Простые водорослевые организмы вырабатывают биомассу, которую можно собирать и затем преобразовывать в топливо и другие продукты. В недавнем посте Aramco раскрыла что они произвели первую партию биосырья из водорослей. Они вместе с другими исследователями и компаниями изучают способы производства и использования низкоуглеродного топлива из сточных вод и морских микроводорослей.
Создание низкоуглеродного топлива из сточных вод и морских микроводорослей: цель исследования
к узнайте больше об альтернативных жидких видах топлива которые могут быть использованы для производства экологически чистой и устойчивой энергии. Также, чтобы определить потребность микроводорослей в производстве энергии и типы биотопливе.
- Согласно исследование Клейновой и соавторов., биодизель, полученный из маслянистых микробов. Они используются как значительная возобновляемая альтернатива для производства дизельного топлива и нефти.
- Другой исследование Демирбаса позволяет предположить, что только микроводоросли обладают потенциалом возобновляемого биодизеля, способного удовлетворить глобальный спрос на транспорт.
Что такое микроводоросли?
Это самые маленькие в мире растения без корней и листьев, которые могут производить более половины кислорода, которым мы дышим. Кроме того, они являются хозяевами биоактивных соединений.
Характеристики микроводорослей
- Обычно водоросли разделены на 2 группы а именно эукариотические и прокариотические. Микроводоросли являются древнейшими живыми видами.
- Oни имеют механизмы фотосинтеза аналогичны таковым у других растений, состоящих из хлорофилла.
- Микроводоросли выращиваются в виде водной суспензии и имеют больший доступ к воде, питательным веществам и углекислому газу.
- Факторами, определяющими их классификацию, являются типы пигментов, химический состав, компоненты клеточной стенки и морфологические особенности.
- У них есть потенциал для фиксации CO2 из многих источников как растворимые карбонатные соли, атмосфера и промышленные отходящие газы.
Типы микроводорослей
- Они могут быть гетеротрофный если они используют органические соединения для развития.
- аутотропный, если они получают углерод из неорганических соединений.
- Они характеризуются как фотоавтотрофного когда они используют свет в качестве источника энергии.
- Аналогично, миксотрофные микроводоросли фотосинтезирующий поскольку они сочетают в себе автотрофность и гетеротрофность по сравнению с фотосинтезом.
Проблемы использования микроводорослей для производства биотоплива
Хотя использование водорослей для производства биотоплива выгодно, но имеет высокие затраты на переработку. Кроме того, оно имеет низкую конкурентоспособность, что является критическим препятствием для его широкой коммерциализации.
- Создание отраслей по производству биотоплива из водорослей и обеспечение конкурентоспособности цен является главная задача.
- В соответствии с Исследование Джонса и Мэйфилдак 2030 году около 6% общего спроса на энергию будет удовлетворяться за счет биотоплива.
- По мнению некоторых исследователей, микроводоросли для производства биотоплива включают в себя большое количество липидов из микроводорослей. В следующих таблицах приведены указанные данные.
Согласно исследованию, Гигантские моллюски могут сделать солнечную энергию более эффективной.
Шаг, вовлеченный в производство биотоплива из микроводорослей
Это включает 2 основных шага которые включают в себя различные подэтапные процедуры.
Выращивание водорослей
Рост водорослей может длиться от 1 до 10 дней, и это позволяет собирать урожай несколько раз. Эти микроорганизмы могут развиваться даже на сухой и засушливой земле. Более того, некоторые типы Водоросли могут вырасти в 20–30 раз выше, чем продовольственные культурыВ этом исследовании обсуждается выращивание в открытом пруду, поскольку это наиболее распространенный метод.
Открытый пруд для выращивания
Крайне важно выбрать правильную технологию выращивания и сбора биомассы водорослей. Из-за экономических проблем промышленные открытые пруды являются единственным вариантом в настоящее время, поскольку они имеют простую конструкцию. Как правило, они разработан в форме пруда или ипподрома, и посредством диффузии CO2 собирается из атмосферы. Система далее подразделяется на 3 типа: круглый пруд, пруд с каналом и открытая система без перемешивания.
Ограничения
Этот метод приводит к потери воды из-за испарения и имеет низкий выход биомассы. Более того, некоторые уязвимые виды водорослей не могут процветать в этой среде. Метод выращивания в открытом пруду идеален только для мест с большим количеством солнечного света и легким доступом к воде, особенно вдоль побережья.
Закрытая система выращивания
Поскольку открытая система имеет ограничения по ресурсам, были разработаны закрытые системы PBR. нет прямого взаимодействия между окружающей средой и культурными носителями. Это приводит к относительно более стабильным и надежным условиям для выращивания и сбора водорослей.
Закрытая система производит ценные продукты и тонкие химикаты, которые используются в ряде приложений. Из них производятся биофармацевтические препараты, косметика, биотопливо и добавки для здоровья человека. Плоская панель, вертикальная трубка, горизонтальная трубка и мешалка являются типами методов закрытого выращивания.
