Nghiên cứu làm sạch CO2 từ khí thải đốt than để nuôi vi khuẩn lam Spirulina platensis

• Tác giả: Đoàn Thị Oanh
• Người hướng dẫn: GS. Đặng Đình Kim
• Trường học: Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Công nghệ môi trường
• Đề tài: Nghiên cứu làm sạch CO2 từ khí thải đốt than bằng kỹ thuật xúc tác hấp phụ cho vi khuẩn lam Spirulina platensis
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 20
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2. CÔNG NGHỆ XÚC TÁC – HẤP PHỤ XỬ LÝ CÁC KHÍ THẢI ĐỒNG HÀNH VỚI CO2 TRONG KHÍ THẢI ĐỐT THAN
• 3. NGUỒN CO2 TỪ KHÍ THẢI ĐỐT THAN CHO SINH TRƯỞNG VI TẢO VÀ VI KHUẨN LAM
• 4. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 4.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU
• 4.2. THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT
• 4.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 4.3.1. Phương pháp tổng hợp vật liệu hấp phụ - xúc tác và các phương pháp đánh giá đặc trưng vật liệu
• 4.3.2. Quy trình tổng hợp vật liệu
• 4.3.3. Phương pháp đánh giá đặc trưng vật liệu
• 4.3.4. Các phương pháp phân tích thành phần hóa học của than
• 4.3.5. Các phương pháp phân tích khí
• 4.3.6. Các phương pháp phân tích các khí ở quy mô phòng thí nghiệm
• 4.3.7. Các phương pháp phân tích các khí ở quy mô pilot và nhà máy
• 4.3.8. Phương pháp đánh giá hiệu quả xử lý
• 4.3.9. Các phương pháp nghiên cứu Spirulina platensis
• 4.3.10. Xác định tốc độ sinh trưởng của Spirulina platensis
• 4.3.11. Phương pháp xác định phycocyanine, chlorophyll a, carotenoid của Spirulina platensis
• 4.3.12. Tách chiết lipit từ sinh khối tảo theo phương pháp Bligh và Dyer (1959) đã cải biên
• 4.3.13. Phương pháp xác định hàm lượng HCO3- và CO32- trong môi trường nuôi
• 4.4. Phân tích thành phần và hàm lượng các axit béo bão hòa và không bão hoà đa nối đôi
• 4.5. Phân tích thành phần dinh dưỡng
• 4.6. Phân tích hàm lượng carbon trong sinh khối vi tảo
• 4.7. Đánh giá hiệu quả hấp thu CO2 của Spirulina platensis
• 4.8. CÁC MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
• 4.8.1. Thiết bị nghiên cứu chức năng của từng vật liệu
• 4.8.2. Hệ thống xử lý khí thải quy mô phòng thí nghiệm
• 4.8.3. Hệ thống xử lý khí thải quy mô nhà máy
• 4.8.4. Mô hình thực nghiệm nuôi Spirulina platensis
• 4.9. CÁC PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM
• 4.9.1. Các phương pháp bố trí thí nghiệm nghiên cứu khả năng xử lý của vật liệu xúc tác/ hấp phụ
• 4.9.2. Các phương pháp bố trí thí nghiệm nghiên cứu Spirulina platensis
• 4.10. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU
• 5. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 5.1. NGHIÊN CỨU LÀM SẠCH CO2 TỪ KHÍ THẢI ĐỐT THAN BẰNG KỸ THUẬT XÚC TÁC – HẤP PHỤ
• 5.1.1. Chế tạo và nghiên cứu tính chất vật liệu xúc tác-hấp phụ
• 5.1.2. Nghiên cứu sử dụng vật liệu hấp phụ trên cơ sở Fe2O3 - MnO2 và các hợp chất chứa Canxi/ Natri nhằm giảm thiểu hơi kim loại nặng và hơi axit
• 5.1.3. Nghiên cứu vật liệu xúc tác để xử lý khí độc
• 5.1.4. Chế tạo xương gốm – chất mang
• 5.1.5. Nghiên cứu thử nghiệm hệ modun hấp phụ-xúc tác để làm sạch CO2 từ khí thải đốt than
• 5.1.6. Nghiên cứu thử nghiệm hệ modul hấp phụ/xúc tác để làm sạch CO2 từ khí thải đốt than quy mô phòng thí nghiệm
• 5.1.7. Nghiên cứu thử nghiệm hệ modul hấp phụ-xúc tác để làm sạch CO2 từ khí thải đốt than tại nhà máy gạch tuynel
• 5.2. NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CO2 LÀM SẠCH TỪ KHÍ THẢI ĐỐT THAN ĐỂ NUÔI SPIRULINA PLATENSIS
• 5.2.1. Nghiên cứu sử dụng CO2 làm sạch từ khí thải đốt than để nuôi Spirulina platensis SP8 ở điều kiện phòng thí nghiệm quy mô 1 Lít
• 5.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấp
• 5.2.3. Nghiên cứu lựa chọn nồng độ CO2 phù hợp cho sinh trưởng của Spirulina platensis
• 5.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ NaHCO3 trong điều kiện sục nguồn CO2 khác nhau lên sinh trưởng của SP8
• 5.2.5. Nghiên cứu thay đổi pH trong môi trường nuôi Spirulina platensis sử dụng các nguồn CO2 khác nhau
• 5.2.6. Nghiên cứu biến động CO32- và HCO3- trong môi trường nuôi Spirulina platensis SP8
• 5.2.7. Nghiên cứu sử dụng CO2 làm sạch từ khí thải đốt than để nuôi Spirulina platensis SP8 ở điều kiện phòng thí nghiệm quy mô 10L
• 5.2.8. Ảnh hưởng của thời gian sục khí CO2 từ khí thải đốt than
• 5.2.9. Nghiên cứu thay đổi pH trong môi trường nuôi Spirulina platensis ở các thời gian sục khí CO2 từ khí thải đốt than khác nhau
• 5.2.10. Nghiên cứu biến động CO32- và HCO3- trong môi trường nuôi Spirulina platensis SP8 khi sục CO2 từ khí thải đốt than
• 5.2.11. Nghiên cứu sử dụng CO2 làm sạch từ khí thải đốt than để nuôi Spirulina platensis SP8 tại nhà máy gạch tuynel
• 5.2.12. Nghiên cứu sinh trưởng của Spirulina platensis trong điều kiện bổ sung CO2 từ khí thải đốt than tại nhà máy gạch tuynel
• 5.2.13. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ sục khí CO2 1,2% khác nhau lên khả năng sinh trưởng của Spirulina platensis SP8
• 5.2.14. Giá trị dinh dưỡng của sinh khối Spirulina platensis nuôi trong điều kiện sử dụng CO2 từ khí thải đốt than
• 5.2.15. Đánh giá hiệu quả hấp thu CO2 của Spirulina platensis SP8
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về CO2 và khí thải đốt than

