【技术实现步骤摘要】
技术介绍
1、由于现有化石燃料的过度使用，促使大气中co2浓度快速增长引起一系列气候问题。面对不断恶化的温室效应所带来的危机，世界各国达成共识采取措施减少co2排放量。co2是潜在的碳原料，有望取代化石碳，将co2固定用于生产燃料和化学品实现资源化利用可以解决以上问题。co2的资源化利用从广泛的角度分为化学利用、地质利用、物理利用和生物利用等，然而大部分技术存在成本高、能耗大、效率低等问题。
2、利用生物法进行co2转化利用，具有反应条件温和、产品种类丰富且选择性高、反应简单等优点。大部分生物固碳途径对能量(atp)需求较高，如cbb途径每固定1摩尔co2，需要消耗9摩尔atp；3-hp循环每固定1摩尔co2，需要消耗7摩尔atp及hp/hb循环每固定1摩尔co2，需要消耗6摩尔atp等。另外生物固碳途径产物种类也呈现差异，现有生物固碳产物常为乙酸等有机酸，产物经济价值低；如能生产，乙醇、丁醇等醇类产物，则可将清洁能源生产与co2减排耦合，产物价值更高，具有良好的经济、社会及生态效益。但合成醇类产物对还原力有较高要求，微生物本身不足以供应，需提供外源的电能、光能或化学能，然而该过程中，外源能量转化为固碳所需还原力的效率较低，导致生物法固定co2合成生物基化学品的效率受到限制。此外，co2在发酵液中的的溶解度较低，常温常压下，1摩尔常规液体仅能吸收0.02摩尔co2，且受到溶液ph、发酵顶空气体环境的影响，导致微生物固碳底物供应不足，影响了固碳效率。
3、食气梭菌如杨氏梭菌(clostridium lju
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种利用生物质基电极强化co2合成生物基化学品的方法。该方法提供的生物质基电极能强化co2的生物化利用，应用于食气梭菌(杨氏梭菌、乙醇梭菌和食一碳梭菌)固碳发酵，实现高效低能耗产醇类生物基化学品。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种利用生物质基电极强化co2合成生物质基化学品的方法，其特征在于，步骤如下：
4、s1：采用高温热解法制备生物炭颗粒，包裹在钛或铂电极外，作为生物质基电极。
5、s2：生物质基电极强化食气梭菌固定co2自养发酵体系；
6、s3：生物质基电极强化食气梭菌有机营养/电能自养混合型发酵体系。
7、所述的生物质基电极为将大麦秸秆80℃下干燥，研磨过40目筛，在n2通量为0.8l/min的高纯氮环境下以5℃/min的速率升温至400℃～600℃，各停留4h，降温后研磨过200目筛得到生物炭颗粒。取生物炭颗粒包裹在钛或铂电极外，作为生物质基电极。
8、所述的生物炭颗粒可以装填于网袋容器中，包裹在钛或铂电极外，作为生物质基电极；生物炭用量为发酵体系的1wt％；所述网袋容器为孔径小于30nm的无纺布材料。
9、采用高硼硅玻璃制成的双室电解池作为发酵平台，该双室电解池分为阴极室和阳极室，双室容积均为50ml，阳极采用铂网作为对电极，阴极采用氯化银以及碳布作为参比电极，采用生物质基电极作为阴极工作电极进行发酵。
10、所述的双室电解池在接菌前以0.6l/min的通量通入co2，持续通气12h，使生物质基电极吸附充分的co2。所述的双室电解池电极外接恒电位仪，施加恒定电势-0.9～-1.1v(vs.ag/agcl)。
11、步骤s2中，所述的双室电解池配备曝气装置，在发酵过程中持续以0.6l/min的通量通入co2。
12、步骤s3中，以生物质水解液作为发酵的基础培养基，所述生物质水解液由玉米秸秆制备得到，稀释至葡萄糖浓度为20g/l。
13、步骤s3中，所述的电解池配备发酵尾气收集气袋与气泵，气袋持续收集生物质水解液有机营养发酵过程中产生的尾气(co2)，气泵将气袋收集的发酵尾气重新输送回反应器阴极室，尾气被生物质基电极强化食气梭菌再利用合成醇类产物。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
15、1.生物质基电极发达的层级孔隙结构有利于微生物附着并形成稳定的生物膜，可以局部富集co2供细胞利用；