Ограничения
Эти система немного дорогая поскольку он включает в себя подход к параметрам процесса, герметичность и массоперенос. Системы освещения требуют значительного количества энергии делая эту систему неэффективной. Ее коммерциализация стала сложной из-за ее ограничений.
Подход с использованием нанодобавок для ускоренного культивирования микроводорослей
Некоторые исследователи недавно применение нанодобавок на разных этапах культивирования микроводорослейИх внимание было сосредоточено на повышении эффективности использования биомассы и побочных продуктов.
- Наноматериалы, такие как нанотрубки и нановолокна, покрытые ферментами, могут быть используется для иммобилизации. Определенные углеродные структуры, такие как углеродные нанотрубки и оксид графена, обладают потенциалом обеспечивать стабильность и активность ферментов.
- Более того, наночастицы также использовались для увеличение производства биотоплива и биомассы.
- По словам исследователей, можно увеличить биомассу микроводорослей путем 20-30% с применением наночастиц.
- Светодиоды на основе арсенида галлия и алюминия были использованы для масштабирования культуры водорослей, что позволило добиться более высокого производства биомассы.
- Оптические волокна также используются при выращивании водорослей для повышения эффективности роста, а также экономят затраты на освещение.
Биотопливо в транспортном секторе
Биотопливо здесь важно, поскольку оно помогает удовлетворить растущий спрос на топливо. Это лучшая альтернатива ископаемому топливу и для окружающей среды, поскольку оно производит меньше выбросов углекислого газа. Это, в свою очередь, снижает выбросы парниковых газов и немного облегчает борьбу с изменением климата. Бензин из старых отложений водорослей является ограниченным источником, становится все дороже и, возможно, заканчивается.
A исследования состояния что микроводоросли являются ценными источниками биотоплива. Микроводоросли накапливают и синтезируют значительное количество нейтральных липидов, что является преимуществом. Более того, микроводоросли обеспечивают круглогодичное производство и эффективный выход масла с каждой возделываемой площади по сравнению с масличными культурами.
Исследование показало, Меланин из чернил каракатицы демонстрирует потенциал в качестве устойчивого источника биомассы.
Значение водорослей в производстве биотоплива: аспекты различных исследований
Были проведены многочисленные исследования, подтверждающие преимущества микроводорослей по сравнению с другими наземными растениями.
Исследование # 1
Исследование Джонса и Мэйфилда предположили, что микроводоросли могут быть использованы для производства различных форм биотоплива. Например, производство метана путем аэробного сбраживания из масла микроводорослей из биоводорода.
Исследование # 2
Территория Пиенкос и Дарзиньш В исследовании говорится, что они наблюдали микроводоросли, одноклеточные организмы, которые можно дублировать с помощью высокоскоростных технологий и создавать быстро меняющиеся штаммы. Исследование показало экологичность и простоту выращивания микроводорослей. Более того, процесс выращивания микроводорослей может сократить потоки отходов.
Исследование # 3
В соответствии с Исследование Питтмана и др., микроводоросли могут обеспечить самый высокий выход биомассы на единицу площади и длины. Вот почему они привлекли значительное внимание для производства возобновляемой энергии. Они имеют высокое содержание масла и крахмала и не требуют специальных сельскохозяйственных угодий для выращивания или пресной воды для выживания. Их можно легко выращивать с использованием углекислого газа и сточных вод.
Исследование # 4
Согласно Исследование Патила и др., микроводоросли предпочтительнее макроводорослей, поскольку последние менее гибки и обеспечивают только один метод обработки. В то время как микроводоросли используют CO2 и солнечный свет для процесса производства биотоплива, кормов и высокоценных биоактивных веществ. Примечательно, что на микроводоросли приходится более 40% глобальной фиксации углерода, причем на морские микроводоросли приходится большая часть производительности.
Исследование # 5
Другой исследование Сингха и Олсена, в биомассе микроводорослей содержится около 50% углерода по сухому весу. Водоросли могут производить большие объемы биомассы за короткий промежуток времени. Это связано с тем, что для их ветвей, листьев или корней не требуется целлюлоза. Более того, для производства биодизеля из микроводорослей сбор, экстракция и преобразование в нанокатализатор легко осуществляются, что приводит к эффективному производству биодизеля. В то время как макроводоросли содержат различные липиды, углеводороды и сложные масла, что делает процесс сложным.
Вот упрощенная и объясненная версия Прогноз мировой энергетики на 2024–2050 гг..
Заключение
Микроводоросли имеют лучшую скорость роста, чем другие наземные культуры, имеют высокое содержание липидов и быстро размножаются. Очевидно, что ни одна стратегия не способна обеспечить эффективное решение. Таким образом, требуется сочетание процессов, чтобы обеспечить зависимость от биотопливо для производства энергии. Важно обеспечить эффективность водорослей при переработке биотоплива и добыче нефти. При этом становится яснее, что низкоуглеродное топливо из сточных вод и морских микроводорослей может стать следующим наилучшим устойчивым решением.
