DK201400177Y4

DK201400177Y4 - CO2 CAPTURE SYSTEM USING PACKAGED REACTOR AND

Info

Publication number: DK201400177Y4
Application number: DKBA201400177U
Authority: DK
Inventors: Sylvie Fradette; Julie Gingras; Normand Voyer; Jonathan Carley; Glenn R Kelly; Olivera Ceperkovic
Original assignee: Co2 Solutions Inc
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2016-04-08
Also published as: DK201400177U1

Abstract

Den foreliggende frembringelse angår et system til CO2-capture under anvendelse af mikropartikler som omfatter en biokatalysatorer. Systemet til capture af CO2 fra en CO2-holdig gas (12) omfatter: - mikropartikler som omfatter et bæremateriale og en biokatalysator, der bæres af bærematerialet, biokatalysatoren fremmer opløsning og transformation af CO2 til bicarbonat- og hydrogenioner; og biokatalysato er immobiliseret på bærematerialet ved enzym-immobilisering, - en absorptionsenhed (E-1), som er konfigureret til at bringe den CO2-holdige gas i kontakt med en absorptionsblanding (11) og som omfatter en flydende opløsning og mikropartiklerne og frembringe en CO2-depleteret gas og en ion-rig blanding omfattende mikropartiklerne; hvor absorptionsenheden (E-1) er en pakket reaktor, og mikropartiklerne er dimensioneret og tilvejebragt i en koncentration, således at absorptionsblandingen kan strømme gennem den pakkede reaktor, - og en desorptionsreaktor (E-11) til modtagelse af den ion-rige vandige blanding (15) til muliggørelse af transformation af bicarbonat- og hydrogenionerne til CO2 gas og vand. Systemet producerer således en CO2-rig gasstrøm og en ion-depleteret opløsning (17).The present invention relates to a CO2 capture system using microparticles comprising a biocatalyst. The CO2 capture system from a CO2-containing gas (12) comprises: - microparticles comprising a support material and a biocatalyst supported by the support material, the biocatalyst promotes dissolution and transformation of CO2 into bicarbonate and hydrogen ions; and biocatalyst are immobilized on the support material by enzyme immobilization, - an absorption unit (E-1) configured to contact the CO2-containing gas with an absorption mixture (11) and comprising a liquid solution and the microparticles and producing a CO2-depleted gas and an ion-rich mixture comprising the microparticles; wherein the absorption unit (E-1) is a packed reactor and the microparticles are sized and provided in a concentration so that the absorption mixture can flow through the packed reactor, and a desorption reactor (E-11) to receive the ion-rich aqueous mixture (15) to enable transformation of the bicarbonate and hydrogen ions into CO2 gas and water. Thus, the system produces a CO2-rich gas stream and an ion-depleted solution (17).

Description

SYSTEM TIL C02~CAPTURE UNDER ANVENDELSE AF PAKKET REAKTOR OG ABSORPTIONSBLANDING MED MIKROPARTIKLER OMFATTENDESYSTEM FOR C02 ~ CAPTURE USING PACKAGED REACTOR AND ABSORPTION MIXING WITH MICROPARTICLES INCLUDING

BIOKATALYSATORbiocatalyst

FREMBRINGELSENS OMRÅDEFIELD OF CREATION

Den foreliggende frembringelse angår C02-capfure under anvendelse af mikropariikier omfattende biokatalysatorer.The present invention relates to CO2 capfure using microparics comprising biocatalysts.

BAGGRUNDBACKGROUND

Stadig mere dystre advarsler fra videnskabelige samfund over bele verden om farerne ved klimaændringer kombineret med større offentlig opmærksomhed og bekymring omkring spørgsmålet har afstedkommet øget momentum i retning af global lovgivning med det formål at reducere menneskeskabte drivhusgas- (GHG) emissioner, især kuldioxid. Ultimativt vil en betydelig nedskæring i nordamerikanske og globale C02. emissioner kræve reduktioner af den elektricitetsproducerende sektor, den største kilde til C02 på verdensplan. Ifølge Det internationale Energiagenturs (IEA) GHG-program var der i 2006 næsten 5.000 kraftværker til fossile brændstoffer på verdensplan, som genererer næsten 11 milliarder tons C02, hvilket udgør næsten 40 % af de samlede globale antroprofene C02-em!ssioner Af disse emissioner fra den kraftgenererende sektor kom 61 % fra kulfyrede anlæg. Om end den langsigtede agenda, som regeringer anbefaler, er erstatning af generering af fossilt brændstof med vedvarende energi, dikterer stigende energiefterspørgsel, kombineret med den enorme afhængighed af fossil-generering på kort til mellemiangt sigt, at denne fossil-basis forbliver operationel. At implementere et effektivt GHG-reduktionssystem vil således kræve, at C02-emissionerne fra denne sektor mindskes, hvor carbon indfangning og lagring (CCS - Carbon Capture and Storage) er en af de bedst kendte løsninger.Increasingly gloomy warnings from scientific communities around the world about the dangers of climate change coupled with greater public awareness and concern have raised momentum toward global legislation aimed at reducing anthropogenic greenhouse gas (GHG) emissions, especially carbon dioxide. Ultimately, a significant cut in North American and global C02. emissions require reductions in the electricity generating sector, the largest source of CO2 worldwide. According to the International Energy Agency's (IEA) GHG program, in 2006, there were nearly 5,000 fossil fuel power plants worldwide, generating nearly 11 billion tonnes of CO2, accounting for almost 40% of total global anthropogenic CO2 emissions. the power generating sector came 61% from coal-fired plants. Although the long-term agenda that governments recommend is replacing fossil fuel generation with renewable energy, rising energy demand, coupled with the huge dependence on fossil generation in the short to medium term, dictates that this fossil base remains operational. Implementing an effective GHG reduction system will thus require reducing CO2 emissions from this sector, with carbon capture and storage (CCS - Carbon Capture and Storage) being one of the best known solutions.

CCS-processen fjerner C02fra en C02-holdig røggas og muliggør produktion af en stærkt koncentreret C02-gasstrøm, som komprimeres og transporteres til et sekvestreringssite. Dette site kan være et depleteret oliefelt eller en saltvandsakvifer. Sekvestrering i hav- og mineralcarbonisering er to alternative måder til sekvestrering, som befinder sig i forskningsfasen. Captured C02 kan også anvendes ti! forbedring af olieindvinding.The CCS process removes CO 2 from a CO 2 containing flue gas and enables the production of a highly concentrated CO 2 gas stream which is compressed and transported to a sequestering site. This site may be a depleted oil field or a saltwater aquifer. Sequestration in marine and mineral carbonation are two alternative ways of sequestration that are in the research phase. Captured CO 2 can also be used for! improving oil recovery.

Gængse teknologier ti! C02-capture er primært baseret på anvendelse af aminopløsninger, der cirkuleres gennem to adskilte hovedenheder: en absorptions-søjle, der er koblet til en desorptions- (eller stopnings-) søjle.Common technologies ten! CO 2 capture is primarily based on the use of amine solutions circulated through two separate main units: an absorption column coupled to a desorption (or stopping) column.

Biokatalysatorer er blevet anvendt til anvendelser i forbindelse med CCVabsorption. For eksempel kan C02-transformation katalyseres af enzymet kulsyreanhydrase som følger:Biocatalysts have been used for CCV absorption applications. For example, CO 2 transformation can be catalyzed by the enzyme carbonic anhydrase as follows:

Under optimale forhold kan den katalyserede omsætningshastighed af denne reaktion nå 1 x 106 molekyler/sekund.Under optimal conditions, the catalyzed reaction rate of this reaction can reach 1 x 10 6 molecules / second.

Der findes nogle kendte måder til tilvejebringelse af kulsyreanhydrase i C02- capture-reaktorer. En måde er ved immobilisering af enzymet på et fast pakningsmateriaie i en reaktor med pakket søjle. En anden måde er ved tilvejebringelse af enzymet i opløselig tilstand i en opløsning i eller som strømmer gennem en reaktor. Begge disse metoder giver fordele, men også nogle begrænsninger. Enzym immobiliseret på et fast pakningsmateriale begrænser fordelen af enzymet, da det haren begrænset tilstedeværelse i den tynde reaktive flydende film ved gas-væske-grænsefladen, der har en tykkelse på ca. 10 pm; enzym på pakningen er adskillige millimeter fra gas-væske-grænsefladen. Opløseligt enzym bibringer den optimale enzymvirkning, men det er ikke let at adskille enzymet fra opløsningen, og hvis enzymet ikke er robust over for intense betingelser, såsom dem, der anvendes i desorptionsoperationer, vil det blive denatureret, og processen vi! kræve høje niveauer af kontinuerlig enzymerstatning.There are some known ways of providing carbonic anhydrase in CO 2 capture reactors. One way is by immobilizing the enzyme on a solid gasket material in a packed column reactor. Another way is by providing the enzyme in soluble state in a solution in or flowing through a reactor. Both of these methods offer advantages, but also some limitations. Enzyme immobilized on a solid gasket material limits the advantage of the enzyme as it has a limited presence in the thin reactive liquid film at the gas-liquid interface having a thickness of approx. 10 pm; enzyme on the package is several millimeters from the gas-liquid interface. Soluble enzyme imparts the optimal enzyme effect, but it is not easy to separate the enzyme from the solution, and if the enzyme is not robust to intense conditions, such as those used in desorption operations, it will be denatured and we process! require high levels of continuous enzyme replacement.

WO 2004/056455 angår en fremgangsmåde og et system, der kan omfatte en spray-absorber-bioreaktor til behandling af en gas til fjernelse af C02 derfra. Sprayabsorberen er konfigureret til at spraye en absorptionsvæske omfattende en biokatalysator, såsom kulsyreanhydrase, der er fri eller immobiliseret i forhold til en bærer. Biokatalysatorerne passerer gennem en forstøver sammen med væskefasen ind i sprav-absorberen.WO 2004/056455 relates to a method and system which may comprise a spray absorber bioreactor for treating a gas for removing CO 2 therefrom. The spray absorber is configured to spray an absorbent liquid comprising a biocatalyst such as carbonic anhydrase which is free or immobilized relative to a carrier. The biocatalysts pass through a nebulizer together with the liquid phase into the spray absorber.

Der er behov for en teknologi, der overvinder nogle af disse problemer og udfordringer ved de kendte teknikker til tilvejebringelse af biokatalysatorer, såsom kulsyreanhydrase, i C02-capture-reaktorer.A technology is needed to overcome some of these problems and challenges of the known techniques for providing biocatalysts, such as carbonic anhydrase, in CO 2 capture reactors.

RESUMÉ AF FREMBRINGELSENSUMMARY OF PRODUCTION

Den foreliggende frembringelse Imødekommer det oven for nævnte behov ved at tilvejebringe et system til C02-capture under anvendelse af mikropartikier omfattende biokatalysatorer.The present invention meets the above-mentioned need by providing a CO 2 capture system using microparticles comprising biocatalysts.

Nærmere bestemt tilvejebringer den foreliggende frembringelse et system til capture af C02fra en C02-hoidig gas omfattende en pakket reaktor og en absorptionsblanding, der strømmer gennem den pakkede reaktor, hvilket system er konfigureret til at bringe den C02-holdig gas i kontakt med absorptionsblandingen inden i den pakkede reaktor, absorptionsblandingen omfatter en flydende opløsning og mikropartikier, mikro-partiklerne omfatter et bæremateriale og biokatalysatorer, som bæres af bærematerialet, og er dimensioneret og tilvejebragt i en sådan koncentration, at absorptionsblandingen strømmer gennem den pakkede reaktor og, at mikropartikleme transporteres med den flydende opløsning til accelerering af opløsning og transformation af C02 til bicarbonat- og hydrogenioner, hvorved der produceres en C02-depleteret gas og en ion-rig blanding omfattende mikropartikleme.More specifically, the present invention provides a system for capturing CO 2 from a CO 2 -containing gas comprising a packed reactor and an absorption mixture flowing through the packed reactor which is configured to contact the CO 2-containing gas with the absorption mixture within the packed reactor, the absorption mixture comprises a liquid solution and microparticles, the microparticles comprise a carrier material and biocatalysts supported by the carrier material, and are dimensioned and provided in such a concentration that the absorption mixture flows through the packed reactor and the microparticles are transported with it. liquid solution to accelerate dissolution and transformation of CO 2 to bicarbonate and hydrogen ions, thereby producing a CO 2 depleted gas and an ion-rich mixture comprising the microparticles.

I et valgfrit aspekt omfatter systemet en separations enhed til fjernelse af mikropartikleme fra den ion-rige blanding til fremstilling afen ion-rig opløsning. I et andet valgfrit aspekt udføres fjernelse af mikropartikleme med filtreringsmekanisme, magnetisk adskillelse, centrifugering, cyklon, sedimentering eller en kombination deraf.In an optional aspect, the system comprises a separation unit for removing the microparticles from the ion-rich mixture to prepare an ion-rich solution. In another optional aspect, removal of the microparticles is accomplished by filtration mechanism, magnetic separation, centrifugation, cyclone, sedimentation, or a combination thereof.

i et andet valgfrit aspekt omfatter systemet enheder, der udfører desorption eller mineraicarbonisering på den ion-rige opløsning til frembringelse afen ion-depleteret opløsning. Den ion-rige blanding kan omfatte præcipitater, og præcipitaterne kan fjernes fra den ion-rige blanding før udførelse af desorption eller mineraicarbonisering.In another optional aspect, the system comprises units which perform desorption or mineraicarbonization on the ion-rich solution to produce an ion-depleted solution. The ion-rich mixture may comprise precipitates and the precipitates may be removed from the ion-rich mixture prior to desorption or mineralicarbonization.

I et andet valgfrit aspekt omfatter systemet et indløb til tilsætning af en mængde af mikropartikleme til den ion-depleterede opløsning før recirkulation af den ion-depieterede opløsning til yderligere kontakt med den C02-hoidige gas. 1 et andet valgfrit aspekt omfatter systemet et indiøb til indføring af den ion-rige blanding i en desorptionsreaktor, hvor mikropartikleme stabiliseres af bærematerialet og er dimensioneret og tilvejebragt i en sådan koncentration i desorptionsreaktoren, at mikropartikleme transporteres med den ion-rige blanding til accelerering af transformation af bicarbonat- og hydrogenionerne til C02~gas og vand, hvorved der produceres en C02-gasstrøm og den ίοη-depleierede opløsning.In another optional aspect, the system comprises an inlet for adding an amount of microparticles to the ion-depleted solution prior to recirculation of the ion-deposited solution for further contact with the CO 2 -containing gas. In another optional aspect, the system comprises an inlet for introducing the ion-rich mixture into a desorption reactor, wherein the microparticles are stabilized by the support material and sized and provided at such a concentration in the desorption reactor that the microparticles are transported with the ion-rich mixture to accelerate the transformation of the bicarbonate and hydrogen ions into CO 2 gas and water, producing a CO 2 gas stream and the ίοη-depleted solution.

