Enkla algorganismer utvecklar biomassa som kan skördas och sedan omvandlas till bränslen och andra produkter. I ett nyligen inlägg, Aramco avslöjade att de hade producerat den första satsen bioråolja från alger. De tillsammans med andra forskare och företag undersöker sätt att producera och använda koldioxidsnåla bränslen från avloppsvatten och havsvattenmikroalger.
Skapa lågkolhaltiga bränslen från mikroalger av avloppsvatten och havsvatten: Studiens syfte
Till ta reda på mer om alternativa flytande bränslen som kan användas för att tillverka miljövänlig och hållbar energi. Även för att fastställa mikroalgers behov för att producera energi och typer av biobränsle.
- Enligt studie av Kleinova et al., biodiesel härstammar från oljiga mikrober. De används som ett betydande förnybart alternativ för att producera diesel och petroleum.
- Annan studie av Demirbas föreslår att endast mikroalger har potentialen hos förnybar biodiesel som kan möta de globala transportbehoven.
Vad är mikroalger?
De är världens minsta rotlösa och bladlösa växter som kan producera mer än hälften av det syre vi andas. De är också en värd för bioaktiva föreningar.
Egenskaper hos mikroalger
- I allmänhet är alger delas in i 2 grupper nämligen eukaryota och prokaryota. Mikroalger är den äldsta levande arten.
- De har fotosyntesmekanismer liknande de hos andra växter gjorda av klorofyll.
- Mikroalger odlas som vattenhaltig suspension och har mer tillgång till vatten, näringsämnen och koldioxid.
- Faktorer som definierar deras klassificering är deras pigmenttyper, kemiska sammansättning, cellväggsbeståndsdelar och morfologiska egenskaper.
- De har potential att fixa CO2 för många källor som lösliga karbonatsalter, atmosfär och fabriksavfallsgaser.
Typer av mikroalger
- De kan vara heterotrofisk om de använder organiska föreningar för utveckling.
- Autotrofisk, om de erhåller kol från oorganiska föreningar.
- De karakteriseras som fotoautotrofisk när de använder ljus som energikälla.
- På liknande sätt är mixotrofa mikroalger fotosyntetisk sådana eftersom de införlivar autotrofi och heterotrofi över fotosyntes.
Utmaningar med att använda mikroalger för generering av biobränsle
Även om det är fördelaktigt att använda alger för produktion av biobränsle men har höga bearbetningskostnader. Dessutom har den låg konkurrenskraft, vilket är ett avgörande hinder för dess utbredda kommersialisering.
- Att etablera biobränsleproduktionsindustrier genom alger och säkerställa kostnadskonkurrenskraft är en stor utmaning.
- Enligt Jones & Mayfield studie2030 kommer cirka 6 % av det totala energibehovet att täckas av biobränslen.
- Enligt vissa forskare innehåller mikroalger för biobränsleproduktion höga mängder lipider från mikroalger. Följande tabeller visar nämnda data.
Enligt en undersökning, gigantiska musslor kan göra solenergin mer effektiv.
Steg involverat i biobränsleproduktion Mikroalger
Detta inkluderar 2 stora steg som inkluderar olika delstegsprocedurer.
Odling av alger
Algtillväxt kan vara från 1 till 10 dagar, och det tillåter flera skördar. Dessa mikroorganismer kan utvecklas även på torrt och torrt land. Dessutom någon typ av alger kan växa 20 till 30 gånger högre än matgrödor. Denna studie diskuterar öppen dammodling eftersom det är den mest använda metoden.
Öppen damm för odling
Det är avgörande att välja rätt teknik för att odla och skörda algbiomassa. På grund av ekonomiska problem är öppna dammar i industriell skala det enda alternativet nu eftersom de har en enkel design. I allmänhet är de det utvecklats i form av en damm eller kapplöpningsbana och genom diffusion samlas CO2 upp från atmosfären. Systemet är ytterligare kategoriserat i 3 typer: cirkulär damm, raceway-damm och orört öppet system.
Begränsningar
Denna metod leder till vattenförluster på grund av avdunstning och har låg biomassaproduktion. Dessutom, vissa känsliga algerter kan inte trivas i denna miljö. Den öppna dammodlingsmetoden är endast idealisk för platser med mycket solljus och lätt tillgång till vatten, speciellt längs kusten.
Stängt odlingssystem
Eftersom det öppna systemet har resursbegränsningar utvecklades PBR:er för slutna system. Det finns inga direkta interaktioner mellan miljö och kulturmedier. Det resulterar i en relativt mer konsekvent och pålitlig miljö för algodling och skörd.
Det slutna systemet producerar värdefulla produkter och finkemikalier som används i en rad applikationer. Bioläkemedel, kosmetika, biobränslen och hälsotillskott görs av dem. Platt, vertikalt rör, horisontellt rör och omrörd tank är typer av slutna odlingsmetoder.