16、2.生物质基电极可以加快电子传递速率，提高固碳效率，同时加强还原型醇类产物的合成，解决了产物经济价值低的问题；
17、3.采用特殊的wood-ljungdahl途径固碳，仅需要消耗1摩尔atp，解决了大部分生物固碳途径能量(atp)需求高的问题；
18、4.对生物质水解液有机营养发酵过程中释放的co2尾气进行重吸收，实现co2再利
19、用，提高发酵底物的碳利用率。
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1.一种利用生物质基电极强化CO2合成生物质基化学品的方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的利用生物质基电极强化CO2合成生物质基化学品的方法，其特征在于，所述的生物质基电极为将大麦秸秆80℃下干燥，研磨过40目筛，在N2通量为0.8L/min的高纯氮环境下以5℃/min的速率升温至400℃～600℃，各停留4h，降温后研磨过200目筛得到生物炭颗粒。
3.根据权利要求2所述的利用生物质基电极强化CO2合成生物质基化学品的方法，其特征在于，取生物炭颗粒包裹在钛或铂电极外，作为生物质基电极。
4.根据权利要求2所述的利用生物质基电极强化CO2合成生物质基化学品的方法，其特征在于，所述的生物炭用量为发酵体系的1wt％。
5.根据权利要求3或4所述的利用生物质基电极强化CO2合成生物质基化学品的方法，其特征在于，采用高硼硅玻璃制成的双室电解池作为发酵平台，该双室电解池分为阴极室和阳极室，双室容积均为50mL，阳极采用铂网作为对电极，阴极采用氯化银以及碳布作为参比电极，采用生物质基电极作为阴极工作电极进行发酵。
7.根据权利要求6所述的利用生物质基电极强化CO2合成生物质基化学品的方法，其特征在于，所述的双室电解池电极外接恒电位仪，施加恒定电势-0.9v～-1.1v(vs.Ag/AgCl)。
8.根据权利要求7所述的利用生物质基电极强化CO2合成生物质基化学品的方法，其特征在于，步骤S2中，所述的双室电解池配备曝气装置，在发酵过程中持续以0.6L/min的通量通入CO2。
9.根据权利要求8所述的利用生物质基电极强化CO2合成生物质基化学品的方法，其特征在于，步骤S3中，以生物质水解液作为发酵的基础培养基，所述生物质水解液由玉米秸秆制备得到，稀释至葡萄糖浓度为20g/L。
10.根据权利要求9所述的利用生物质基电极强化CO2合成生物质基化学品的方法，其特征在于，步骤S3中，所述的电解池配备发酵尾气收集气袋与气泵，气袋持续收集生物质水解液有
...【技术特征摘要】
1.一种利用生物质基电极强化co2合成生物质基化学品的方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的利用生物质基电极强化co2合成生物质基化学品的方法，其特征在于，所述的生物质基电极为将大麦秸秆80℃下干燥，研磨过40目筛，在n2通量为0.8l/min的高纯氮环境下以5℃/min的速率升温至400℃～600℃，各停留4h，降温后研磨过200目筛得到生物炭颗粒。
3.根据权利要求2所述的利用生物质基电极强化co2合成生物质基化学品的方法，其特征在于，取生物炭颗粒包裹在钛或铂电极外，作为生物质基电极。
4.根据权利要求2所述的利用生物质基电极强化co2合成生物质基化学品的方法，其特征在于，所述的生物炭用量为发酵体系的1wt％。
5.根据权利要求3或4所述的利用生物质基电极强化co2合成生物质基化学品的方法，其特征在于，采用高硼硅玻璃制成的双室电解池作为发酵平台，该双室电解池分为阴极室和阳极室，双室容积均为50ml，阳极采用铂网作为对电极，阴极采用氯化银以及碳布作为参比电极，采用生物质基电极作为阴极工作电极进行发酵。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：程驰，赵悦，李伟明，刘敏，赵佳琪，谢焱，薛闯，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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