I et andet valgfrit aspekt kan mikropartiklerne være dimensioneret ti! at lette adskillelse af mikropartiklerne fra den ion-rige blanding, For eksempel kan mikropartiklerne være dimensioneret til at have en diameter på over ca. 1 pm eller over ca, 5 μηι, I et andet valgfrit aspekt kan mikropartiklerne være dimensioneret til at have et katalytisk overfladeareal omfattende biokatalysatorerne med en sådan aktivitetsdensitet, at der tilvejebringes et aktivitetsniveau svarende til et tilsvarende aktivitetsniveau af opløselige biokatalysatorer over ca, 0,05 g biokatalysator/L, eventuelt mellem ca, 0,05 g biokatalysator/L og ca. 2 g biokatalysator/L, og fortrinsvis mellem ca. 0,05 g biokatalysator/L og ca, 0,5 g biokatalysator/L, når det drejer sig om biokatalysatorer med en minimumaktivitet på ca. 260 WA units/mg.In another optional aspect, the microparticles may be sized ten! to facilitate separation of the microparticles from the ion-rich mixture. For example, the microparticles may be sized to have a diameter greater than ca. In another optional aspect, the microparticles may be sized to have a catalytic surface area comprising the biocatalysts with such activity density to provide an activity level corresponding to a corresponding activity level of soluble biocatalysts above about 0.05 g of biocatalyst / L, optionally between about 0.05 g of biocatalyst / L and approx. 2 g of biocatalyst / L, and preferably between ca. 0.05 g biocatalyst / L and about 0.5 g biocatalyst / L in the case of biocatalysts with a minimum activity of approx. 260 WA units / mg.

I et andet valgfrit aspekt danner absorptionsblandingen og C02 en reaktiv flydende film med en tykkelse, og mikropartiklerne er dimensioneret til at ligge inden for en størrelsesorden af tykkelsen af den reaktive flydende film. I et andet valgfrit aspekt danner absorptionsblandingen og C02 en reaktiv flydende film med en tykkelse, og mikropartiklerne er dimensioneret til at være mindre end tykkelsen af den reaktive flydende film. Tykkelsen af den reaktive flydende film kan være ca. 10 pm.In another optional aspect, the absorption mixture and CO 2 form a reactive liquid film of a thickness and the microparticles are sized to be within the order of the thickness of the reactive liquid film. In another optional aspect, the absorption mixture and CO 2 form a reactive liquid film of a thickness and the microparticles are sized to be less than the thickness of the reactive liquid film. The thickness of the reactive liquid film may be approx. 10 pm.

I et andet valgfrit aspekt er mikropartiklerne dimensioneret til mellem ca. 1 pm og ca. 100 pm.In another optional aspect, the microparticles are sized to between ca. 1 pm and approx. 100 pm.

I et andet valgfrit aspekt kan der dannes præcipitater i den ion-rige blanding, og mikropartiklerne kan være dimensioneret til at være større eller tungere end præcipitaterne.In another optional aspect, precipitates may be formed in the ion-rich mixture and the microparticles may be sized to be larger or heavier than the precipitates.

I et andet valgfrit aspekt har mikropartiklerne en aktivitetsdensitet på mindst ca. 0,06 WA/mm', eventuelt på ca. 0,5 WA/mm1 2 eller derover.In another optional aspect, the microparticles have an activity density of at least approx. 0.06 WA / mm ', possibly of approx. 0.5 WA / mm1 2 or more.

I et andet valgfrit aspekt tilvejebringes mikropartiklerne i absorptionsblandingen i en maksimal partikelkoncentration på ca. 40 % v/v. I nogle valgfrie aspekter kan den maksimale mikropartikelkoncentration være 35 % v/v, 30 % v/v, 25 % v/v, 20 % v/v, 15 % v/v, 10 % v/v eller 5 % v/v.In another optional aspect, the microparticles in the absorption mixture are provided at a maximum particle concentration of ca. 40% v / v. In some optional aspects, the maximum microparticle concentration may be 35% v / v, 30% v / v, 25% v / v, 20% v / v, 15% v / v, 10% v / v or 5% v / v .

et andet valgfrit aspekt består bærematerialet mindst delvist af nylon, cellulose, silica, silicagei, chitosan, polystyren, polymeihyimetacryiat, magnetisk materiale eller en 2 kombination deraf. Bæreren kan fortrinsvis bestå af nylon.Another optional aspect is the carrier material at least in part consisting of nylon, cellulose, silica, silica gel, chitosan, polystyrene, polymyhymethacrylate, magnetic material or a combination thereof. Preferably, the carrier may consist of nylon.

I et andet valgfrit aspekt kan bærematerialets densitet være mellem ca. 0,6 g/ml og ca. 3 g/ml.In another optional aspect, the density of the carrier material may be between ca. 0.6 g / ml and approx. 3 g / ml.

I et andet valgfrit aspekt omfatter absorptionsblandingen vand og en absorptionsforbindelse. Absorptionsforbindeisen kan omfatte primære, sekundære og/eiler tertiære aminer; primære, sekundære og/eller tertiære alkanolaminer; primære, sekundære og/eiler tertiære aminosyrer; og/elier carbonater. Nærmere bestemt kan absorptionsforbindelsen omfatter piperidin, piperazin, derivater af piperidin eller piperazin, som er substitueret med mindst én aikanolgruppe, monoethanolamin (MBA), 2-amino-2-methyl-1 -propanol (AMP), 2-(2-aminoethylamino)ethanol (AEE), 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propandiol (Tris), N-methyldietbanolamin (MDEA), dimethylmonoethanolamin (DMMEA), diethylmonoetbanolamin (DEMEA), triisopropanolamin (TiPA), triethanolamin, dialkylether af polyalkylenglycoler, dialkylether eller dimethylether af polyethylenglycol, aminosyrer omfattende glycin, prolin, arginin, histidin, iysin, asparaginsyre, glutaminsyre, methionin, serin, tbreonin, glutamin, cystein, asparagin, valin, leucin, isoieucin, aianin, tyrosin, tryptophan, phenyiaianin og derivater såsom taurin, N,cyclobexy!-1,3-propandiamin, N-sekundær-butyigiycin, N-methyi, N-sekundær-butylgiycin, diethyigiycln, dimethylglycin, sarcosin, methyitaurin, methyl-a-aminopropionsyre, N-(β-ethoxy)taurin, N-(3-aminoethyl)taurin, N-methyl-alanin, 6-aminohexansyre og kalium- eller natriumsalte af aminosyrer; kaliumcarbonat, natriumcarbonat, ammoniumcarbonat, accelererede kaliumcarbonat-opiøsninger og accelererede natriumcarbonatopløsninger eller accelererede ammoniumcarbonater; eller blandinger deraf.In another optional aspect, the absorption mixture comprises water and an absorption compound. The absorption compound may include primary, secondary and / or tertiary amines; primary, secondary and / or tertiary alkanolamines; primary, secondary and / or tertiary amino acids; and / or carbonates. More specifically, the absorption compound may comprise piperidine, piperazine, derivatives of piperidine or piperazine substituted by at least one ethanol group, monoethanolamine (MBA), 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP), 2- (2-aminoethylamino) ethanol (AEE), 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol (Tris), N-methyl diethanolamine (MDEA), dimethylmonoethanolamine (DMMEA), diethylmonoetbanolamine (DEMEA), triisopropanolamine (TiPA), triethanolamine, dialkyl ether of polyalkylene, dialkyl ether or dimethyl ether of polyethylene glycol, amino acids comprising glycine, proline, arginine, histidine, lysine, aspartic acid, glutamic acid, methionine, serine, tbreonine, glutamine, cysteine, asparagine, valine, leucine, isoieucine, alianine, tyrosine, tryptophin, tryptophin taurine, N, cyclobexy-1,3-propanediamine, N-secondary-butyigiycin, N-methyl, N-secondary-butylgycycline, diethiglycline, dimethylglycine, sarcosine, methyitaurine, methyl-α-aminopropionic acid, N- (β-ethoxy) taurine, N- (3-aminoethyl) tauri n, N-methyl-alanine, 6-aminohexanoic acid and potassium or sodium salts of amino acids; potassium carbonate, sodium carbonate, ammonium carbonate, accelerated potassium carbonate solutions and accelerated sodium carbonate solutions or accelerated ammonium carbonates; or mixtures thereof.

I et andet valgfrit aspekt er biokatalysatorerne enzymer. Enzymerne er fortrinsvis kulsyreanhydrase. Kuisyreanhydrasen kan være immobiliseret på en overflade af mikropartiklernes bæremateriale, indesluttet i mikropartiklernes bæremateriale eller en kombination deraf. I et andet valgfrit aspekt kan kuisyreanhydrasen også tilvejebringes som tværbundne enzymaggregater (CLEAs), og bærematerialet omfatter en de! af kuisyreanhydrasen og tværbinderen. I endnu et andet valgfrit aspekt tilvejebringes kulsyreanhydrase som tværbundne enzymkrystalier (CLECs), og bærematerialet omfatter en del af kuisyreanhydrasen. 1 et andet valgfrit aspekt har mikropartiklerne en størrelse ifølge en størrelsesprotokol, som omfatter valg af et ønsket biokatalytisk aktivitetsniveau; bestemmelse af en maksimalt tilladt partikelkoncentration for den pakkede reaktor; bestemmelse af et til opnåelse af det biokatalytiske aktivitetsniveau nødvendigt totalt overfladeareal; bestemmelse af et til opnåelse af maksimalt totalt mikropartikelvolumen; og bestemmelse af en maksimal størrelse for mikropartlklerne til opnåelse af det biokatalytiske aktivitetsniveau med den maksimalt tilladte partikelkoncentration.In another optional aspect, the biocatalysts are enzymes. The enzymes are preferably carbonic anhydrase. The carboxylic anhydrase may be immobilized on a surface of the microparticle carrier material enclosed in the microparticle carrier material or a combination thereof. In another optional aspect, the carboxylic anhydrase can also be provided as crosslinked enzyme aggregates (CLEAs) and the carrier material comprises one of the following. of the carboxylic anhydrase and crosslinker. In yet another optional aspect, carbonic anhydrase is provided as cross-linked enzyme crystals (CLECs), and the carrier material comprises part of the carboxylic anhydrase. In another optional aspect, the microparticles have a size according to a size protocol which comprises selecting a desired biocatalytic activity level; determining a maximum permissible particle concentration for the packed reactor; determining a total surface area necessary to achieve the biocatalytic activity level; determining one to obtain maximum total microparticle volume; and determining a maximum size of the microparticles to achieve the biocatalytic activity level with the maximum permissible particle concentration.

Mikropartlklerne til indføring i den flydende opløsning kan have valgfrie træk og anvendelser som beskrevet for de valgfri aspekter af processen heri.The microparticles for introduction into the liquid solution may have optional features and uses as described for the optional aspects of the process herein.

Den foreliggende frembringelse tilvejebringer også et system til capture af C02 fra en C02-holdig gas. Systemet omfatter en absorptionsenhed omfattende et gasindiøb for den C02-hoidig gas, et væskeindløb til tilvejebringelse af en absorptionsblanding omfattende en flydende opløsning, og mikropartikier omfattende et bæremateriale og biokatalysatorer understøttet deraf. Systemet omfatter et reaktionskammer, der gør det muligt, at mikropartlklerne kan transporteres med den flydende opløsning til muliggørelse af opløsning og transformation af C02 til bicarbonat- og hydrogenioner, hvorved der produceres en C02-dep!eteret gas og en ion-rig blanding indeholdende mikropartlklerne. Systemet omfatter et gasudløb til uddrivning af den C02-depleterede gas og et væskeudløb til uddrivning af den ion-rige blanding indeholdende mikropartlklerne fra den ion-depleterede blanding. Eventuelt kan systemet omfatte en fjernelsesenhed til fjernelse af mikropartlklerne fra den ion-depleterede blanding og fremstilling af en ion-rig opløsning; en regenereringsenhed til modtagelse af den ion-rige opløsning og muliggørelse af desorption eller mineralcarbonisering ved frigørelse af bicarbonat-ionerne fra den ion-rige opløsning ti! frembringelse af en ion-depieteret opløsning; og en tiisætnlngsenhed til tilsætning af mikropartlklerne til den ion-depleterede opløsning før denne recirkuleres til absorptionsenhedens væskeindiøb. Systemet kan have valgfrie træk som beskrevet for de valgfri aspekter af den her omhandlede proces.The present invention also provides a system for capturing CO 2 from a CO 2 containing gas. The system comprises an absorption unit comprising a gas inlet for the CO 2 -containing gas, a liquid inlet to provide an absorption mixture comprising a liquid solution, and microparticles comprising a support material and biocatalysts supported therefrom. The system comprises a reaction chamber which allows the microparticles to be transported with the liquid solution to enable dissolution and transformation of CO 2 to bicarbonate and hydrogen ions, thereby producing a CO 2 deposited gas and an ion-rich mixture containing the microparticles. . The system comprises a gas outlet for expelling the CO 2 depleted gas and a liquid outlet for expelling the ion-rich mixture containing the microparticles from the ion-depleted mixture. Optionally, the system may comprise a removal unit for removing the microparticles from the ion-depleted mixture and preparing an ion-rich solution; a regeneration unit for receiving the ion-rich solution and enabling desorption or mineral carbonization by releasing the bicarbonate ions from the ion-rich solution to producing an ion-deposited solution; and a displacement unit for adding the microparticles to the ion-depleted solution before being recycled to the liquid unit of the absorption unit. The system may have optional features as described for the optional aspects of this process.

Styring og koordinering af mikropartiklernes størrelse, koncentration og biokatalytisk aktivitet muliggør fordelagtig drift i C02~capture~processer.Control and coordination of microparticle size, concentration and biocatalytic activity enable advantageous operation in C02 ~ capture ~ processes.

KORT BESKRIVELSE AF TEGNINGERNEBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Figur 1 er et procesdiagram af en udførelsesform af den foreliggende frembringelse, hvor biokataiytiske mikropartikier strømmer i absorptionsopiøsningen.Figure 1 is a process diagram of one embodiment of the present invention in which biocatalytic microparticles flow into the absorption solution.

Figur 2 er et procesdiagram af en anden udførelsesform af den foreliggende frembringelse, hvor en absorptionsenhed er koblet til en desorptionsenhed, og biokataiytiske mikropartikier strømmer i absorptionsopiøsningen.Figure 2 is a process diagram of another embodiment of the present invention in which an absorption unit is coupled to a desorption unit and biocatalytic microparticles flow into the absorption solution.

Figur 3 er en skematisk repræsentation af gas-væske-grænsefiaden i absorptionen.Figure 3 is a schematic representation of the gas-liquid interface in the absorption.

Figur 4 er en graf, der viser udviklingen af residualaktivitet af enzym- mikropartikier, der udsættes for MDEA 2M ved 40 °C til illustration af stabilitetsvirkning.Figure 4 is a graph showing the evolution of residual activity of enzyme microparticles exposed to MDEA 2M at 40 ° C to illustrate stability effect.

BESKRIVELSE AF FORETRUKNE UDFØRELSESFORMERDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Fig. 1 og 2 viser henholdsvis to forskellige udførelsesformer af systemet ifølge den foreliggende frembringelse og illustrerer en proces, som kan udøves i systemet. Det skal også forstås, at udføreisesformer af mikropartikierne ifølge den foreliggende frembringelse kan anvendes sammen med processen og systemet.FIG. 1 and 2 respectively show two different embodiments of the system according to the present invention and illustrate a process which can be exercised in the system. It is also to be understood that embodiments of the microparticles of the present invention can be used with the process and the system.

