От няколко години се провеждат изследвания и експерименти с микроводорасли за използване в производството на биогорива. Тези изследвания се основават на факта, че микроводораслите имат няколко предимства пред други традиционни суровини, като зеленчукови култури или селскостопански отпадъци. В момента тези микроводорасли се използват за различни цели, като например във фармацевтичната или хранително-вкусовата промишленост, но потенциалът им като източник на енергия изглежда много обещаващ.
Микроводораслите са фотоавтотрофни едноклетъчни микроорганизми, които имат способността да генерират енергия чрез фотосинтеза и синтезират своите биомолекули от прости съединения като вода y въглероден диоксид (CO2). Това прави микроводораслите ключов инструмент не само за производството на биогорива, но и за намаляване на парниковите газове, тъй като те абсорбират CO2 по време на растежа си.
Какво представляват микроводораслите и как действат?
Микроводораслите са едноклетъчни фотосинтезиращи организми, присъстващи в голямо разнообразие от водни среди. Известни са около 30.000 50 вида, въпреки че само 10 са проучени задълбочено и по-малко от XNUMX% се използват за търговски цели. Това оставя огромно поле за изследване за намиране на видове с ефективни характеристики за производството на биогорива.
Освен това микроводораслите имат изключително бърз цикъл на растеж. Докато развитието на сухоземните растения може да отнеме месеци, някои видове микроводорасли могат да удвоят масата си за няколко часа. Това осигурява конкурентно предимство, когато става въпрос за производство на големи количества биомаса в малки пространства и за по-кратко време, което от своя страна увеличава рентабилността от нейното използване.
Предимства на микроводораслите при производството на биогорива
- Изобилие и разнообразие на планетата: Микроводораслите са много изобилни и разнообразни. Способността им да се адаптират към различни типове среди, както водни, така и сухоземни, им дава голяма гъвкавост за отглеждане при различни условия. Освен това широката му гама от видове позволява избора на най-подходящите за всеки вид биогориво.
- Топ производителност: Микроводораслите са много по-продуктивни по отношение на биомасата от конвенционалните култури, използвани за биогорива, като царевица или соя. Те произвеждат до 100 пъти повече биомаса на единица площ, което означава по-голямо количество биогориво на хектар.
- Те не се конкурират с хранителни култури: За разлика от други растителни източници на биогорива, микроводораслите не се нуждаят от плодородна обработваема земя, за да растат. Те могат да се развият в отпадъчни води, солени води или дори върху земя, която не е подходяща за селско стопанство, свеждайки до минимум въздействието върху продоволствената сигурност.
- Използване на CO2 и по-ниско въздействие върху околната среда: Микроводораслите консумират големи количества CO2 по време на растежа си. Това не само е от полза за процеса на фотосинтеза, но също така помага за намаляване на концентрацията на този газ в атмосферата, допринасяйки за борбата с изменението на климата.
- Производство на множество съединения: Микроводораслите са способни да произвеждат липиди за биодизел, въглехидрати за биоетанол и протеини, които могат да се използват като храна или добавка. Също така от неговата биомаса могат да бъдат получени вторични продукти с приложения във фармацевтичната и козметичната промишленост.
Производство на биогорива от микроводорасли
Има различни видове биогорива, които могат да бъдат произведени от микроводорасли, всяко със специфични характеристики, които ги правят идеални за различни видове употреба. Сред най-разпространените биогорива са биодизел, на биоетанол, на биогаз и биоводород. Всяко от тези горива се получава от различни компоненти на микроводорасли, като липиди и въглехидрати.
Биодизел от микроводорасли
El биодизел Това е едно от най-известните биогорива и се получава главно от липидите (мазнините), които микроводораслите съхраняват вътре. За да го произведат, липидите се извличат от клетки на водорасли и впоследствие се подлагат на химичен процес, известен като трансестерификация, който ги превръща в метилови естери, основният компонент на биодизела.
Процесът на екстракция е скъп, но изследванията на нови техники за екстракция на липиди и развитието на микроводорасли, обогатени с мастни киселини, напредват бързо. Освен това, известен напредък в обработката на биомаса от водорасли за производство биогориво позволиха по-голяма ефективност при получаването на биодизел, главно чрез техники като напр хидротермално втечняване (HTL), който обработва мокра биомаса при високо налягане и температура.
Биоетанол от микроводорасли
El биоетанол Получава се чрез ферментация на въглехидрати, съхранявани в микроводорасли. След предварителна обработка на биомасата за отделяне на захарите, дрождите и бактериите се използват за превръщането на тези въглехидрати в етанол. Въпреки че процесът е подобен на този, използван за царевица или захарна тръстика, микроводораслите имат предимството, че не изискват големи площи земя или торове и не се конкурират с културите, предназначени за консумация от човека.
Биогаз от микроводорасли
El биогаз Това е още едно от биогоривата, които могат да бъдат произведени с помощта на микроводорасли. Чрез процес на анаеробно смилане въглехидратите и липидите, присъстващи във водораслите, се разлагат в отсъствието на кислород, за да генерират метан и въглероден диоксид. Този биогаз може да се използва по същия начин като природния газ, позволявайки генериране на електричество или използване в отоплителни системи.
Биогорива в промишлеността и транспорта
В допълнение към производството на електроенергия от биогаз, биогоривата, получени от микроводорасли, имат ключови приложения в сектори като транспорта и авиацията. Понастоящем биодизелът, произведен от микроводорасли, се проучва като жизнеспособна алтернатива за горива в търговската авиация, която е един от най-трудните сектори за декарбонизиране. той биокеросин получен от микроводорасли може да бъде жизнеспособно решение за намаляване на емисиите на CO2 в този сектор.
Приложенията също се изучават в производство на биополимер, които са биоразградими пластмаси, генерирани от странични продукти като глицерол, получен по време на процеса на липидна трансестерификация. Това може да добави допълнителна икономическа стойност към производството на микроводорасли, правейки ги по-конкурентоспособни с други суровини, използвани за биогорива.
Производствените разходи продължават да бъдат основната пречка пред масовата комерсиализация на биогорива от микроводорасли, но научният и технологичен напредък предполагат обещаващо бъдеще за тази индустрия. Тъй като ефективността в процеса на култивиране и екстракция се подобрява и технологиите за рафиниране на биогорива се усъвършенстват, няма съмнение, че микроводораслите ще се позиционират като един от основните източници на възобновяема енергия в света.
В обобщение, микроводораслите не само обещават по отношение на производството на биогорива, но също така предлагат устойчиво решение за смекчаване на енергийните и екологичните проблеми на нашето общество. Способността му да се адаптира към различни среди, високата му производителност и потенциалът му да абсорбира CO2 правят микроводораслите отличен вариант в търсенето на чисти и жизнеспособни енергийни алтернативи.