Begränsningar
Detta systemet är lite dyrt eftersom det inkluderar en processparametermetod, lufttäthet och massöverföring. Blixtsystem kräver en betydande mängd energi gör detta system ineffektivt. Dess kommersialisering har blivit utmanande på grund av dess begränsningar.
Nano-tillsatsmetoden för snabb mikroalgkultur
Några forskare nyligen applicerade nanotillsatser i olika stadier av mikroalgodling. Deras fokus var att effektivisera utvecklingen av biomassa och biprodukter.
- Nanomaterial som nanorör och nanofibrer belagda med enzymer kan vara används för immobilisering. Vissa kolstrukturer som kolnanorör och grafenoxid har potential att ge stabilitet och aktivitet för enzymer.
- Dessutom har nanopartiklar också använts för öka produktionen av biobränsle och biomassa.
- Enligt forskarna är det möjligt att förbättra biomassan från mikroalger genom 20-30% med nanopartikelapplikation.
- Lysdioder baserade på galliumaluminiumarsenid har använts för att skala upp algkulturen och därmed uppnå högre biomassaproduktion.
- Optiska fibrer används också under algodling för att förbättra tillväxteffektiviteten och det sparar även belysningskostnader.
Biobränslen inom transportsektorn
Biobränsle är viktigt här eftersom det hjälper till att möta de växande kraven på bränsle. De är bättre alternativ än fossila bränslen och för miljön då de ger mindre koldioxidutsläpp. Detta minskar i sin tur utsläppen av växthusgaser och gör kampen mot klimatförändringarna lite lättare. Bensin från gamla algfyndigheter är en begränsad källa och blir dyrare och kanske tar slut.
A studie stater att mikroalger är värdefulla biobränslekällor. Mikroalger ackumulerar och syntetiserar en betydande mängd neutrala lipider, vilket är fördelaktigt. Dessutom erbjuder mikroalger produktion året runt och säkerställer ett effektivt oljeutbyte för varje odlad yta i jämförelse med oljeväxter.
En forskning föreslog melanin från bläckfiskbläck visar potential som hållbar biomassaresurs.
Vikten av alger i biobränsleproduktion: Aspekter från olika studier
Det har gjorts många studier som vittnar om fördelarna med mikroalger i jämförelse med andra landlevande växter.
Studie # 1
Jones & Mayfield studie föreslog att mikroalger kan användas för att producera olika former av biobränslen. Till exempel metanproduktion genom aerob rötning från mikroalgolja från bioväte.
Studie # 2
Ocuco-landskapet Pienkos & Darzins undersökningen uppger att de observerade mikroalger, encelliga organismer, kan dupliceras med höghastighetstekniker och skapa snabbt föränderliga stammar. Studien visade på miljövänlighet och lätta odlingsmöjligheter för mikroalger. Dessutom kan odlingsprocessen av mikroalger minska avfallsströmmarna.
Studie # 3
Enligt Pittman et al. studera, kan mikroalger ge det högsta biomassautbytet per ytenhet och längd. Detta är anledningen till att den har fått stor uppmärksamhet för produktion av förnybar energi. Den har hög halt av olja och stärkelse och kräver ingen specifik jordbruksmark för odling eller sötvatten för att överleva. Den kan lätt odlas med koldioxid och avloppsvatten.
Studie # 4
Enligt Patil et al. studera, är mikroalger gynnade framför makroalger eftersom de senare är mindre flexibla och tillhandahåller endast en bearbetningsmetod. Medan mikroalger använder CO2 och solljus för att producera biobränslen, foder och högvärdiga bioaktiviteter. Det är anmärkningsvärt att mikroalger står för mer än 40 % av den globala C-fixeringen, med marina mikroalger som står för den största produktiviteten.
Studie # 5
Annan studie av Singh & Olsen, det finns cirka 50 % kol i torrvikt i mikroalgbiomassa. Alger kan producera stora mängder biomassa på kort tid. Detta beror på att ingen cellulosa behövs för deras grenar, löv eller rötter. Dessutom, för att göra biodiesel från mikroalger, är insamling, extraktion och omvandling till nanokatalysator enkelt att göra vilket resulterar i effektiv biodieselproduktion. Medan makroalger har olika lipider, kolväten och komplexa oljor som gör processen komplex.
Här är en förenklad och förklarad version av Global Energy Outlook 2024-2050.
Slutsats
Mikroalger har en bättre tillväxthastighet än andra landlevande grödor, har hög lipidhalt och förökar sig snabbt. Det är uppenbart att ingen enskild strategi kan ge en effektiv lösning. Det krävs alltså en kombination av processer för att säkerställa beroendet av biobränslen för energiproduktion. Det är viktigt att säkerställa algeffektivitet vid bearbetning av biobränsle och oljeutvinning. Med detta blir det tydligare att koldioxidsnåla bränslen från avloppsvatten och havsvattenmikroalger kan vara den näst bästa hållbara lösningen.