Generelt drager processen fordel af biokatalysatorer til gas-scrubbing, især til C02-fjernelse fra et C02-holdigt vand fra en reaktor. I én udførelsesform muliggør processen anvendelse af immohiliserede biokatalysatorer, såsom kuisyreanhydrase, til C02-fjernelse i en pakket søjle. Kulsyreanhydrasen kan bæres af mikropartikierne i formuleringen ved at være direkte bundet til partiklebæremateriaiets overflade, indesluttet i eller fastgjort til en porøs bærematerialematrix, indesluttet i eller fastgjort til et porøst coatingmateriale, der er tilvejebragt omkring en bærepartikei, som selv er porøs eller ikke-porøs, eller til stede som tværbundne enzymaggregater (CLEA) eller tværbundne enzymkrystaller (CLEC), hvor det indre "bæremateriale" selv omfatter et aggregat af enzymer og andre midler, som kan anvendes til dannelse af CLEAs eller CLECs, såsom en tværbinder. Enzymet kan tilvejebringes I CLEA- eller CLEC-form, som kan tilvejebringes på eller omkring et andet bæremateriale, der kan være magnetisk eller ej. Det skal forstås, at en kombination af de ovennævnte immobiliseringsteknikker kan anvendes til at gøre det muligt for de biokatalytiske mikropartikier at strømme i absorptionsopløsningen gennem reaktoren på, gennem og/eller omkring en pakket søjles pakningsmateriale.Generally, the process benefits from bio-catalysts for gas scrubbing, especially for CO 2 removal from a CO 2 containing water from a reactor. In one embodiment, the process allows the use of immobilized biocatalysts, such as carboxylic anhydrase, for CO 2 removal in a packed column. The carbonic anhydrase can be supported by the microparticles in the formulation by being directly bonded to the surface of the particulate carrier, enclosed in or attached to a porous carrier matrix enclosed in or attached to a porous coating material provided around a carrier which is itself porous or non-porous or present as crosslinked enzyme aggregates (CLEA) or crosslinked enzyme crystals (CLEC), wherein the inner "carrier" itself comprises an aggregate of enzymes and other agents which can be used to form CLEAs or CLECs, such as a crosslinker. The enzyme may be provided in CLEA or CLEC form which may be provided on or around another carrier material which may or may not be magnetic. It is to be understood that a combination of the aforementioned immobilization techniques can be used to enable the biocatalytic microparticles to flow in the absorption solution through the reactor onto, through and / or around a packed column's packing material.

Den foreliggende frembringelse tilvejebringer et system som muliggør en proces til capture af C02 fra en C02-hoidig gas. i én udførelsesform af en sådan proces omfatter det første trin etablering af kontakt mellem den C02-holdige gas og en absorptionsblanding omfattende en flydende opløsning og mikropartikier. Mikropartikierne omfatter et bæremateriaie og biokatalysatorer, der bæres deraf. Mikropartikierne tilvejebringes således, at absorptionsblandingen er pumpbar. Fortrinsvis udføres trinnet med etablering af kontakt mellem gas- og væskefaserne således, at mikropartikierne strømmer med den flydende opløsning, bevæger sig i den flydende opløsning og bevæger sig ind og ud af bulk-fiowei for at forbedre hurtig konvektiv masseoverførsel af C02-reakfanfen og hydrogen- og bicarbonationprodukterne.The present invention provides a system which enables a process for capturing CO 2 from a CO 2 -containing gas. In one embodiment of such a process, the first step comprises establishing contact between the CO 2 -containing gas and an absorption mixture comprising a liquid solution and microparticles. The microparticles include a support material and biocatalysts supported thereon. The microparticles are provided so that the absorption mixture is pumpable. Preferably, the step of establishing contact between the gas and liquid phases is carried out such that the microparticles flow with the liquid solution, move in the liquid solution, and move in and out of the bulk fiowei to improve rapid convective mass transfer of the CO - and bicarbonate ion products.

Dette absorptionstrin kan udføres i en række reaktorer. Fortrinsvis udføres absorptionstrinnet i en reaktor med pakket søjle. Det kan også foregå i en spray-søjle eller en anden type reaktor. I tilfælde af en pakket søjle strømmer mikropartikieme nedad ved at strømme med den flydende opløsning, mens de kolliderer mod og rikochetterer fra pakningen. Mens bulk-flowet af mikropartikieme følger den flydende opløsnings gennem reaktoren, får kollisionerne nogle af mikropartikler fil af ændre retning og hastighed, således at de ikke bevæger sig med den flydende opløsnings lokale flow. Denne bevægelse i den flydende opløsning kan have lineære komponenter og/elier spinningskomponenter, og muliggør hurtig konvektiv masseoverførsel af C02 til adgang til biokatalysatorerne på mikropartikieme. Desuden er mikropartikieme fortrinsvis dimensioneret (sammen med densitet og form) således, at de kan transporteres med den flydende opløsnings bulk-flow og til at være til stede I den tynde reaktive film mellem gas- og væskefaser. Det skal forstås, at sådanne mikropartikler helt eller delvist kan bryde fri af bulk-flowet. Sådanne mikropartikler, der er brudt ud, kan have en særlig tynd flydende filmbelægning, der muliggør hurtig C02-penetrering. Disse mikropartikler tillader bicarbonat- og hydrogenionerne dannet i den tynde flydende film hurtigt at fordele sig ud i den flydende bulk-opløsning.This absorption step can be carried out in a variety of reactors. Preferably, the absorption step is carried out in a packed column reactor. It can also take place in a spray column or other type of reactor. In the case of a packed column, the microparticles flow downward by flowing with the liquid solution as they collide toward and ricochet from the package. While the bulk flow of the microparticles follows the liquid solution through the reactor, the collisions of some microparticles receive a change of direction and velocity so that they do not move with the local solution of the liquid solution. This movement in the liquid solution may have linear components and / or spinning components, and enables rapid convective mass transfer of CO 2 to access the biocatalysts on the microparticles. In addition, the microparticles are preferably sized (together with density and shape) so that they can be transported with the bulk flow of the liquid solution and to be present in the thin reactive film between gas and liquid phases. It is to be understood that such microparticles may completely or partially break free of the bulk flow. Such broken out microparticles may have a particularly thin liquid film coating which allows for rapid CO 2 penetration. These microparticles allow the bicarbonate and hydrogen ions formed in the thin liquid film to rapidly disperse into the liquid bulk solution.

Størrelsen af de sammensatte mikropartikler kan afhænge af reaktortypen, procesbetingelserne, bærematerialets densitet og form. Densiteten kan vælges baseret på den ønskede katalytiske aktivitet eller adskillelse af mikropartikieme fra opløsningen, eller begge. Densiteten kan være ca, 0,6 ti! ca. 3 g/mi. For eksempel kan nylonbærere have en densitet på ca. 1,1, ceilulosebærere kan have en densitet på ca. 1,6, og magnetiske bærere kan have en densitet på ca. 2,5. Mikropartikiernes densitet kan også vælges afhængigt af den type separations teknik, der anvendes til at fjerne mikropartikieme efter absorptionstrinnet, som tilfældet måtte være. Hvis mikro-partikierne for eksempel er tungere end vand, kan visse separationsmetoder være fordelagtige. Mikropartikiernes densitet kan også vælges til accelerering af selve absorptionsprocessen afhængigt af driftsforholdene og den type reaktor, der anvendes. Hvis det for eksempel ønskes at undgå synkning, kan mikropartikieme have en densitet svarende til absorptionsblandingens eller den ion-rige blandings, som ønsket. Virkningen af densitet vil også blive illustreret af nogle af eksemplerne nedenfor. Mikropartikiernes form kan også vælges baseret på rheologiske virkninger og mikropartikiernes tilgængelige overfladeareal, hvilket også vil blive illustreret af nogle af de neden for anførte eksempler.The size of the composite microparticles may depend on the type of reactor, the process conditions, the density and shape of the carrier. The density may be selected based on the desired catalytic activity or separation of the microparticles from the solution, or both. The density can be about 0.6 t! ca. 3 g / ml. For example, nylon carriers may have a density of approx. 1.1, cellulose carriers may have a density of approx. 1.6, and magnetic carriers may have a density of approx. 2.5. The density of the microparticles can also be selected depending on the type of separation technique used to remove the microparticles after the absorption step as the case may be. For example, if the micro-particles are heavier than water, certain separation methods may be advantageous. The density of the microparticles can also be selected to accelerate the absorption process itself, depending on the operating conditions and the type of reactor used. For example, if it is desired to avoid sinking, the microparticles may have a density equal to that of the absorption mixture or the ion-rich mixture, as desired. The effect of density will also be illustrated by some of the examples below. The shape of the microparticles can also be selected based on rheological effects and the available surface area of the microparticles, which will also be illustrated by some of the examples given below.

I el valgfrit aspekt af den foreliggende frembringelse styres partikelkoncentrationen og partikelstørrelsen sammen med enzymaktiviteten i en given opløsning. Den partikelkoncentration, der er nødvendig til opnåelse af et givet niveau af enzymaktivitet i en opløsning, er en parameter, der påvirker partikelstørreisen, Hvis partikelkoncentrationen er for bøj, kan det resultere i en absorptionsblanding, som er vanskelig eller umulig at pumpe gennem et pakket leje eller spray-reaktor-system. i denne forbindelse har det vist sig at for at opnå samme enzymaktivitet som 1 g/L opløselig kulsyreanhydase (CA) med 350 pm polymere mikropartikler med CA fiksere! til deres overflade, som har en aktivitetsdensitet på 0,51 Wiibur-Anderson.unit/mm2 (WA/mm 2), er den tilsvarende partikelkoncentration ca. 80 % (v/v), hvilket er for højt til at kunne pumpes. For at reducere partikelkoncentrationen til under et foretrukket niveau på 30 % (v/v), der svarer til 300 g/L for partikler med densitet nær 1, skal 350 pm mikropartiklerne enten modificeres således, at de giver en højere aktivitetsdensitet eller reduceres i størrelse. For eksempel, givet samme aktivitetsdensitet på 0,51 unit WA/mm2 og samme aktivitet svarende til 1 g/L, ville opløselig CA under anvendelse af mikropartikler med en diameter på 50 pm resultere i en partikelkoncentration på 90 g/L (eller 9 % v/v), en pumpbar absorptionsblanding. Mere om partikelstørrelse og koncentration vil blive diskuteret i det følgende med hensyn til en beregningsmetode og indvirkningen af forskellige parametre.In any optional aspect of the present invention, the particle concentration and particle size are controlled together with the enzyme activity in a given solution. The particle concentration needed to achieve a given level of enzyme activity in a solution is a parameter affecting particle drying. If the particle concentration is too bend, it can result in an absorption mixture that is difficult or impossible to pump through a packed bed. or spray-reactor system. in this connection, it has been found that to achieve the same enzyme activity as 1 g / L soluble carbonic anhydrase (CA) with 350 µm polymeric microparticles with CA fixers! to their surface, which has an activity density of 0.51 Wiibur-Anderson.unit / mm2 (WA / mm 2), the corresponding particle concentration is approx. 80% (v / v), which is too high to be pumped. To reduce the particle concentration to below a preferred level of 30% (v / v) corresponding to 300 g / L for particles with a density close to 1, the 350 µm microparticles must either be modified to give a higher activity density or reduced in size. . For example, given the same activity density of 0.51 unit WA / mm2 and the same activity corresponding to 1 g / L, soluble CA using microparticles with a diameter of 50 µm would result in a particle concentration of 90 g / L (or 9% v / v), a pumpable absorption mixture. More on particle size and concentration will be discussed below in terms of a calculation method and the impact of various parameters.

I et andet valgfrit aspekt af den foreliggende frembringelse vælges mikropartikiernes partikelstørreise i henhold til tykkelsen af den reaktive film i den givne opløsning. Tykkelsen af den reaktive film afhænger af visse faktorer, herunder typen af absorptionsopiøsning og den gas, der absorberes, i et aspekt, når det drejer sig om de mest almindeligt anvendte C02-absorptionsopiøsninger, har den reaktive film en tykkelse på ca. 10 pm, figur 3 er der vist en skematisk repræsentation af gas-væske-grænsefladen i en absorptionsenhed, i denne absorptionsenhed strømmer gasfasen opad, og væskefase nedad. Masseoverførsel mellem de to faser finder sted i gasfilmen (tykkelse 5g) og den flydende film (tykkelse 5I), Ved C02-absorption eksisterer modstand over for masseoverførsel i væskefasen. I konventionelle absorptionsopløsninger er tykkelsen af den flydende film ved pakningens overflade flere millimeter, imidlertid er tykkelsen af den reaktive flydende film, hvor masseoverførsel og reaktioner mellem C02 og opløsningen finder sted (δί), omkring 10 pm. For at få den største fordel af enzymet, er det derfor fortrinsvis til stede i denne reaktive flydende film. Mulige måder til at nå frem til dette er ved anvendelse af opløseligt enzym eller ved anvendelse af enzymmikropartikler med små diametre. Til sammenligning, så er enzym, der er immobiliseret til en stor fast pakning og som befinder sig på pakningsmaterialets overflade, adskillige millimeter fra gas-væske-grænsefiaden og den reaktive flydende film, og dennes indvirkning er således relativt mindre.In another optional aspect of the present invention, the particle drying of the microparticles is selected according to the thickness of the reactive film in the given solution. The thickness of the reactive film depends on certain factors, including the type of absorption solution and the gas absorbed, in one aspect, in the case of the most commonly used CO 2 absorption solutions, the reactive film has a thickness of approx. Figure 10 is a schematic representation of the gas-liquid interface in an absorption unit, in this absorption unit the gas phase flows upward and the liquid phase downward. Mass transfer between the two phases takes place in the gas film (thickness 5g) and the liquid film (thickness 5I). At CO 2 absorption, resistance to mass transfer exists in the liquid phase. In conventional absorption solutions, the thickness of the liquid film at the package surface is several millimeters, however, the thickness of the reactive liquid film where mass transfer and reactions between CO 2 and the solution take place (δί) is about 10 µm. Therefore, for the greatest benefit of the enzyme, it is preferably present in this reactive liquid film. Possible ways to achieve this are by using soluble enzyme or by using small diameter enzyme microparticles. In comparison, enzyme immobilized to a large solid gasket located on the gasket material surface is several millimeters from the gas-liquid interface and the reactive liquid film, and thus its effect is relatively less.

For at drage fordel af de virkninger, der er forbundet med tykkelserne af disse reaktive film, kan mikropartikierne være dimensioneret sådan, at diameteren ligger inden for omkring en størrelsesorden af filmtykkelsen, fortrinsvis mindre end filmtykkelsen. I et tilfælde, hvor den reaktive film har en tykkelse på omkring 10 pm, kan mikropartikierne være dimensioneret mellem ca. 1 pm og ca. 100 pm. fortrinsvis mellem ca. 1 pm og ca. 10 pm, mere foretrukket under omkring 10 pm, fortrinsvis under omkring 5 pm. i en anden udførelsesform vælges den nedre grænse for mikropartikeistørrelsen baseret på den ønskede metode til mikropartikeladskilleisen, såsom filtrering. Mikroparfikier af en vis størrelse kan lettere adskilles fra den ion-rige blanding under anvendelse af nogle separationsmetoder, mens de forbliver små nok fil at opnå den ønskede katalytiske aktivitet.To take advantage of the effects associated with the thicknesses of these reactive films, the microparticles may be sized such that the diameter is within about the order of the film thickness, preferably less than the film thickness. In a case where the reactive film has a thickness of about 10 microns, the microparticles may be sized between approx. 1 pm and approx. 100 pm. preferably between ca. 1 pm and approx. 10 µm, more preferably below about 10 µm, preferably below about 5 µm. In another embodiment, the lower limit of the microparticle size is selected based on the desired method of microparticle separation, such as filtration. Microparphicles of a certain size can be more easily separated from the ion-rich mixture using some separation methods while remaining small enough to achieve the desired catalytic activity.

