一种植物吸收碳中和的方法

技术领域

本发明涉及碳排放技术领域，具体地说是一种植物吸收碳中和的方法。

背景技术

随着工业化、城镇化进程加快和消费结构持续升级，能源需求刚性增长；同时在当今水资源日趋短缺的背景下，污水回用已成为解决水资源短缺的重要途径，并在各国得到广泛关注；工业排放口处排放的污水问题严重，需要及时处理；

碳中和是指在一段时期内，产生的温室气体排放量通过植树造林、节能减排等形式抵消，即碳排放等于碳消除，以达到碳中和的状态，植物是重要的碳汇，可以通过光合作用，吸收二氧化碳，并将其固定在植被或土壤中；

然而，现有的通常采用大范围种植树木进行碳中和吸收，该方式周期长，不能及时有效发挥作用，并且不易进行水中溶解的二氧化碳进行光合作用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种植物吸收碳中和的方法，以解决背景技术中提出的问题。

一种植物吸收碳中和的方法，包括以下步骤：

S1、在工业排放口处设置光生物反应器或微藻燃料电池，将含有二氧化碳和其他污染物的烟气或废水引入反应器或电池中，与培养液混合；

S2、将藻类接种到反应器或电池中；

S3、通过基因工程和育种技术，提高藻类的光合作用效率；

S4、定期收集反应器或电池中的藻体，将其厌氧消化，使藻体中的有机物转化为生物质能源，再将部分消化后的沼渣作为接种污泥，回输到反应器或电池中重新种植藻类；

S5、定期监测藻类的生长情况和二氧化碳吸收效率，进行调整和优化。

优选的，所述光生物反应器采用封闭式设计。

优选的，所述培养液的配置方法如下步骤：

S101、取干粉培养基，将干粉培养基溶于欲配制液体总量2/3的三蒸水，加入磁性搅拌棒并置于磁力搅拌器上充分搅拌，使培养基干粉充分溶解；

S102、培养基干粉充分溶解后补加NaHCO3、磷酸二氢钾；

S103、加入磷酸盐缓冲液，调整培养液pH值，使结果达到pH7.2-7.4；

S104、将上述溶液用0.22um微孔滤膜过滤除菌。

优选的，所述藻类为微藻，采用螺旋藻、聚球藻、红细菌中的一种。

优选的，藻类通过调节光合作用电子传递链中的蛋白质复合体的组成和结构，并导入RuBisCO的基因，提高光合作用效率。

优选的，所述生物质能源为沼气或液体燃料。

优选的，所述S5中监测和优化的具体步骤如下：

S501、使用光合速率测量仪，每3天监测藻类的光合作用效率，通过测量氧气释放、二氧化碳吸收、叶绿素荧光等指标评估光合作用效率；

S502、通过湿重测量方法，每5天测量藻类的生物量，评估藻类生长情况；

S503、根据监测结果，调整优化光照条件，包括调整光照强度、光照时间和光照频率；

S504、根据监测结果，调整优化藻类的营养供应，包括碳源、氮源和磷源。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明通过利用藻类进行碳中和，其具有较高的光合作用效率，能高效吸收二氧化碳，能快速将二氧化碳转化为有机物质，其生长速率和生物量产量高，能够快速固定大量的二氧化碳，藻类的适用性广泛，使得利用藻类进行碳中和的方法具有很高的灵活性和适应性，而藻类的代谢产物多样，产生多种有用的物质，藻类通过光合作用吸收二氧化碳，同时释放氧气，有助于改善空气质量，同时藻类还可以吸收和去除水中的有害物质，具有净化水体的作用。