Khí thải đốt than chủ yếu chứa CO2, một trong những tác nhân chính gây hiệu ứng nhà kính. CO2 chiếm khoảng một nửa khối lượng khí nhà kính và đóng góp tới 60% vào sự gia tăng nhiệt độ toàn cầu. Việc đốt than thải ra lượng CO2 lớn nhất so với các nhiên liệu hóa thạch khác như dầu và xăng. Sự gia tăng CO2 trong khí quyển không chỉ gây ra biến đổi khí hậu mà còn đặt ra thách thức lớn cho sự phát triển bền vững. Do đó, việc tìm kiếm các công nghệ làm sạch CO2 từ khí thải đốt than là rất cần thiết. Các phương pháp như hấp thụ hóa học, tách bằng màng, và đông lạnh phân đoạn đã được nghiên cứu, nhưng không giải quyết triệt để vấn đề phát triển bền vững.

II. Công nghệ xúc tác hấp phụ trong xử lý khí thải

Công nghệ xúc tác - hấp phụ được xem là giải pháp hiệu quả trong việc xử lý khí thải, đặc biệt là trong việc làm sạch CO2. Vật liệu hấp phụ như CaO - Na2CO3 và Fe2O3 - MnO2 có khả năng hấp phụ các khí độc hại như NOx, CO, và CxHy, đồng thời chuyển hóa chúng thành các sản phẩm an toàn hơn như H2O và N2. Việc sử dụng các vật liệu này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn nguyên liệu cho quá trình nuôi trồng vi tảo. Nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp giữa xúc tác oxi hóa và xúc tác quang có thể nâng cao hiệu quả xử lý khí thải, từ đó làm sạch CO2 một cách hiệu quả.

III. Nghiên cứu sử dụng CO2 làm nguồn dinh dưỡng cho Spirulina platensis

Việc sử dụng CO2 đã được làm sạch từ khí thải đốt than để nuôi Spirulina platensis là một ứng dụng thực tiễn đầy hứa hẹn. Spirulina platensis có khả năng hấp thụ CO2 trong quá trình quang hợp, từ đó sản xuất sinh khối có giá trị dinh dưỡng cao. Nghiên cứu cho thấy rằng việc điều chỉnh nồng độ CO2 và các yếu tố môi trường như pH có ảnh hưởng lớn đến tốc độ sinh trưởng của Spirulina platensis. Việc tận dụng CO2 từ khí thải không chỉ giúp làm sạch môi trường mà còn tạo ra nguồn thực phẩm bổ dưỡng, góp phần vào phát triển bền vững.

IV. Đánh giá hiệu quả và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc làm sạch CO2 từ khí thải đốt than bằng công nghệ xúc tác - hấp phụ không chỉ giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra nguồn dinh dưỡng cho Spirulina platensis. Các vật liệu xúc tác được chế tạo đã cho thấy hiệu quả cao trong việc xử lý khí thải, đồng thời giảm thiểu các khí độc hại. Điều này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển công nghệ xanh, giúp bảo vệ môi trường và nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm từ vi tảo. Việc ứng dụng công nghệ này trong các nhà máy gạch tuynel và các ngành công nghiệp khác sẽ góp phần quan trọng vào việc giảm thiểu phát thải CO2 và bảo vệ hệ sinh thái.