En udførelsesform af systemet er visf i figur 1 og vil blive beskrevet nærmere i det følgende. Først blandes de biokatalytiske mikropartikier i den magre absorptionsopløsning i et blandekammer (E-4). Den magre absorptionsopløsning refererer til absorptionsopløsningen, der er karakteriseret ved en lav koncentration af de arter, der skal absorberes. Denne opløsning er enten en frisk opløsning eller kommer fra den mineralske carboniseringsproces eller C02-desorpiionsprocessen (10). Absorptionsopløsningen med biokatalytiske partikler (11), også benævnt absorptionsblandingen, føres derefter til toppen afen pakket søjle (E-1) med en pumpe (E-7). Pakningsmateriaet (9) kan være fremstillet af konventionelt materiale såsom polymerer, metal og keramik. Geometrien af pakningen kan vælges fra det, der er kommercielt tilgængeligt. Det er også muligt at vælge eller arrangere pakningen til accelerering af visse deflektioner og kollisioner med mikropartikier eller til at undgå akkumulering af mikropartikierne i reaktoren. For eksempel har emballagen fortrinsvis begrænsede opad vendende konkaviteter for at undgå akkumulering af mikropartikier deri. Også foretrukket er pakningsbærerne meget større end mikropartikierne. Også foretrukket vælges mikropartikierne og pakningen således, at mikropartikierne kan strømme gennem reaktoren uden tilstopning. En C02-hoidig gasfase (12) tilføres i modstrøm til den pakkede søjle (E-1) og strømmer videre gennem og/eller omkring pakningen (9) fra bunden til toppen af søjlen. Absorptionsopiøsningen og de biokataiytiske mikropartikier strømme videre gennem og/eller omkring pakningsmaterialet (9) fra toppen af søjlen til bunden. Efterhånden som absorptionsopløsningen og de bsokatalytsske mikropartikler passerer frem gennem absorberen, bliver absorptionsopløsningen rigere på den forbindelse, der absorberes. Biokataiytiske mikropartikler, der er til stede nær gas-væske-grænsefladen, forbedrer C02-absorption ved straks at katalysere C02-bydratiseringsreaktionen til dannelse af bicarbonat-ioner og protoner, og dermed maksimering af C02~ koncentrationsgradienten på tværs af grænsefladen. Ved søjlens udgang pumpes (E-5) den righoldige absorptionsopløsning og de biokatalytiske mikropartikler (13) til en partikeladskilleisesenhed (E-3). Righoldig absorptionsopløsning refererer til absorptionsopløsninger, som er karakteriseret ved en koncentration af absorberet forbindelse, som er højere end den magre opløsnings. Ådskillelsesenheden E-3 kan omfatte en filtreringsenbed (såsom en tangential filtreringsenhed), en centrifuge, en cyklon, en sedimentationstank eller en magnetisk separator og andre enheder eller udstyr, der er kendt til partikel- eller faststofadskiilelse. Adskillelsesenheden muliggør også, at en vis mængde opløsning kan tilbageholdes med mikropartiklerne, således at partiklerne ikke udtørrer, hvilket kan denaturere biokatalysatorerne. I et valgfrit aspekt gør mængden af tilbageholdt opløsning det muligt, at mikropartiklerne kan pumpes til en lagringsenhed eller direkte tilbage til et biandekammer (E-4) med en pumpe (E-6) for tilsætning til absorptionsenheden. I et andet valgfrit aspekt kan mikropartiklerne med tilbageholdt opløsning under anvendelse af tyngdekraften indføres i blandekammeret (E-4), hvilket f.eks. gøres muligt ved at udføre adskillelse oven over blandeenheden. Adskillelsen kan udføres i kontinuerlig drift eller I batch-drift, og kan styres således, at det tiisikres, at den rette mængde opløsning tilbageholdes tii sikring af enzymaktivitet. Det kan også foretrækkes, at mikropartiklerne tilvejebringes således, at de let kan adskilles fra eventuelle faste udfældninger (f.eks. bicarbonat-udfæidninger), som kan være opfanget i den ion-rige opløsning, om nødvendigt. Absorptionsopløsningen uden mikropartikler (15) pumpes derefter (E-9) tii en anden enhed, som kan være en C02-desorptionsenhed eller en mineralsk carboniseringsenhed (10), Biokatalytiske mikropartikler (16) blandes med den magre C02-absorptionsopiøsning. Denne suspension indføres derefter igen i absorptionssøjlen (E-1).An embodiment of the system is shown in Figure 1 and will be described in more detail below. First, the biocatalytic microparticles in the lean absorption solution are mixed in a mixing chamber (E-4). The lean absorption solution refers to the absorption solution, which is characterized by a low concentration of the species to be absorbed. This solution is either a fresh solution or comes from the mineral carbonation process or the CO 2 desorption process (10). The absorption solution with biocatalytic particles (11), also called the absorption mixture, is then fed to the top of a packed column (E-1) with a pump (E-7). The packing material (9) may be made of conventional material such as polymers, metal and ceramics. The geometry of the gasket can be selected from what is commercially available. It is also possible to select or arrange the gasket to accelerate certain deflections and collisions with microparticles or to avoid accumulation of the microparticles in the reactor. For example, the packaging preferably has limited upwardly facing concavities to avoid the accumulation of microparticles therein. Also preferred are the packing carriers much larger than the microparticles. Also preferably, the microparticles and gasket are selected so that the microparticles can flow through the reactor without clogging. A CO 2 -contained gas phase (12) is applied countercurrent to the packed column (E-1) and flows further through and / or around the gasket (9) from the bottom to the top of the column. The absorption solution and the biocatalytic microparticles flow through and / or around the gasket material (9) from the top of the column to the bottom. As the absorption solution and the bisocatalytic microparticles pass through the absorber, the absorption solution becomes richer in the compound being absorbed. Biocatalytic microparticles present near the gas-liquid interface enhance CO 2 absorption by immediately catalyzing the CO 2 urbanization reaction to form bicarbonate ions and protons, thereby maximizing the CO 2 concentration gradient across the interface. At the exit of the column (E-5), the rich absorption solution and the biocatalytic microparticles (13) are pumped to a particle separation unit (E-3). Rich absorption solution refers to absorption solutions which are characterized by a concentration of absorbed compound which is higher than the lean solution. The separation unit E-3 may comprise a filtration bed (such as a tangential filtration unit), a centrifuge, a cyclone, a sedimentation tank or a magnetic separator and other units or equipment known for particle or solid separation. The separation unit also allows a certain amount of solution to be retained with the microparticles so that the particles do not dry out, which may denature the biocatalysts. In an optional aspect, the amount of solution retained allows the microparticles to be pumped to a storage unit or directly back to a mixing chamber (E-4) with a pump (E-6) for addition to the absorption unit. In another optional aspect, the retained solution microparticles using gravity can be introduced into the mixing chamber (E-4), e.g. is made possible by separating above the mixing unit. The separation can be carried out in continuous or batch operation, and can be controlled so as to ensure that the right amount of solution is retained to ensure enzyme activity. It is also preferred that the microparticles be provided so that they can be easily separated from any solid precipitates (e.g. bicarbonate precipitates) which may be trapped in the ion-rich solution, if necessary. The absorption solution without microparticles (15) is then pumped (E-9) to another unit, which may be a CO 2 desorption unit or a mineral carbonation unit (10), Biocatalytic microparticles (16) are mixed with the lean CO 2 absorption solution. This suspension is then reinserted into the absorption column (E-1).

I en anden udførelsesform er absorptionsenheden koblet til en desorptionsenhed, som vist mere detaljeret i figur 2. i denne udførelsesform pumpes den C02-rige absorptionsopiøsning af pumpen (E.9) uden biokatalytiske mikropartikler (15) gennem en varmeveksler (E-10), hvor den opvarmes, og derefter ti! desorptionssøjlen (E-11). I desorptionsenheden opvarmes opløsningen yderligere, således at C02 frigives fra opløsningen i gasformig tilstand. På grund af den relativt høje temperatur, der anvendes under desorption, fordamper vandet også. En del af absorptionsopløsningen (18) dirigeres hen mod en reboiier (E-12), hvor den opvarmes til en temperatur, der muliggør C02-desorption. Gasformigt C02 sammen med vanddamp indføres i en kondensator (E-13), hvor den gasformige blanding afkøles, vand kondenserer og føres tilbage tii desorptionsenheden (19). Tørgasformig C02 (20) ledes derpå til en komprimerings- og transportproces til videre processering. Væskefasen, som indeholder mindre C02, og som benævnes den magre absorptionsopløsning (17), pumpes derefter (E-14) til varmeveksleren (E-10) til nedkøling og indføring i blandekammeret (E-4). Temperaturen af den magre absorptionsopløsning (17) bør være lav nok fil ikke at denaturere enzymet, hvis det er tii stede.In another embodiment, the absorption unit is coupled to a desorption unit, as shown in more detail in Figure 2. In this embodiment, the CO 2-rich absorption solution of the pump (E.9) without biocatalytic microparticles (15) is pumped through a heat exchanger (E-10). where it is heated, and then ten! the desorption column (E-11). In the desorption unit, the solution is further heated so that CO 2 is released from the solution in gaseous state. Due to the relatively high temperature used during desorption, the water also evaporates. A portion of the absorption solution (18) is directed toward a reboiler (E-12) where it is heated to a temperature which allows CO 2 desorption. Gaseous CO 2 together with water vapor is introduced into a condenser (E-13) where the gaseous mixture is cooled, water condenses and returned to the desorption unit (19). Dry gaseous CO 2 (20) is then directed to a compression and transport process for further processing. The liquid phase containing less CO 2, which is referred to as the lean absorption solution (17), is then pumped (E-14) to the heat exchanger (E-10) for cooling and introduction into the mixing chamber (E-4). The temperature of the lean absorption solution (17) should be low enough not to denature the enzyme if present.

Biokatalysatorerne kan placeres på bærematerialet på en af de måder, der er beskrevet ovenfor, og sådanne mikropartikler blandes i absorptionsopløsningen og strømmer videre nedad gennem og/elier omkring den pakkede søjles pakning. Den C02-holdige gas strømmer i modstrøm videre gennem og/eiler omkring pakningen og kommer i kontakt med absorptionsopiøsningen med de biokataiyfiske mikropartikler.The biocatalysts can be placed on the carrier in one of the ways described above, and such microparticles are mixed in the absorption solution and further flow downwardly through the package of the packed column. The CO 2 -containing gas flows countercurrently through and / or around the package and comes into contact with the absorption solution with the biocatalytic microparticles.

En fordel ved at have mikropartikler med biokatalysatorer i absorptionsopløsningen er at enzymet bringes i tæt kontakt med gasfasen, hvorved C02-koncentrationsgradienten på tværs af gas- og væskefasen maksimeres og dermed C02-absorptionshastlgheden. En fordel ved denne proces er, at virkningen af immobiliserede biokatalysatorer kan være større, fordi de er tættere på gas-væske-grænsefladen. Performance forbedres i forhold tii en pakket søjle uden enzym og med biokatalysatorer immobiiiseret på selve pakningen.An advantage of having microparticles with biocatalysts in the absorption solution is that the enzyme is brought into close contact with the gas phase, thereby maximizing the CO 2 concentration gradient across the gas and liquid phase and thus the CO 2 absorption rate. An advantage of this process is that the effect of immobilized biocatalysts may be greater because they are closer to the gas-liquid interface. Performance is improved over a packed column without enzyme and with biocatalysts immobilized on the package itself.

En fordel ved tilvejebringelse af mikropartikler er at mængden og aktiviteten af enzymet kan designes og styres for en given proces, reaktor, krav til pumpning eller et sæt af betingelser.An advantage of providing microparticles is that the amount and activity of the enzyme can be designed and controlled for a given process, reactor, pumping requirements or a set of conditions.

En anden fordel er at immobilisering af biokatalysatorerne som en de! af mikropartikierne kan bibringe forøget stabilitet til enzymet. Mere vedrørende stabilitet vil blive beskrevet nedenfor. Mikropartikierne med immobiliserede biokatalysatorer kan have en længere holdbarhed ved lagring, forsendelse, recirkulation og genbrug i processen, da biokatalysatorerne er stabiliseret på bæremaferialet. I nogle udføreisesformer kan de immobiliserede biokatalysatorer være stabile overfor driftsbetingelser i andre procesenheder end absorptionsenheden, såsom desorptionsenheden, og dermed kan mikropartikierne anvendes i absorptions- og desorptionsenheder uden behov for at fjerne mikropartikierne før desorptionsenheden.Another advantage is that immobilization of the biocatalysts as one they! of the microparticles can provide increased stability to the enzyme. More on stability will be described below. The microparticles with immobilized biocatalysts can have a longer shelf life in storage, shipping, recycling and recycling in the process, as the biocatalysts are stabilized on the carrier material. In some embodiments, the immobilized biocatalysts may be stable to operating conditions in process units other than the absorption unit, such as the desorption unit, and thus the microparticles can be used in absorption and desorption units without the need to remove the microparticles prior to the desorption unit.

I en sådan proceskonfiguration kan de enzymatiske mikropartikler have en indvirkning i absorptionsenheden ved at forøge CCVabsorptionshastigbeden. men også i desorptionsenheden, da kulsyreanhydrase også vides at forøge omsætningshastigheden af bicarbonation til C02 (som er en af de reaktioner, der ville finde sted i desorptionsenheden), i denne konfiguration ville fjerneisesenheden (E-3) skulle fjerne deaktiverede mikropartikier, og enhed (E~4) skulle tilsætte nye enzymatiske mikropartikier. Det kan dog være fordelagtigt at have en adskillelsesenhed, såsom et filter, mellem (E-11) og (E-12)forat undgå strømning af de enzymatiske mikropartikier gennem reboiieren og deres kontakt med meget høje temperaturer (afhængigt af varmeresistensen af mikropartiklernes biokatalysatorer).In such a process configuration, the enzymatic microparticles may have an effect in the absorption unit by increasing the CCV absorption rate bed. but also in the desorption unit, since carbonic anhydrase is also known to increase the rate of conversion of bicarbonate to CO 2 (which is one of the reactions that would occur in the desorption unit), in this configuration the removal unit (E-3) would have to remove deactivated microparticles, and unit ( E ~ 4) should add new enzymatic microparticles. However, it may be advantageous to have a separation unit, such as a filter, between (E-11) and (E-12) to avoid flow of the enzymatic microparticles through the reboiler and their contact with very high temperatures (depending on the heat resistance of the microparticles biocatalysts) .

Det er en fordel, at mikropartiklerne let kan udskiftes eller renoveres. Biandekammeret (E-4) omfatter fortrinsvis et indløb til modtagelse af recirkuierede mikropartikier fra adsklllelsesenheden (E-3) og også et indløb/udløb til både at fjerne en fraktion af brugte mikropartikier og erstatte dem med nye mikropartikier, hvorved den samlede batch af mikropartikier renoveres i systemet.An advantage is that the microparticles can be easily replaced or refurbished. The mixing chamber (E-4) preferably comprises an inlet for receiving recycled microparticles from the separation unit (E-3) and also an inlet / outlet for both removing a fraction of spent microparticles and replacing them with new microparticles, thereby removing the entire batch of microparticles. renovated in the system.