附图说明

图1为本发明的整体方法步骤框图；

图2为本发明的培养液的配置方法步骤框图；

图3为本发明的监测和优化方式的步骤框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

如附图1至附图3所示：

实施例：本发明提供一种植物吸收碳中和的方法，包括，包括以下步骤：

S1、在工业排放口处设置封闭式光生物反应器或微藻燃料电池，将含有二氧化碳和其他污染物的烟气或废水引入反应器或电池中，与培养液混合；

S2、将藻类接种到反应器或电池中；藻类为微藻，采用螺旋藻、聚球藻、红细菌中的一种；利用光照和培养液进行光合作用，吸收二氧化碳和其他无机物质，并产生有机物和电子；

S3、通过基因工程和育种技术，提高藻类的光合作用效率；藻类通过调节光合作用电子传递链中的蛋白质复合体的组成和结构，并导入RuBi sCO的基因，提高光合作用效率，优化藻类光合作用过程中的能量传递和利用效率，提高其碳中和能力；其中藻类的光合作用电子传递链包括两个光系统PSI和PSI I和两个电子载体质体醌和质体氰化铁蛋白，以及辅助化合物，如细胞色素b6f复合物、NDH-1，通过改变PSI和PSI I之间的比例，调节线性电子传递和环式电子传递的平衡，或者通过改变NDH-1的亚基组成，调节质子泵耦联机制，RuBi sCO与碳酸酐水合酶、碳酸酐水合酶活化因子、RuBi sCO活化因子协同作用，将二氧化碳与核糖磷酸结合，生成有机物；

S4、定期收集反应器或电池中的藻体，将其厌氧消化，使藻体中的有机物转化为生物质能源，即沼气或液体燃料，再将部分消化后的沼渣作为接种污泥，回输到反应器或电池中重新种植藻类；

如果收集和消化的是反应器或电池中的全部藻体，需要重新种植藻类，以维持光合作用和能源转换的效率，这种情况下，将部分消化后的沼渣作为接种污泥，回输到反应器或电池中.以加速新藻类的生长和适应；

如果收集和消化的是反应器或电池中的部分藻体，就不需要重新种植藻类，只要保证剩余的藻类数量和活性足够进行光合作用和能源转换，这种情况下，定期或连续地从反应器或电池中抽取一定比例的藻体，进行厌氧消化；

如果收集和消化的是反应器或电池中的死亡或衰老的藻体，就不需要重新种植藻类，只要保证新生的藻类数量和活性足够进行光合作用和能源转换，这种情况下，利用密度梯度离心区分活性和非活性的藻类，并将非活性的藻类分离出来，进行厌氧消化；

S5、定期监测藻类的生长情况和二氧化碳吸收效率，进行调整和优化。

其中，培养液的配置方法如下步骤：

S101、取干粉培养基，将干粉培养基溶于欲配制液体总量2/3的三蒸水，加入磁性搅拌棒并置于磁力搅拌器上充分搅拌，使培养基干粉充分溶解；

S102、培养基干粉充分溶解后补加NaHCO3、磷酸二氢钾；

S103、加入磷酸盐缓冲液，调整培养液pH值，使结果达到pH7.2-7.4；

S104、将上述溶液用0.22um微孔滤膜过滤除菌。

在S5中监测和优化的具体步骤如下：

S501、使用光合速率测量仪，每3天监测藻类的光合作用效率，通过测量氧气释放、二氧化碳吸收、叶绿素荧光等指标评估光合作用效率；

S502、通过湿重测量方法，每5天测量藻类的生物量，评估藻类生长情况；

S503、根据监测结果，调整优化光照条件，包括调整光照强度、光照时间和光照频率；

S504、根据监测结果，调整优化藻类的营养供应，包括碳源、氮源和磷源。

由上可知，藻类具有高效的光合作用能力，可以快速生长并积累大量的生物质，能够高效地吸收大量的二氧化碳，并且释放出氧气。与传统的植物相比，藻类的生长速度更快，能够更快地吸收和转化二氧化碳。此外，藻类的培养可以在较小的空间中进行，适用于城市等有限空间的环境；藻类通过光合作用吸收二氧化碳，同时释放氧气，有助于改善空气质量，同时藻类还可以吸收和去除水中的有害物质，具有净化水体的作用。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。