极使用混合厌氧微生物，所述混合厌氧微生物包括Proteobacteria，Firmicutes和Bacteroidetes。在一些实施方案中，所述混合厌氧微生物还可以进一步包括选自下述的一种或多种：Synergistetes，Euryarchaeota和Chloroflexi。在一些实施方案中，所述混合厌氧微生物还可以再进一步包括选自下述的一种或多种：Spirochaetes，Actinobacteria，Nitrospirae和Hyd24-12。在一些实施方案中，所述混合微生物还可以包括其它微生物，例如来自驯化的污泥的其它微生物。对污泥进行驯化以得到所述微生物的方法是本领域已知的。在一些实施方案中，本专利技术的装置可以使用修饰的电极或未修饰的电极进行。在一些实施方案中，本专利技术的装置可以使用例如碳电极，例如石墨颗粒、碳毡、碳布、碳刷、碳纤维电极进行。本专利技术的装置可以使用例如未修饰的电极进行。本专利技术的装置可以使用例如未修饰的碳电极进行。本专利技术的装置可以使用例如未修饰的石墨颗粒、碳毡、碳布、碳刷、碳纤维电极进行。在一些实施方案中，本专利技术的装置可以在10℃-70℃进行，例如在10℃，15℃，20℃，25℃，30℃，35℃，40℃，45℃，50℃，55℃，60℃65℃，70℃或其任意之间的温度范围进行。在一些实施方案中，如果合适，本专利技术的装置可以在更高的温度进行。在一些实施方案中，本专利技术的装置可以在室温进行。在一些实施方案中，本专利技术的装置可以在高于室温的环境下或低于室温的环境下进行。在一些实施方案中，在高于室温的环境下可能是优选的，例如反应在高温环境下进行，而不需要特定的温度调节装置。在一些实施方案中，本专利技术的装置可以包括适当的温度调节装置。在一些实施方案中，本专利技术的装置通过温度调节装置调节温度，能够获得提高产量和/或效率的脂肪酸，例如提高产量和/或效率的乙酸，丙酸，丁酸中的任意一种或多种。在一些实施方案中，本专利技术的装置中的阳极和阴极在同一反应室。在一些实施方案中，本专利技术的装置包括未分隔的反应室。在一些实施方案中，本专利技术提供单室反应器，其中阳极和阴极在同一室。在一些实施方案中，专利技术人发现，通过减少对于精密组件和昂贵的隔膜的需求可大幅降低成本。在一些实施方案中，可本专利技术的装置不包括电解池膜。在一些实施方案中，本专利技术的装置中的阳极和阴极之间存在分隔物。在一些实施方案中，本专利技术的装置包括分隔的反应室。在一些实施方案中，本专利技术提供双室或多室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用微生物电合成系统还原二氧化碳的方法，其中阴极使用混合厌氧微生物，所述混合厌氧微生物包括Proteobacteria，Firmicutes和Bacteroidetes。

【技术特征摘要】
1.一种利用微生物电合成系统还原二氧化碳的方法，其中阴极使用混合厌氧微生物，所述混合厌氧微生物包括Proteobacteria，Firmicutes和Bacteroidetes。2.权利要求1所述的方法，其中所述方法在10℃-70℃进行，例如在10℃，15℃，20℃，25℃，30℃，35℃，40℃，45℃，50℃，55℃，60℃，65℃，70℃或其任意之间的温度范围进行。3.权利要求1或2所述的方法，其中使用修饰的电极或未修饰的电极，例如碳电极，例如石墨颗粒、碳毡、碳布、碳刷、碳纤维电极，优选使用未修饰的电极，例如未修饰的碳电极，例如未修饰的石墨颗粒、碳毡、碳布、碳刷、碳纤维电极。4.权利要求1-3中任一项所述的方法，其中微生物还原二氧化碳产挥发性脂肪酸，例如乙酸，丙酸，丁酸。5.一种微生物电合成系统装置，包括至少一个阳极与至少一个阴极，...

【专利技术属性】
技术研发人员：穆杨，杨厚云，刘静，覃院，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34