Det er en fordel ved processen og systemet, at mikropartiklerne kan fjernes fra den ionrige blanding langt lettere end konventionelle frie enzymer. Som eksempel er human kulsyreanhydrase type Π et ellipsoid med dimensionerne 39 Å x 42 Å x 55 Å, og er vanskeligt at adskille fra opløsning. Mikropartiklerne kan således være dimensioneret til at muliggøre både høj absorptionshastighed og nem fjernelse til recirkulation. På den måde kan enzymerne undgå at være til stede i desorptionsenheden, som kan involvere høje temperaturer og andre betingelser, der kan denaturere nogle typer af enzymer og enzym-varianter. I nogle udførelsesformer filtreres, centrifugeres, cyklonbehandles, sedimenteres eller adskilles de biokataiytiske mikropartikier magnetisk i en første adskillelsesenhed, og andre små partikler, såsom præcipitater, kan adskilles i en forudgående eller efterfølgende adskilieisesenhed.An advantage of the process and the system is that the microparticles can be removed from the ion-rich mixture far more easily than conventional free enzymes. As an example, human carbonic anhydrase type Π is an ellipsoid having the dimensions 39 Å x 42 Å x 55 Å, and is difficult to separate from solution. Thus, the microparticles can be sized to allow for both high absorption rate and easy removal for recycling. In this way, the enzymes can avoid being present in the desorption unit, which may involve high temperatures and other conditions that may denature some types of enzymes and enzyme variants. In some embodiments, the biocatalytic microparticles are filtered, centrifuged, sedimented or separated magnetically in a first separation unit, and other small particles, such as precipitates, can be separated into a preceding or subsequent separation unit.

Systemet kan omfatte en separationsenhed ti! fjernelse af mikropartiklerne. Disse mikropartikier pumpes derefter fortrinsvis tilbage til absorptionsvæskens indløb i den pakkede søjle. Valg af separationsenheden afhænger af størrelsen af mikropartiklerne, densitet, omkostninger og af deres beskaffenhed (f.eks. magnetiske eller ikke magnetiske partikler). Processen kan også omfatte en desorptionsenhed til regenerering af den ion-rige opløsning, I én udførelsesform anvendes mikropartiklerne sammen med en absorptions-forbindelse i opløsningen. Åbsorptionsforbindeisen kan være primære, sekundære og/elier tertiære aminer (herunder alkanolaminer); primære, sekundære og/elier tertiære aminosyrer; og/eiler carbonater. Absorptionsforbindelsen kan især omfatte aminer (f.eks. piperidin, piperazin og derivater deraf, som er substitueret med mindst én alkanoigruppe), alkanoiaminer (f.eks. monoethanolamin (MBA), 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP), 2-(2-aminoethylamino)ethanol (ABE), 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propandiol (Tris), N-methyldiethanolamin (MDEA), dimethylmonoethanolamin (DMMEA), diethylmonoethanolamin (DEMEA), triisopropanolamin (TIPÅ) og triethanolamin), diaikyietber af polyalkylengiycoler (f.eks. diaikyiether eiier dimethylether af polyethyiengiycoi); aminosyrer, som kan indbefatte kalium- eller natriumsalte af aminosyrer, glycin, prolin, arginin, histidin, iysin, asparaginsyre, glutaminsyre, metbionin, serin, threonin, glutamin, cystein, asparagin, valin, leucin, isoleucin, alanin, valin, tyrosin, tryptophan, phenylalanin og derivater såsom taurin, N.cyclohexyM ,3-propandiamin, N-sekundær-butylglycin, N-metbyl-N-sekundær-butylgiycin, dietbyigiycin, dimethylglycin, sarcosin, methyitaurin, methyl-a-aminopropionsyre, N~(3~ethoxy)taurin, N-(3-aminoethyl)taurin, N-methylalanin, 6-aminohexansyre; og som kan indbefatte kaliumcarbonat, natriumcarbonat, ammoniumcarbonat, accelererede kaliumcarbonatopløsninger og accelererede natriumcarbonatopløsninger eller accelererede ammoniumcarbonater; eller blandinger deraf. Absorpfionforblndelser tilsættes til opløsningen for at hjælpe til C02-absorptionen og til kombination med de katalytiske virkninger af kuisyreanhydrasen. På grund af visse absorptionsforbindelsers struktur eller høje koncentration kan kulsyreanhydrasens aktivitet eller levetid være truet. For eksempel kan frie enzymer være mere sårbare over for denaturering forårsaget af en absorptionsforbindelse med høj ionstyrke, såsom carbonater. Immobilisering af kuisyreanhydrasen kan formindske de negative virkninger af sådanne absorptionsforbindelser. Ved tilførsel af kuisyreanhydrasen, immobiliseret eller på anden måde båret af mikropartikler, kan processen give høje C02-transferhastlgheder i nærvær af absorptionsforbindelser og samtidig reducere de negative indvirkninger, som sådanne forbindelser ellers kunne have på frie enzymer,The system may comprise a separation unit ten! removing the microparticles. These microparticles are then preferably pumped back into the inlet of the absorbent liquid in the packed column. Selection of the separation unit depends on the size of the microparticles, density, cost and their nature (eg magnetic or non-magnetic particles). The process may also comprise a desorption unit for regenerating the ion-rich solution. In one embodiment, the microparticles are used together with an absorption compound in the solution. The absorbent compound may be primary, secondary and / or tertiary amines (including alkanolamines); primary, secondary and / or tertiary amino acids; and / or carbonates. In particular, the absorption compound may comprise amines (e.g., piperidine, piperazine and derivatives thereof substituted by at least one alkano group), alkanoamines (e.g., monoethanolamine (MBA), 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) ), 2- (2-aminoethylamino) ethanol (ABE), 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol (Tris), N-methyl diethanolamine (MDEA), dimethylmonoethanolamine (DMMEA), diethylmonoethanolamine (DEMEA), triisopropanolamine ( TYPE) and triethanolamine), polyethylene glycols (e.g. polyethylene dimethyl ether of polyethylene glycol); amino acids which may include potassium or sodium salts of amino acids, glycine, proline, arginine, histidine, lysine, aspartic acid, glutamic acid, metbionine, serine, threonine, glutamine, cysteine, asparagine, valine, leucine, isoleucine, alanine, valine, tryptophan, phenylalanine and derivatives such as taurine, N.cyclohexyM, 3-propanediamine, N-secondary-butylglycine, N-methyl-N-secondary-butylglycine, diethylglycine, dimethylglycine, sarcosine, methyitaurine, methyl-α-aminopropionic acid, N (ethoxy) taurine, N- (3-aminoethyl) taurine, N-methylalanine, 6-aminohexanoic acid; and which may include potassium carbonate, sodium carbonate, ammonium carbonate, accelerated potassium carbonate solutions and accelerated sodium carbonate solutions or accelerated ammonium carbonates; or mixtures thereof. Absorption compounds are added to the solution to aid in the CO 2 absorption and in combination with the catalytic effects of the carbonic anhydrase. Due to the structure or high concentration of certain absorption compounds, the activity or life of the carbonic anhydrase may be threatened. For example, free enzymes may be more vulnerable to denaturation caused by a high ionic strength absorption compound such as carbonates. Immobilization of the carboxylic anhydrase can reduce the negative effects of such absorption compounds. By application of the carboxylic anhydrase, immobilized or otherwise carried by microparticles, the process can give high CO 2 transfer rates in the presence of absorption compounds and at the same time reduce the negative effects that such compounds could otherwise have on free enzymes.

EKSEMPLEREXAMPLES

Eksempel 1Example 1

Mikropartikelbærematerialet kan være fremstillet af nylon, silica, silicagel, chitosan, polystyren, polymeihylmetacryiat, cellulose, magnetiske partikler og andre materialer, som vides anvendt til biokatalysatorimmobilisering. Mikropartiklerne kan også være sammensat afen kombination af forskellige materialer. Foreksempel kan bæreren have en kerne bestående af et materiale med anden densitet eller andre egenskaber i forhold til et andet overflademateriale, som tilvejebringes til immobilisering eller indkapsling af enzymerne. For eksempel kan bærerens kerne bestå af et magnetisk materiale for at muliggøre magnetisk adskillelse, og overfladematerialet kan være polymert, såsom nylon, til understøttelse af enzymet. Som nævnt oven for kan bærematerialet i en udførelsesform være et aggregat af enzymer til dannelse af CLEA eller CLEC. Mikropartiklerne kan hver definerer et integreret fast volumen (f.eks. en perlelignende form) eller kan omfatte én eller flere åbninger, der traverserer partiklens hovedvolumen (f.eks. rør- eller doughnut-form). Som eksempel kan mikropartiklerne være ovale, sfæriske, cylindriske, etc.The microparticle support material may be made of nylon, silica, silica gel, chitosan, polystyrene, polymethylmethylacacrylate, cellulose, magnetic particles and other materials known to be used for biocatalyst immobilization. The microparticles may also be composed of a combination of different materials. For example, the carrier may have a core consisting of a material of different density or properties relative to another surface material provided for immobilization or encapsulation of the enzymes. For example, the core of the support may consist of a magnetic material to enable magnetic separation, and the surface material may be polymeric, such as nylon, to support the enzyme. As mentioned above, in one embodiment, the carrier may be an aggregate of enzymes to form CLEA or CLEC. The microparticles may each define an integrated solid volume (e.g., a bead-like shape) or may comprise one or more apertures traversing the main volume of the particle (e.g., tube or donut shape). For example, the microparticles may be oval, spherical, cylindrical, etc.

Mikropartiklerne kan dimensioneres alt efter kravene til givne procesbetingelser. For større størrelser skal forbindelserne, materialerne og procesudstyret vælges således, at der opnås nødvendig strømning og pumpbarhed af absorptionsblandingen. Mere om dimensionering vil blive diskuteret i det følgende.The microparticles can be sized according to the requirements of given process conditions. For larger sizes, the compounds, materials and process equipment must be selected so as to obtain the necessary flow and pumpability of the absorption mixture. More on sizing will be discussed below.

Eksempel 2Example 2

Et eksperiment blev udført i en pakket absorptionssøjle. Absorptionsopløsningen var en vandig opløsning af methyldiethanolamin (MDEA) 4M. Denne absorptionsopløsning bringes i kontakt i modstrøm med en gasfase med en C02-koncenfration på 130.000 ppm. Væskestrømningshastigheden var 0,65 g/min, og gasstrømningshastigheden var 65 g/min, svarende til L/G 10 (g/g). Gas- og absorptionsopløsningen havde stuetemperatur. Absorberens driftstryk blev indstillet til 1,4 psig (9,652 103 Pa). Søjlen havde en diameter på 7,5 cm og en højde på 50 cm. Pakningsmateriaiet var polymere Raschig-ringe 0,25 inch (6,35 mm). Der blev udført tre forsøg: det første uden aktivator, det andet med kulsyreanhydrase immobiiiseret til pakningsbærer, og det tredje under anvendelse af kulsyreanhydrase fri i opløsning ved en koncentration på 0,5 g pr. liter opløsning.An experiment was carried out in a packed absorption column. The absorption solution was an aqueous solution of methyl diethanolamine (MDEA) 4M. This absorption solution is contacted countercurrent with a gas phase with a CO 2 concentration of 130,000 ppm. The fluid flow rate was 0.65 g / min and the gas flow rate was 65 g / min, corresponding to L / G 10 (g / g). The gas and absorption solution had room temperature. The operating pressure of the absorber was set to 1.4 psig (9.652 103 Pa). The column had a diameter of 7.5 cm and a height of 50 cm. The packing material was 0.25 inch (6.35 mm) Raschig polymeric rings. Three experiments were carried out: the first without activator, the second with carbonic anhydrase immobilized to packer carrier, and the third using carbonic anhydrase free in solution at a concentration of 0.5 g / ml. liter of solution.

De opnåede resultater viste, at C02-transferhastigheden eller C02-fjernelses-hastigheden steg fra 6 til 14 mmol C02/min med kulsyreanhydrase immobiiiseret på overfladen af Raschig-ringe. I nærvær af frit enzym, dvs. kulsyreanhydrase frit i opløsningen, steg transferhastigheden til 29 mmoi/min. Disse resultater viser den positive indvirkning af tilsætning af enzymet i en pakket søjle og, at mikropartikler omfattende enzymer kan muliggøre forbedringer.The results obtained showed that the CO 2 transfer rate or CO 2 removal rate increased from 6 to 14 mmol CO 2 / min with carbonic anhydrase immobilized on the surface of Raschig rings. In the presence of free enzyme, ie. carbonic anhydrase freely in the solution, the transfer rate increased to 29 mmoi / min. These results show the positive effect of adding the enzyme in a packed column and that microparticles comprising enzymes may enable improvement.

Lignende forsøg blev også udført med opløsninger af kaliumcarbonat (20 % v/v -1,45 M)) og natriumcarbonai 0,5 M. Indvirkningerne af frit og immobiiiseret enzym følger samme tendens som for MDEA 4 M.Similar experiments were also performed with solutions of potassium carbonate (20% v / v -1.45 M)) and sodium carbonate 0.5 M. The effects of free and immobilized enzyme follow the same trend as for MDEA 4 M.

Eksempel 3Example 3

For yderligere at bestemme indvirkningen af enzymatiske mikroparfikier på C02~ absorptionshastigheden blev der udført tests i en hydratiseringscelle. Denne hydratiseringscellereaktor blev designet og drevet ved fastsatte betingelser til at styre grænsefladeområdet mellem en gasfase, C02 og en væskefase i en absorptionsproces. Denne enhed blev anvendt til at vurdere indvirkningerne af enzymatiske mikropartikler på C02-absorptionshastigheden i en given absorptionsopløsning. Der blev udført forsøg som følger: en kendt mængde af den ubelastede absorptionsopløsning indførtes i reaktoren; derefter tilsattes en kendt mikropartikelmasse til absorptionsopløsningen (mikropartikler kan eller kan ikke indehoide enzym); en C02-strøm strømmer gennem reaktorens hovedrum, og omrøringen begyndes; opløsningens pH måles som en funktion af tid; pH-værdier konverteres så til kulstof-rig C/L under anvendelse af en kulstof-koncentration-pH-korreiation, som forinden er bestemt for absorptionsopiøsningen; absorptionsbastigheder bestemmes ud fra et plot af C-koncentrationen som en funktion af tid. Indvirkningen af enzymet ved en relativ absorptionshastighed rapporteres: forholdet mellem absorptionshastigheden i nærvær af enzymmikropartikierne og absorptionshastigheden i nærvær af mikropartikler uden enzym. Det skal bemærkes, at resultater opnået i hydratiseringscellereaktor ikke kan sammenlignes direkte med dem, der opnås i en pakket søjle, fordi hydrodynamiske betingelser og massetransferskoefficienter er forskellige.To further determine the effect of enzymatic microparphicles on the CO 2 absorption rate, tests were performed in a hydration cell. This hydration cell reactor was designed and operated under set conditions to control the interface region between a gas phase, CO 2 and a liquid phase in an absorption process. This unit was used to assess the effects of enzymatic microparticles on the CO 2 absorption rate in a given absorption solution. Experiments were carried out as follows: a known amount of the unloaded absorption solution was introduced into the reactor; then a known microparticle mass was added to the absorption solution (microparticles may or may not contain enzyme); a CO 2 stream flows through the head room of the reactor and stirring begins; the pH of the solution is measured as a function of time; pH values are then converted to carbon-rich C / L using a carbon concentration-pH correction previously determined for the absorption solution; absorption rates are determined from a plot of the C concentration as a function of time. The effect of the enzyme at a relative absorption rate is reported: the ratio of the rate of absorption in the presence of the enzyme microparticles to the rate of absorption in the presence of microparticles without enzyme. It should be noted that results obtained in hydration cell reactor cannot be directly compared with those obtained in a packed column because hydrodynamic conditions and mass transfer coefficients are different.

