化學工程學系 陳彥妤助理教授-太陽能驅動苔蘚固碳反應器用於高值化生長素之生產

  • 刊登日期: 2024-01-17
申請系所(單位) 化學工程學系
計畫主持人 陳彥妤 助理教授
計畫名稱(中文) 太陽能驅動苔蘚固碳反應器用於高值化生長素之生產
計畫名稱(英文) Solar-driven Carbon-fixation Moss bioreactor for valuable phytohormone bioproduction
共同主持人 1.生物化學研究所-唐涵 助理教授 2.化學工程學系-林玠廷 助理教授
協同主持人
中文摘要 在當今社會,全球氣候變遷已經不再是一個遙遠的議題,而是迫切需要解決的挑戰。為了應對這一挑戰,科研團體和產業界都在尋找創新的方法和技術,旨在降低碳排放,甚至達到負碳排放。此背景之下,如何整合當前的技術資源,發展出既具經濟效益又能實質減少大氣中二氧化碳的解決方案,成為了科研的重要目標。本計畫將開發以苔癬為主的光合生物反應器,實現二氧化碳的生物轉化以及高值化產品的生產。常見的二氧化碳供給方式如加壓曝氣是個高能耗的程序。為解此問題,我們提議使用兩階段培養反應器。首先,透過前期培養放大苔蘚生物質量;其後,將苔蘚轉移至新型的氣相生物反應器,此設計使苔蘚能直接接觸氣態基質,大幅減少二氧化碳到苔蘚的傳輸阻力,達到高效與節能的目標。此外,與當前主要利用微藻和固碳細菌的生物固碳策略不同,本計畫選擇苔癬作為固碳生物載體,因為其絲狀多細胞型態、葉綠體豐富度、極高的適應性和在苛刻環境中的生存能力,被認為是碳固定中具有潛力的生物載體。然而,光合生物通常因其葉綠素和細胞色素的特性,只能吸收太陽光中的特定波長進行光合作用。為了充分提高太陽光的利用率,我們計劃將光合生物反應器整合太陽能系統,使得不被光合生物利用的光波長也能被轉化為能源。整合太陽能技術作為能源補充,不僅能發電,穿透太陽能電池的光能和太陽能電池產生的部分熱能會供應給生物反應器,使苔癬得以有效生長並轉化大氣中的二氧化碳,從而增強其碳固定效率。
英文摘要 In response to the urgent need for innovative solutions to global climate change, this project introduces a solar-driven carbon-fixation moss bioreactor, aimed at converting atmospheric carbon dioxide into valuable products. Traditional carbon dioxide supply methods, such as pressurized aeration, are energy-intensive. To address this, we propose a two-stage bioreactor process. Initially, moss biomass is increased through pre-cultivation. Then, an innovative gas-phase bioreactor facilitates direct moss contact with the gaseous substrate, significantly enhancing carbon dioxide bioconversion efficiency and energy conservation. Unique to our approach is the use of moss as a biofixer, chosen for its adaptability and high chlorophyll content, making it a superior candidate for carbon sequestration compared to common microalgae and bacteria. Furthermore, the integration of the bioreactor with a solar system ensures optimal use of sunlight, converting unused wavelengths into electricity. This integration not only generates power but also supports the bioreactor′s operational needs, promoting efficient moss growth and improved carbon fixation.