Eksempel 4Example 4

Der blev udført tests med enzymet human kulsyreanhydrase type II (HCAII) immobiliseret på overfladen af nyionmikropartikler. Det ska! bemærkes, at disse tests anvendte en ikke optimeret immobiliseringsprotokol, og dermed kunne enzymernes aktivitet forøges ved at justere immobiliseringsprotokollen. Nylonmikropartikeistørreisen var i området fra 50 til 160 μιη. Absorptionsopløsningerne, der blev testet, var 1,45 MK2CO3 og 0,5 M Na2C03. Testtemperaturen var 20 °C. Metoden var som beskrevet i eksempel 3. Resultaterne viser, at C02-absorptionshastigheden blev forøget med 20-30 % for begge opløsninger i forhold til mikropartikler uden enzymer.Tests with the enzyme human carbonic anhydrase type II (HCAII) immobilized on the surface of ionic microparticles were performed. It should! It should be noted that these tests used a non-optimized immobilization protocol and thus the activity of the enzymes could be increased by adjusting the immobilization protocol. The nylon microparticle drying range was from 50 to 160 μιη. The absorption solutions tested were 1.45 MK2CO3 and 0.5 M Na2CO3. The test temperature was 20 ° C. The method was as described in Example 3. The results show that the CO 2 absorption rate was increased by 20-30% for both solutions relative to microparticles without enzymes.

Eksempel 5Example 5

Der blev udført tests med HCAII immobiliseret på overfladen af nyionmikropartikler (under anvendelse af en ikke optimeret immobiliseringsprotokol). Nylonmikropartikeistørreisen lå i området fra 50 til 160 pm. Absorptionsopiøsningen var 2M MDEA. Testtemperaturen var 20 “C. Enzymkoncentrationerne lå i området fra 0,1 til 0,5 g/L. Metoden var som beskrevet i eksempel 3. Resultaterne viser, at enzym på nyionmikropartikler forøger C02-absorpiionshasiigheden for alle testede betingelser (se Tabel 1). Absorptionshastigheden steg mellem 40 og 120 %.Tests with HCAII immobilized on the surface of new ion microparticles were performed (using a non-optimized immobilization protocol). The nylon microparticle dry travel ranged from 50 to 160 µm. The absorption solution was 2M MDEA. The test temperature was 20 ° C. Enzyme concentrations ranged from 0.1 to 0.5 g / L. The method was as described in Example 3. The results show that enzyme on new ion microparticles increases the CO 2 absorption rate for all tested conditions (see Table 1). The rate of absorption increased between 40 and 120%.

Tabel 1: Relative C02-overførseishastigheder i nærvær af enzym immobiliseret på nylon mikropartikler I 2M IViDEA-øpløsningTable 1: Relative CO2 transfer rates in the presence of enzyme immobilized on nylon microparticles in 2M IViDEA island solution

Eksempel 6Example 6

Der blev udført tests med HCAil immobiliseret på overfladen af celiuiosemikropartikler (under anvendelse af en ikke optimeret immobiiiseringsprotokoi). Celiulosemikropartikelstørrelsen var 50 μηι. Absorptionsopløsningen var2M MDEA. Testtemperaturen var 20 °C. Enzymkoncentrationerne i opløsningen lå i området fra 0,1 til 0,5 g/L. Metoden var som beskrevet i eksempel 3. Resultaterne viser, at enzym på cellulose-mikropartikler forøger C02-absorptionshastigheden for enzymkoncentration højere end 0,1 g/L (se Tabel 2) under testede betingelser.Tests with HCAil immobilized on the surface of cellulose microparticles were performed (using a non-optimized immobilization protocol). The cellulose microparticle size was 50 μηι. The absorption solution was 2M MDEA. The test temperature was 20 ° C. The enzyme concentrations in the solution ranged from 0.1 to 0.5 g / L. The method was as described in Example 3. The results show that enzyme on cellulose microparticles increases the CO 2 absorption rate for enzyme concentration higher than 0.1 g / L (see Table 2) under tested conditions.

Tabel 2: Relative C02”Overførselshast!gheder s nærvær af enzym immobiliseret på celiuiosemikropartikler i en 2IWI IVIDEA-opløsningTable 2: Relative CO 2 Transfer Rates of Presence of Enzyme Immobilized on Cellulose Semi-Particles in a 2IWI IVIDEA Solution

Eksempel 7Example 7

Der blev udført tests med HCAII immobiliseret på overfladen af nyionmikropartikler (under anvendelse af en ikke optimeret immobiliseringsprotokol).Tests with HCAII immobilized on the surface of new ion microparticles were performed (using a non-optimized immobilization protocol).

Nyionpartikelstørreisen lå i området mellem 50 og 160 pm. Absorptionsopløsningerne var 0,5 M af kaliumsaltet af følgende aminosyrer: giycin, methionin, taurin og N,N~ dimethylglycin. Testtemperaturen var 20 °C. Enzymkoncentrationen er 0,5 g/L.The ion particle drying range was between 50 and 160 µm. The absorption solutions were 0.5 M of the potassium salt of the following amino acids: giycin, methionine, taurine and N, N ~ dimethylglycine. The test temperature was 20 ° C. The enzyme concentration is 0.5 g / L.

Metoden er som beskrevet i eksempel 3. Resultaterne viser, at enzym på nyionmikropartikler forøger CCVabsorptiønshastigheden for alle testede aminosyresalte (se Tabel 3). indvirkningen af enzymet var dog mindre vigtig for N,N-dimethyigiycin, en tertiær aminosyre.The method is as described in Example 3. The results show that enzyme on new ion microparticles increases the CCV absorption rate of all tested amino acid salts (see Table 3). however, the action of the enzyme was less important for N, N-dimethyigiycin, a tertiary amino acid.

Tabet 3: Relative C02”Overførselshastigheder s nærvær af enzym Immobifiseret på nyionmikropartikler i 0,5 IV! kalsumsali af aminosyrer ved en enzymkoncentration på 0,5 g/LThe loss 3: Relative CO 2 ”Transfer rates s the presence of enzyme Immobified on neonate microparticles in 0.5 IV! calcium salts of amino acids at an enzyme concentration of 0.5 g / L

Eksempel 8Example 8

Der blev udført forsøg med tværkoblede enzymaggregater (CLEA) af kulsyreanhydrase (under anvendelse af en ikke optimeret protokol). Det anvendte enzym er en varmestabil variant af enzym hCAll, benævnt 5X. CLEA indeholder 26 % (v/v) af 5X-enzymet. Partikelstørrelsen svinger mellem 4-9 pm. Absorptionsopløsningen var 1,45 MK2CO3. Testtemperaturen var 20 °C. Enzymkoncentrationen var 0,5 g/L. Metoden er som beskrevet i eksempel 3. Der blev udført forsøg med CLEAs og derefter med deaktiverede CLEAs som reference for at muliggøre bestemmelse af enzymets indvirkning. Resultaterne viser, at CLEAs forøger C02-absorptionshastigheden med en faktor på 3,2.Trials of crosslinked enzyme aggregates (CLEA) of carbonic anhydrase (using a non-optimized protocol) were performed. The enzyme used is a heat stable variant of enzyme hCAll, denoted 5X. CLEA contains 26% (v / v) of the 5X enzyme. The particle size fluctuates between 4-9 pm. The absorption solution was 1.45 MK2CO3. The test temperature was 20 ° C. The enzyme concentration was 0.5 g / L. The method is as described in Example 3. Experiments were performed with CLEAs and then with deactivated CLEAs as a reference to enable determination of the enzyme's effect. The results show that CLEAs increase the CO 2 absorption rate by a factor of 3.2.

Eksempel 9Example 9

Der blev udført tests med tværkoblede enzymaggregater (CLEA) af kulsyreanhydrase (under anvendelse af en ikke optimeret protokol). Det anvendte enzym er en varmestabil variant af enzym HCAll, benævnt 5X. CLEA indeholder 26 % (v/v) af 5X-enzymet. Partikelstørrelsen svinger mellem 4-9 pm. Absorptionsopløsningen var 1M MDEA. Testtemperaturen var 25 °C. Enzymkoncentrationen var 0,5 g/L. C02-absorptionstests blev udført i en omrørt celle, en enkel anordning, der kan anvendes til at vurdere C02-absorptionshastigheder underforskellige betingelser. Den omrørte celle indeholder absorptionsopløsningen (og enzymet, om nødvendigt). Et kendt tryk for rent C02 påføres opløsningen. I disse tests er det indledende CG2-tryk 1 000 mbar.Tests with crosslinked enzyme aggregates (CLEA) of carbonic anhydrase (using a non-optimized protocol) were performed. The enzyme used is a heat-stable variant of enzyme HCAII, termed 5X. CLEA contains 26% (v / v) of the 5X enzyme. The particle size fluctuates between 4-9 pm. The absorption solution was 1M MDEA. The test temperature was 25 ° C. The enzyme concentration was 0.5 g / L. CO 2 absorption tests were performed in a stirred cell, a simple device that can be used to assess CO 2 absorption rates under different conditions. The stirred cell contains the absorption solution (and the enzyme, if necessary). A known pressure for pure CO 2 is applied to the solution. In these tests, the initial CG2 pressure is 1,000 mbar.

Derefter monitoreres trykfaldet og anvendes til at beregne C02-overførselshastighed i absorptionen. Der blev udført tests med partikler med CLEAs og uden CLEAs for at muliggøre bestemmelse af enzymindvirkningen. Resultaterne udtrykkes som et forhold mellem C02-overførselshastlgheden med CLEAs og C02-overførselshastigheden uden CLEÅs. Resultaterne viser, at CLEAs forøger C02-absorptlonsbastigheden med en faktor på 1,3 til 1,7 i MDEA.The pressure drop is then monitored and used to calculate the CO 2 transfer rate in the absorption. Tests with particles with CLEAs and without CLEAs were performed to enable the determination of the enzyme effect. The results are expressed as a ratio of the CO 2 transfer rate with CLEAs to the CO 2 transfer rate without CLEÅs. The results show that CLEAs increase the CO 2 absorption rate by a factor of 1.3 to 1.7 in MDEA.

Eksempel 9Example 9

Der blev udført fests med HCAII immobiliseret på overfladen af magnetiske silicacoatede jernoxidmikropartikler (under anvendelse af en ikke optimeret immobiliseringsprotocol). Partikelstørreisen var 5 pm. Absorptionsopløsningen var 1,45 M K2C03. Testtemperaturen var 20 °C. Enzymkoncentrationen er 0,2 g/L. Metoden er som beskrevet i eksempel 3. Resultaterne viser, at enzym på magnetiske mikropartikier forøger C02~absorptionshastigheden med en faktor 1,6.Fests were performed with HCAII immobilized on the surface of magnetic silica-coated iron oxide microparticles (using a non-optimized immobilization protocol). The particle drying was 5 pm. The absorption solution was 1.45 M K 2 CO 3. The test temperature was 20 ° C. The enzyme concentration is 0.2 g / L. The method is as described in Example 3. The results show that enzyme on magnetic microparticles increases CO 2 absorption rate by a factor of 1.6.

Eksempel 10Example 10

Dette eksempel giver beregninger for minimumaktivitetsdensiteten for en given mikropartikelstørrelse for en udførelsesform af processen.This example provides calculations for the minimum activity density for a given microparticle size for one embodiment of the process.

Data:data:

Aktivitetsniveau, der skal nås i absorptionsopiøsningen: 5x10° enheder/L (svarende til 1 g/L opløselig kuisyreanhydrase).Activity level to be reached in absorption solution: 5x10 ° units / L (corresponding to 1 g / L soluble carboxylic anhydrase).

Materiaiedensitet: 1,1 g/ml for nylonpartikier (~ 1 100 g/L).Material density: 1.1 g / ml for nylon particles (~ 1 100 g / L).

Maksimalt tilladt partikelkoncentration: 300 g/L.Maximum permissible particle concentration: 300 g / L.

Partikeldiameter: 10 pm.Particle diameter: 10 pm.

Beregninger: 1. Overflade af en 10 pm partikelCalculations: 1. Surface of a 10 µm particle

Ap = 4π (radius)2 = 4π (5)2 = 314 pm2 2. Volumen afen 10 pm partikelAp = 4π (radius) 2 = 4π (5) 2 = 314 pm2 2. Volume of 10 pm particle

Vp = 4/3 π (radius)3 = 4/3 π (5)3 = 524 pm3 3. Totalvolumen af partikler pr. liter for at nå den maksimalt tilladte partikeikoncentration:Vp = 4/3 π (radius) 3 = 4/3 π (5) 3 = 524 pm3 3. Total volume of particles per unit area. liters to reach the maximum permissible particle concentration:

Vt = 300 g / (1.100 g/L) = 0,272 L (svarende til 2,72 x 1014 pm3) 4. Antal partikler (np) i 1 L opløsning:Vt = 300 g / (1,100 g / L) = 0.272 L (corresponding to 2.72 x 1014 pm3) 4. Number of particles (np) in 1 L solution:

η ρ = 2,72 χ 1Q14 pm3 / 524 pm3 = 5,21 χ 1011 5. Totalt mikropartikeloverfladeareal (Ατ) ÅT = nP*Ap = 5,21 χ 1011 *314 = 1,64 x 1014 pm2 (1,64 χ 108 mm2 ) 6. Minimum aktivitetsdensitetη ρ = 2.72 χ 1Q14 pm3 / 524 pm3 = 5.21 χ 1011 5. Total microparticle surface area (Ατ) ΔT = nP * Ap = 5.21 χ 1011 * 314 = 1.64 x 1014 pm2 (1.64 χ 108 mm2) 6. Minimum activity density

Aktivitetsdensitet = aktivitetsniveau/AT = 5x106/1,64 χ 108 = 0,03 unit WA/mm2Activity Density = Activity Level / AT = 5x106 / 1.64 χ 108 = 0.03 Unit WA / mm2

For 10 pm mikropartikler er minimumaktivitetsdensiteten for at nå et aktivitetsniveau på 5 x 10b units WA/L således 0,03 units WA/mm2.Thus, for 10 µm microparticles, the minimum activity density to reach an activity level of 5 x 10b units WA / L is 0.03 units WA / mm2.

Hvis aktivitetsdensiteten er højere end 0,03 enhed WA/mm2, ville en partikelkoncentration på mindre end 300 g/L således være nødvendig. Yderligere eksempler er vist i Tabel 4 nedenfor.Thus, if the activity density is higher than 0.03 unit WA / mm 2, a particle concentration of less than 300 g / L would be necessary. Further examples are shown in Table 4 below.

Eksempel 11Example 11

Dette eksempel giver beregninger for den maksimale partikelstørrelse for en given partikeikoncentration for en udføreisesform af processen.This example provides calculations for the maximum particle size for a given particle concentration for an embodiment of the process.

Data:data:

Aktivitetsniveau, der skal nås i absorptionsopløsningen: 5 x 106 enheder/ (svarende til 1 g/L opløselig kuisyreanhydrase).Activity level to be reached in the absorption solution: 5 x 106 units / (corresponding to 1 g / L soluble carboxylic anhydrase).

Aktivitetsdensitet på partikler: 0,51 enhed/mm2.Particle activity density: 0.51 unit / mm2.

Materialedensitet: 1,1 g/ml for nylonpartikier (~ 1 100 g/L).Material Density: 1.1 g / ml for nylon particles (~ 1 100 g / L).

Maksimalt tilladte partikeikoncentration: 300 g/L.Maximum permissible particle concentration: 300 g / L.

Beregninger: 1, Det totale overfladeareal, der er nødvendigt for at nå aktivitetsniveauet:Calculations: 1, The total surface area needed to reach the activity level:

AT = 5 x 1Q6 enheder/L/(0,51 enhed/mm2) = 9 803 922 mm2 2, Totalt partikelvolumen pr, liter for at nå den maksimalt tilladte oartikeikoncentration:AT = 5 x 1Q6 units / L / (0.51 unit / mm2) = 9 803 922 mm2 2, Total particle volume per liter to reach the maximum permissible particle concentration:

VT = 300 g/(1 100 g/L) = 0,272 L (svarende til 272 727 mm3)VT = 300 g / (1 100 g / L) = 0.272 L (corresponding to 272 727 mm3)

Et 272 727 mm3 partikelvolumen ville således være til stede pr. liter blanding.Thus, a 272 727 mm 3 particle volume would be present per day. liter of mixture.

3, Maksimal radius afen partikel:3, Maximum radius of a particle:

For sfæriske partikler: * Ap = 4 π (radius)2 » Vp = 4/3 π (radius)3 Således:For spherical particles: * Ap = 4 π (radius) 2 »Vp = 4/3 π (radius) 3 Thus:

og:and:

Den maksimale partikelstørrelse ville således have en diameter på ca. 166 pm. Så hvis mikropartiklerne haren mindre diameter, vil den resulterende blanding eller absorptionsopløsning være pumpbar.Thus, the maximum particle size would have a diameter of approx. 166 pm. So, if the microparticles have a smaller diameter, the resulting mixture or absorption solution will be pumpable.

Denne metode kan anvendes til at evaluere den maksimalt tilladte partikelstørrelse for mange betingelser med hensyn til aktivitetsniveau, aktivitetsdensitet, partikeidensitet og maksimalt tilladt patikelkoncentration. Tabel 5 neden for viser forskellige scenarier og tilsvarende partikelstørrelser.This method can be used to evaluate the maximum permissible particle size for many conditions in terms of activity level, activity density, particle density and maximum permissible particle concentration. Table 5 below shows different scenarios and corresponding particle sizes.

Beregningerne i de ovenstående eksempler er for sfæriske mikropartikler, men tilsvarende beregninger eller estimater kan udføres for andre rnikropartikel geometrier.The calculations in the above examples are for spherical microparticles, but similar calculations or estimates can be performed for other microparticle geometries.

Eksempel 12Example 12

Der blev udført et eksperiment i en pakket absorptionssøjle. Absorptionsopløsningen er en vandig opløsning af kaliumcarbonat (K2C03) 1,45 M. Denne absorptionsopløsning bragtes i kontakt i modstrøm med en gasfase med en C02-koncentration på 130 000 ppm. Væskestrømningshastigbeden var 0,60 g/min, og gasstrømningsbastigheden var 60 g/min, svarende til L/G 10 (g/g). Gas- og absorptionsopløsningen havde stuetemperatur. Absorberens driftstryk blev indstillet til 1,4 psig (9,652 10J Pa). Søjlen havde en diameter på 7,5 cm og en højde på 50 cm. Pakningsmaierialet var polymere Raschig-ringe 0,25 inch (6,35 mm). Der blev udført to forsøg: det første uden aktivator, det andet med GLEÅs indeholdende 26 % (v/v) af SX-enzymet. Partikeistørrelsen lå i området fra 4 til 9 pm. Enzymkoncentrationen i absorptionsopløsningen var 0,1 g/L.An experiment was carried out in a packed absorption column. The absorption solution is an aqueous solution of potassium carbonate (K2CO3) 1.45 M. This absorption solution is contacted countercurrent with a gas phase with a CO₂ concentration of 130,000 ppm. The fluid flow rate bed was 0.60 g / min and the gas flow rate was 60 g / min, corresponding to L / G 10 (g / g). The gas and absorption solution had room temperature. The operating pressure of the absorber was set to 1.4 psig (9.652 10J Pa). The column had a diameter of 7.5 cm and a height of 50 cm. The packing material was 0.25 inch (6.35 mm) Raschig polymeric rings. Two experiments were performed: the first without activator, the second with GLEÅs containing 26% (v / v) of the SX enzyme. The particle size ranged from 4 to 9 pm. The enzyme concentration in the absorption solution was 0.1 g / L.

De opnåede resultater viste, at C02-transferhasiigheden blev forøget med en faktor 2,7, når C02-fjernelseshastigheden gik fra 11 tii 30 mmol/min med CLEAs.The results obtained showed that the CO 2 transfer rate was increased by a factor of 2.7 when the CO 2 removal rate ranged from 11 to 30 mmol / min with CLEAs.

Eksempel 13Example 13

Dette eksempel giver data til påvisning af, at enzymimmobilisering forøger enzymsiahiiitet. Data er vist for enzym immobiiiseret på nyionmikropartikler. For at evaluere indvirkningen af immobilisering på enzymstabilitet blev stabiliteten af immobiliserede enzymer evalueret og sammenlignet med stabiliteten af det samme enzym i en opløselig form. Mikropartiklerne blev fremstillet under anvendelse af følgende ikke-optimerede trin: ® Overfladebehandling af nyionmikropartikler med glutaraldehyd ® Tilsætning af polyethylenimin * Tilsætning af glutaraldehyd ® Enzymefiksering (human kulsyreanhydrase type i!) ® Aldehydgruppeblokering med polyethyleniminThis example provides data to demonstrate that enzyme immobilization increases enzyme solubility. Data are shown for enzyme immobilized on ion microparticles. To evaluate the effect of immobilization on enzyme stability, the stability of immobilized enzymes was evaluated and compared to the stability of the same enzyme in a soluble form. The microparticles were prepared using the following non-optimized steps: ® Surface treatment of new ion microparticles with glutaraldehyde ® Addition of polyethyleneimine * Addition of glutaraldehyde ® Enzyme fixation (human carbonic anhydrase type I) ® Aldehyde group block with polyethyleneimine

Efter immobilisering blev enzymmikropartiklerne og opløseligt enzym udsat for MDEA 2M ved 40 °C. Ved specifikke eksponeringstider blev prøver udtaget, og aktiviteten blev målt. Resultaterne er udtrykt som residualaktivitet, som er forholdet mellem enzymets aktivitet ved en given eksponeringstid i og enzymaktiviteten ved tid 0. Figur 4 illustrerer resultaterne.After immobilization, the enzyme microparticles and soluble enzyme were exposed to MDEA 2M at 40 ° C. At specific exposure times, samples were taken and activity was measured. The results are expressed as residual activity, which is the ratio of enzyme activity at a given exposure time to and enzyme activity at time 0. Figure 4 illustrates the results.

Resultaterne viser, at frit enzym mister al aktivitet på 10 dage, mens mikropartikier stadig bevarer 40 % residualaktivitet efter 56 dage. Ud fra dette resultat er det tydeligt, at immobilisering forøger enzymstabiiitet under disse betingelser.The results show that free enzyme loses all activity in 10 days, while microparticles still retain 40% residual activity after 56 days. From this result, it is evident that immobilization increases enzyme stability under these conditions.

Resultaterne viser potentialet ved immobilisering til at forøge stabiliteten af kulsyreanhydrase ved de højere temperaturbetingelser, der findes i en C02-capture-proces, I valgfrie aspekter af den foreliggende frembringelse muliggør mikropartiklerne forøget stabilitet på omkring eller over den i eksemplerne illustrerede siabilitetsforøgelse.The results show the potential of immobilisation to increase the stability of carbonic anhydrase at the higher temperature conditions found in a CO 2 capture process. In optional aspects of the present invention, the microparticles enable increased stability of about or above the increase in siability illustrated in the examples.

Det skal også bemærkes, at de absorptions- og desorptionsenheder, der kan anvendes med udføreisesformer af den foreliggende frembringelse, kan være forskellige typer afhængigt af forskellige parametre og driftsbetingelser. Enhederne kan for eksempel være i form af en pakket reaktor, spray-reaktor, reaktor med fiuidlseret leje, etc., kan have forskellige konfigurationer, såsom lodret, vandret, etc., og det samlede system kan anvende flere enheder parallelt eller i serie, som tilfældet måtte være.It should also be noted that the absorption and desorption units which can be used with embodiments of the present invention may be different types depending on different parameters and operating conditions. The units may, for example, be in the form of a packed reactor, spray reactor, fluidized bed reactor, etc., may have different configurations, such as vertical, horizontal, etc., and the overall system may use several units in parallel or in series. as the case may be.

Det skal forstås, at de oven for beskrevne og illustrerede udførelsesformer ikke begrænser det, der faktisk er frembragt.It should be understood that the above-described and illustrated embodiments do not limit what is actually produced.

Claims

1. System til capture af CG2fra en C02-hoidig gas (12) omfattende: - mikropartikler omfattende et bæremateriale og biokatalysatorer, der bæres af bæ-remateriaiet, hvilke biokatalysatorer fremmer opløsning og transformation af C02 til bicarbonat- og hydrogenioner; hvor i biokatalysatorerne er immobiiiserede i forhold til bærematerialet ved enzym-immobilisering, - en absorptionsenhed (E-1), som er konfigureret til at bringe den C02-hoidige gas i kontakt med en absorptionsblanding (11) omfattende en flydende opløsning og mikropartiklerne, og frembringer en C02-depleteret gas og en ion-rig blanding omfattende mikropartikierne; hvor absorptionsenheden (E-1) er en pakket reaktor, og mikropartiklerne er dimensioneret og tilvejebragt i en koncentration, således at absorptionsblandingen kan strømme gennem den pakkede reaktor, - og en desorptionsreaktor (E-11) til modtagelse af den ion-rige vandige blanding (15) til muliggørelse af transformation af bicarbonat- og hydrogenionerne til C02 gas og vand, hvorved der produceres en C02-gasstrøm og en ion-depleteret opløsning (17).A CG2 capture system from a CO 2 -containing gas (12) comprising: - microparticles comprising a carrier material and biocatalysts supported by the carrier, which biocatalysts promote dissolution and transformation of CO2 into bicarbonate and hydrogen ions; wherein the biocatalysts are immobilized relative to the carrier by enzyme immobilization, - an absorption unit (E-1) configured to contact the CO 2 -containing gas with an absorption mixture (11) comprising a liquid solution and the microparticles, and produces a CO 2 depleted gas and an ion-rich mixture comprising the microparticles; wherein the absorption unit (E-1) is a packed reactor and the microparticles are sized and provided in a concentration so that the absorption mixture can flow through the packed reactor, and a desorption reactor (E-11) to receive the ion-rich aqueous mixture (15) to enable transformation of the bicarbonate and hydrogen ions to CO 2 gas and water, thereby producing a CO 2 gas stream and an ion depleted solution (17).

2. System ifølge krav 1, hvor mikropartikierne er dimensioneret til at ligge inden for en størrelsesorden eller mindre end en tykkelse af en reaktiv flydende film dannet mellem absorptionsblandingen (11) og C02i absorptionsenheden (E-1).The system of claim 1, wherein the microparticles are sized to be in the order of or less than a thickness of a reactive liquid film formed between the absorption mixture (11) and the CO 2 in the absorption unit (E-1).

3. System ifølge krav 1 eller 2, hvor mikropartiklerne er dimensioneret mellem ca. 1 pm og ca. 100 pm.A system according to claim 1 or 2, wherein the microparticles are sized between approx. 1 pm and approx. 100 pm.

4. System ifølge et af kravene 1 til 3, hvor mikropartiklerne er tilvejebragt i absorptionsblandingen (11) i en maksimal partikelkoncentration på ca. 40 % v/v eller i en maksimal partikelkoncentration på ca. 30 % v/v.A system according to any one of claims 1 to 3, wherein the microparticles are provided in the absorption mixture (11) at a maximum particle concentration of ca. 40% v / v or at a maximum particle concentration of approx. 30% v / v.

5. System ifølge et af kravene 1 til 4, hvor bæreren består i det mindste delvist af nylon, cellulose, silica, silicagei, chitosan, polystyren, polymethylmetacrylat, magnetisk materiale eller en kombination deraf,The system according to any one of claims 1 to 4, wherein the carrier consists at least in part of nylon, cellulose, silica, silica gel, chitosan, polystyrene, polymethyl methacrylate, magnetic material or a combination thereof,

6. System ifølge et af kravene 1 til 5, hvor densiteten af bæremateriaiet er mellem ca. 0,6 g/m! og ca. 3 g/ml.The system of any one of claims 1 to 5, wherein the density of the carrier material is between ca. 0.6 g / m and approx. 3 g / ml.

7. System ifølge et af kravene 1 til 6, hvor biokatalysatorerne er kulsyreanhydrase.The system of any one of claims 1 to 6, wherein the biocatalysts are carbonic anhydrase.

8. System ifølge krav 1, hvor kulsyreanhydrasen er immobiliserei på en overflade af mikropartiklernes bæremateriale, indesluttet i mikropartiklernes bæremateriale eller en kombination deraf.The system of claim 1, wherein the carbonic anhydrase is immobilized on a surface of the microparticle carrier material enclosed in the microparticle carrier material or a combination thereof.

9. System ifølge et af kravene 1 til 8, hvor biokatalysatorerne er indesluttet i eller fastgjort til et porøst coating-materiale, der er tilvejebragt omkring en bærepartikel.The system of any one of claims 1 to 8, wherein the biocatalysts are enclosed in or attached to a porous coating material provided around a carrier particle.

10. System ifølge et af kravene 1 til 9, yderligere omfattende en tilsætningsenhed (E-4) til tilsætning af en mængde af mikropartiklerne til den ion-depleterede opløsning (17) før recirkulation af den ion-depleterede opløsning til yderligere kontakt med den C02-holdige gas i absorptionsenheden (E-1).The system of any one of claims 1 to 9, further comprising an additive unit (E-4) for adding an amount of the microparticles to the ion-depleted solution (17) before recirculating the ion-depleted solution for further contact with the CO -containing gas in the absorption unit (E-1).

11. System ifølge et af kravene 1 til 10, hvor absorptionsblandingen (11) omfatter vand og en absorptionsforbindelse.The system of any one of claims 1 to 10, wherein the absorption mixture (11) comprises water and an absorption compound.

12. System ifølge krav 11, hvor absorptionsforbindelsen omfatter en af de følgende forbindelser eller blandinger deraf: piperidin, piperazin, derivater af piperidin eller piperazin, som er substitueret med mindst én alkanolgruppe, monoethanolamin (MBA), 2-amino-2-methyl-1 -propano! (AMR), 2-(2-aminoethyiamino)ethano! (AEE), 2~amino-2-hydroxymethy!-1,3-propandioi (Tris), N-methy!dietbanolamin (MDEA), dimethylmonoethanolamin (DMMEA), diethylmonoethanolamin (DEMEA), triisopro-panoiamin (TIPA), triethanolamin, dialkylether af polyaikyienglycoier, dialkylether eller dimethyiether af polyethylengiycol, aminosyrer omfattende glycin, proiin, ar-ginin, histidin, lysin, asparaginsyre, glutaminsyre, methionin, serin, threonin, gluta-min, cystein, asparagin, leucin, isoieucin, alanin, vaiin, tyrosin, tryptophan, phenyiai-anin og derivater såsom taurin, N,cyclohexyl-1,3-propandiamin, N-sekundær-butyigiycin, N-methyl, N-sekundær-butyiglycin, diethylglycin, dimethyigiycin, sarco-sin, methyltaurin, methyl-a-aminopropionsyre, N-(3-ethoxy)taurin, Ν-(β-aminoethyl)taurin, N-methyl-alanin, 6-aminohexansyre og kalium- eller natriumsalte af aminosyrerne; kaliumcarbonat, natriumcarbonat, ammoniumcarbonat.The system of claim 11, wherein the absorption compound comprises one of the following compounds or mixtures thereof: piperidine, piperazine, derivatives of piperidine or piperazine substituted by at least one alkanol group, monoethanolamine (MBA), 2-amino-2-methyl-2 1-propano! (AMR), 2- (2-aminoethylamino) ethanol (AEE), 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol (Tris), N-methyl diethanolamine (MDEA), dimethylmonoethanolamine (DMMEA), diethylmonoethanolamine (DEMEA), triisopropanoamine (TIPA), triethanolamine, dialkyl ether of polyethylene glycos, dialkyl ether or dimethyl ether of polyethylene glycol, amino acids comprising glycine, protein, arginine, histidine, lysine, aspartic acid, glutamic acid, methionine, serine, threonine, glutamine, cysteine, asparagine, leucine, leucine, tyrosine, tryptophan, phenylamine and derivatives such as taurine, N, cyclohexyl-1,3-propanediamine, N-secondary-butyigiycin, N-methyl, N-secondary-butyiglycine, diethylglycine, dimethyigiycin, sarcosine, methyltaurine, methyl α-aminopropionic acid, N- (3-ethoxy) taurine, Ν- (β-aminoethyl) taurine, N-methyl-alanine, 6-aminohexanoic acid and potassium or sodium salts of the amino acids; potassium carbonate, sodium carbonate, ammonium carbonate.

13. System ifølge krav 11, hvor absorptionsforbindeisen omfatter piperidin.The system of claim 11, wherein the absorption compound comprises piperidine.

14. System ifølge krav 11 eller 13, hvor absorptionsforbindelsen omfatter piperazin.The system of claim 11 or 13, wherein the absorption compound comprises piperazine.

15. System ifølge krav 11,13 eller 14, hvor absorptionsforbindelsen omfatter derivater af piperidin eller piperazin, som er substitueret med mindst én alkanolgruppe.The system of claim 11, 13 or 14, wherein the absorption compound comprises derivatives of piperidine or piperazine substituted by at least one alkanol group.

16. System ifølge krav 11 eller 13 fil 15, hvor absorptionsforbindelsen omfatter mo-noethanoiamin (MBA).The system of claim 11 or 13, file 15, wherein the absorption compound comprises monoethanoamine (MBA).

17. System ifølge krav 11 eller 13 til 16, hvor absorptionsforbindeisen omfatter 2-amino-2-methyi-1 -propanol (AMR).The system of claims 11 or 13 to 16, wherein the absorption compound comprises 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMR).

18. System ifølge krav 11 eller 13-17, hvor absorptionsforbindeisen omfatter 2-(2-arninoethylamino)ethanoi (AEE).The system of claims 11 or 13-17, wherein the absorption compound comprises 2- (2-arninoethylamino) ethanoi (AEE).

19. System ifølge krav 11 eller 13 til 18, hvor absorptionsforbindelsen omfatter 2-amino-2-hydroxymeihyM ,3-propandioi (Tris).A system according to claims 11 or 13 to 18, wherein the absorption compound comprises 2-amino-2-hydroxymethyl, 3-propanediol (Tris).

20. System ifølge krav 11 eller 13 til 19, hvor absorptionsforbindelsen omfatter N-methyldiethanolamin (MDEA).The system of claims 11 or 13 to 19, wherein the absorption compound comprises N-methyldiethanolamine (MDEA).

21. System ifølge krav 11 eller 13 fil 20, hvor absorptionsforbindelsen omfatter dimetbylmonoeihanolamin (DMMEA).A system according to claim 11 or 13 file 20, wherein the absorption compound comprises dimethbyl monoeihanolamine (DMMEA).

22. System ifølge krav 11 eller 13 til 21, hvor absorptionsforbindeisen omfatter diethylmonoethanolamin (DEMEA).The system of claims 11 or 13 to 21, wherein the absorption compound comprises diethyl monoethanolamine (DEMEA).

23. System ifølge krav 11 eller 13 til 22, hvor absorptionsforbindeisen omfatter triisopropanolamin (TIPA).The system of claims 11 or 13 to 22, wherein the absorption compound comprises triisopropanolamine (TIPA).

24. System ifølge krav 11 eller 13 til 23, hvor absorptionsforbindeisen omfatter tri-ethanolamin.The system of claims 11 or 13 to 23, wherein the absorption compound comprises triethanolamine.

25. System ifølge krav 11 eller 13 til 24, hvor absorptionsforbindeisen omfatter diai-kyiether af polyalkylenglycoler.The system of claims 11 or 13 to 24, wherein the absorbent compound comprises polyalkylene glycols dialyser.

26. System ifølge krav 11 eller 13 til 24, hvor absorptionsforbindelsen omfatter dial-kyiether eller dimethylether af poiyethyienglycoi.The system of claims 11 or 13 to 24, wherein the absorption compound comprises dialkyl ether or dimethyl ether of polyethylene glycol.

27. System ifølge krav 11 eller 13 til 26, hvor absorptionsforbindelsen omfatter aminosyrer eiier kalium- eller natriumsalte af deraf,The system of claims 11 or 13 to 26, wherein the absorption compound comprises amino acids or potassium or sodium salts thereof,

28. System ifølge krav 27, hvor aminosyrerne omfatter glycin eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claim 27, wherein the amino acids comprise glycine or potassium or sodium salts thereof.

29. System ifølge krav 27 eller 28, hvor aminosyrerne omfatter prolin eller kaliumeller natrium salte deraf.The system of claim 27 or 28, wherein the amino acids comprise proline or potassium or sodium salts thereof.

30. System ifølge krav 27 til 29, hvor aminosyrerne omfatter arginin eller kalium-eller natrium salte deraf.The system of claims 27 to 29, wherein the amino acids comprise arginine or potassium or sodium salts thereof.

31. System ifølge krav 27 til 30, hvor aminosyrerne omfatter histidin eller kalium-eller natrium salte deraf.The system of claims 27 to 30, wherein the amino acids comprise histidine or potassium or sodium salts thereof.

32. System ifølge krav 27 til 31, hvor aminosyrerne omfatter asparaginsyre eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claims 27 to 31, wherein the amino acids comprise aspartic acid or potassium or sodium salts thereof.

33. System ifølge krav 27 til 32, hvor aminosyrerne omfatter glutaminsyre eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claims 27 to 32, wherein the amino acids comprise glutamic acid or potassium or sodium salts thereof.

34. System ifølge krav 27 til 33, hvor aminosyrerne omfatter methionin eller kalium-eller natrium salte deraf.The system of claims 27 to 33, wherein the amino acids comprise methionine or potassium or sodium salts thereof.

35. System ifølge krav 27 til 34, hvor aminosyrerne omfatter serin eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claims 27 to 34, wherein the amino acids comprise serine or potassium or sodium salts thereof.

36. System ifølge krav 27 til 35, hvor aminosyrerne omfatter threonin eller kalium-eller natrium salte deraf.The system of claims 27 to 35, wherein the amino acids comprise threonine or potassium or sodium salts thereof.

37. System ifølge krav 27 til 36, hvor aminosyrerne omfatter glutamin eller kaliumeller natrium salte deraf.The system of claims 27 to 36, wherein the amino acids comprise glutamine or potassium or sodium salts thereof.

38. System ifølge krav 27 til 37, hvor aminosyrerne omfatter cystein eiler kalium-eller natrium salte deraf.The system of claims 27 to 37, wherein the amino acids comprise cysteine or potassium or sodium salts thereof.

39. System ifølge krav 27 til 38, hvor aminosyrerne omfatter asparagin eller kalium-eller natrium salte deraf.The system of claims 27 to 38, wherein the amino acids comprise asparagine or potassium or sodium salts thereof.

40. System ifølge krav 27 til 39, hvor aminosyrerne omfatter ieucin eiler kalium- eiler natrium salte deraf.The system of claims 27 to 39, wherein the amino acids comprise ieucine or potassium or sodium salts thereof.

41. System ifølge krav 27 til 40, hvor aminosyrerne omfatter isoleucin eller kalium-eller natrium salte deraf.The system of claims 27 to 40, wherein the amino acids comprise isoleucine or potassium or sodium salts thereof.

42. System ifølge krav 27 ti! 41, hvor aminosyrerne omfatter aianin eller kalium- eiler natrium salte deraf.The system of claim 27 ti! 41, wherein the amino acids comprise alianine or potassium or sodium salts thereof.

43. System ifølge krav 27 til 42, hvor aminosyrerne omfatter valin eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claims 27 to 42, wherein the amino acids comprise valine or potassium or sodium salts thereof.

44. System Ifølge krav 27 til 43, hvor aminosyrerne omfatter tyrosin eiler kalium-eller natrium salte deraf.The system of claims 27 to 43, wherein the amino acids comprise tyrosine or potassium or sodium salts thereof.

45. System ifølge krav 27 til 44, hvor aminosyrerne omfatter tryptophan eiler kaliumeller natrium salte deraf.The system of claims 27 to 44, wherein the amino acids comprise tryptophan or potassium or sodium salts thereof.

46. System ifølge krav 27 til 45, hvor aminosyrerne omfatter phenylalanin eiler kalium- eller natrium salte deraf.The system of claims 27 to 45, wherein the amino acids comprise phenylalanine or potassium or sodium salts thereof.

47. System ifølge krav 11 eller 13 ti! 46, hvor absorptionsforbindelsen omfatter aminosyre derivater eller kalium- eller natrium salte deraf.The system according to claim 11 or 13 ti! 46, wherein the absorption compound comprises amino acid derivatives or potassium or sodium salts thereof.

48. System ifølge krav 47, hvor aminosyre derivaterne omfatter taurin eiler kaliumeller natrium salte deraf.The system of claim 47, wherein the amino acid derivatives comprise taurine or potassium or sodium salts thereof.

49. System ifølge krav 47 eller 48, hvor aminosyre derivaterne omfatter N,cyclohexy!-1,3-propandiamin eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claim 47 or 48, wherein the amino acid derivatives comprise N, cyclohexyl-1,3-propanediamine or potassium or sodium salts thereof.

50. System ifølge krav 47 eller 49, hvor aminosyre derivaterne omfatter N~ sekundær-butyiglycin eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claim 47 or 49, wherein the amino acid derivatives comprise N-secondary-butylyglycine or potassium or sodium salts thereof.

51. System ifølge krav 47 eller 50, hvor aminosyre derivaterne omfatter N-methyl, N~ sekundær-butyiglycin eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claim 47 or 50, wherein the amino acid derivatives comprise N-methyl, N-secondary-butylyglycine or potassium or sodium salts thereof.

52. System ifølge krav 47 eller 51, hvor aminosyre derivaterne omfatter diethylglycin eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claim 47 or 51, wherein the amino acid derivatives comprise diethylglycine or potassium or sodium salts thereof.

53. System ifølge krav 47 eller 52, hvor aminosyre derivaterne omfatter dimethyl-giycin eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claim 47 or 52, wherein the amino acid derivatives comprise dimethylglycine or potassium or sodium salts thereof.

54. System ifølge krav 47 eller 53, hvor aminosyre derivaterne omfatter sarcosin eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claim 47 or 53, wherein the amino acid derivatives comprise sarcosine or potassium or sodium salts thereof.

55. System ifølge krav 47 eller 54, hvor aminosyre derivaterne omfatter methyltaurin eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claim 47 or 54, wherein the amino acid derivatives comprise methyltaurine or potassium or sodium salts thereof.

56. System ifølge krav 47 eller 55, hvor aminosyre derivaterne omfatter methyl-a-arninopropionsyre eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claim 47 or 55, wherein the amino acid derivatives comprise methyl-α-arninopropionic acid or potassium or sodium salts thereof.

57. System ifølge krav 47 eller 56, hvor aminosyre derivaterne omfatter Ν-(β-ethoxy)taurin, N-(3-aminoethy!)taurin eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claim 47 or 56, wherein the amino acid derivatives comprise Ν- (β-ethoxy) taurine, N- (3-aminoethyl) taurine or potassium or sodium salts thereof.

58. System ifølge krav 47 eller 57, hvor aminosyre derivaterne omfatter N-methyl-alanin eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claim 47 or 57, wherein the amino acid derivatives comprise N-methyl-alanine or potassium or sodium salts thereof.

59. System ifølge krav 47 eller 58, hvor aminosyre derivaterne omfatter 6-aminohexansyre eller kalium- eller natrium salte deraf.The system of claim 47 or 58, wherein the amino acid derivatives comprise 6-aminohexanoic acid or potassium or sodium salts thereof.

60. System ifølge ethvert af kravene 11 eller 30 til 59, hvor absorptionsforbindelsen omfatter kaiiumcarbonat.The system of any one of claims 11 or 30 to 59, wherein the absorption compound comprises potassium carbonate.

61. System ifølge ethvert af kravene 11 eller 30 til 60, hvor absorptionsforbindeisen omfatter natriumcarbonat.The system of any one of claims 11 or 30 to 60, wherein the absorbent compound comprises sodium carbonate.

62. System ifølge ethvert af kravene 11 eller 30 til 60, hvor absorptionsforbindeisen omf a tte r a m m o η I u m ca rbo n af.A system according to any one of claims 11 or 30 to 60, wherein the absorbent bonding comprises a r a m m o η I u m ca rbo n of.

63. System ifølge krav 11, hvor absorptionsforbindeisen omfatter primære aminer.The system of claim 11, wherein the absorption junction comprises primary amines.

64. System ifølge krav 11, hvor absorptionsforbindelsen omfatter sekundære aminer.The system of claim 11, wherein the absorption compound comprises secondary amines.

65. System ifølge krav 11, hvor absorptionsforbindelsen omfatter tertiære aminer.The system of claim 11, wherein the absorption compound comprises tertiary amines.

66. System ifølge krav 11, hvor absorpfionsforbindelsen omfatter primære aika-nolaminer.The system of claim 11, wherein the absorption compound comprises primary acanolamines.

67. System ifølge krav 11, hvor absorptionsforbindelsen omfatter sekundære aika-nolaminer.The system of claim 11, wherein the absorption compound comprises secondary acanolamines.

68. System ifølge krav 11, hvor absorpfionsforbindelsen omfatter tertiære alkanoia-miner.The system of claim 11, wherein the absorption compound comprises tertiary alkanoia mines.

69. System ifølge ethvert af kravene 63-68, hvor absorptionsførblndelsen omfatter carbonater.The system of any one of claims 63-68, wherein the absorption compound comprises carbonates.

70. System ifølge et af kravene 1 til 69, yderligere omfattende en pumpe (E-9) til modtagelse og pumpning af den ion-rige blanding (13) til desorptionsenheden (E-11), og hvor mikropartiklerne desuden er dimensioneret og tilvejebragt i en koncentration, således at den ion-rige bianding (13), som omfatter mikropartiklerne, kan pumpes.The system of any one of claims 1 to 69, further comprising a pump (E-9) for receiving and pumping the ion-rich mixture (13) to the desorption unit (E-11), and wherein the microparticles are further sized and provided in a concentration such that the ion-rich mixing (13) comprising the microparticles can be pumped.