Néhány éve folynak kutatások és kísérletek mikroalgák gyártásához való felhasználásra bioüzemanyagok. Ezek a vizsgálatok azon a tényen alapulnak, hogy a mikroalgák számos előnnyel rendelkeznek a többi hagyományos nyersanyaggal szemben, mint például a zöldségnövények vagy a mezőgazdasági hulladékok. Jelenleg ezeket a mikroalgákat különféle célokra használják, például a gyógyszeriparban vagy az élelmiszeriparban, de energiaforrásként való potenciáljuk nagyon ígéretesnek tűnik.
A mikroalgák fotoautotróf egysejtű mikroorganizmusok, amelyek képesek energiát termelni fotoszintézis és biomolekuláikat szintetizálják olyan egyszerű vegyületekből, mint pl víz y szén-dioxid (CO2). Emiatt a mikroalgák kulcsfontosságú eszközzé válnak nemcsak a bioüzemanyagok előállításában, hanem az üvegházhatású gázok csökkentésében is, mivel növekedésük során CO2-t nyelnek el.
Mik azok a mikroalgák és hogyan működnek?
A mikroalgák egysejtű fotoszintetikus organizmusok, amelyek sokféle vízi környezetben jelen vannak. Körülbelül 30.000 50 faj ismeretes, bár csak 10-et tanulmányoztak mélyrehatóan, és kevesebb mint XNUMX%-át használják kereskedelmi forgalomba. Ez óriási kutatási teret hagy a bioüzemanyagok előállításához hatékony jellemzőkkel rendelkező fajok felkutatására.
Ezenkívül a mikroalgák növekedési ciklusa rendkívül gyors. Míg a szárazföldi növények kifejlődése hónapokig is eltarthat, egyes mikroalgák tömege néhány óra alatt megduplázódik. Ez versenyelőnyt biztosít a nagy mennyiségű biomassza kis helyen és rövidebb idő alatt történő előállításánál, ami viszont növeli a felhasználás jövedelmezőségét.
A mikroalgák előnyei a bioüzemanyagok előállításában
- Bőség és sokféleség a bolygón: A mikroalgák nagyon gazdagok és változatosak. Az a képességük, hogy alkalmazkodnak a különböző típusú – vízi és szárazföldi – környezetekhez, nagy rugalmasságot biztosít számukra a különféle körülmények között történő termesztéshez. Továbbá széles fajválasztéka lehetővé teszi az egyes bioüzemanyagokhoz legmegfelelőbbek kiválasztását.
- Csúcsteljesítmény: A mikroalgák sokkal termelékenyebbek a biomassza szempontjából, mint a bioüzemanyagként használt hagyományos növények, például a kukorica vagy a szójabab. Területegységenként akár 100-szor több biomasszát termelnek, ami hektáronként nagyobb mennyiségű bioüzemanyagot jelent.
- Nem versenyeznek az élelmiszernövényekkel: Más növényi bioüzemanyag-forrásoktól eltérően a mikroalgák növekedéséhez nincs szükség termékeny termőföldre. Szennyvízben, sós vízben vagy akár mezőgazdaságra alkalmatlan földeken is kialakulhatnak, minimalizálva az élelmezésbiztonságra gyakorolt hatást.
- CO2 felhasználás és kisebb környezeti hatás: A mikroalgák növekedésük során nagy mennyiségű CO2-t fogyasztanak. Ez nemcsak a fotoszintézis folyamatának kedvez, hanem segít csökkenteni e gáz koncentrációját a légkörben, hozzájárulva az éghajlatváltozás elleni küzdelemhez.
- Többféle vegyület előállítása: A mikroalgák képesek biodízelhez lipideket, bioetanolhoz szénhidrátokat és táplálékként vagy kiegészítőként felhasználható fehérjéket termelni. Biomasszájából a gyógyszer- és kozmetikai iparban felhasználható másodlagos termékek is előállíthatók.
Bioüzemanyagok előállítása mikroalgákból
A mikroalgákból különböző típusú bioüzemanyagok állíthatók elő, amelyek mindegyike olyan sajátos tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek ideálissá teszik őket különböző típusú felhasználásokhoz. A leggyakoribb bioüzemanyagok közé tartozik biodízel, The bioetanol, The biogáz és biohidrogén. Ezen tüzelőanyagok mindegyikét a mikroalgák különböző összetevőiből nyerik, például lipidekből és szénhidrátokból.
Biodízel mikroalgából
El biodízel Ez az egyik legismertebb bioüzemanyag, és főként a mikroalgák belsejében tárolt lipidekből (zsírokból) nyerik. Előállításához a lipideket algasejtekből vonják ki, majd egy kémiai folyamaton mennek keresztül átészterezés, amely metil-észterekké, a biodízel fő összetevőjévé alakítja őket.
Az extrakciós eljárás költséges, de az új lipidkivonási technikák kutatása és a zsírsavakkal dúsított mikroalgák fejlesztése gyorsan halad előre. Továbbá bizonyos előrelépések az alga biomassza kezelésében bioüzemanyag nagyobb hatékonyságot tettek lehetővé a biodízel előállításában, főleg olyan technikák révén, mint pl hidrotermális cseppfolyósítás (HTL), amely nagy nyomáson és hőmérsékleten kezeli a nedves biomasszát.
Mikroalgából származó bioetanol
El bioetanol A mikroalgákban tárolt szénhidrátok fermentációjával nyerik. A biomassza előkezelése után a cukrok elválasztására élesztőgombákat és baktériumokat használnak a szénhidrátok etanollá történő átalakítására. Bár az eljárás hasonló a kukoricánál vagy cukornádnál használthoz, a mikroalgák előnye, hogy nem igényelnek nagy területet vagy műtrágyát, és nem versenyeznek az emberi fogyasztásra szánt növényekkel.
Mikroalgákból származó biogáz
El biogáz Ez egy másik bioüzemanyag, amelyet mikroalgák felhasználásával lehet előállítani. Az anaerob emésztési folyamat során az algákban jelenlévő szénhidrátok és lipidek oxigén hiányában lebomlanak, metánt és szén-dioxidot termelve. Ez a biogáz ugyanúgy használható, mint a földgáz, lehetővé téve villamos energia előállítását vagy fűtési rendszerekben való felhasználását.
Bioüzemanyagok az iparban és a közlekedésben
A biogázból előállított villamos energia mellett a mikroalgákból nyert bioüzemanyagok kulcsfontosságúak az olyan ágazatokban, mint a közlekedés és a légi közlekedés. Jelenleg a mikroalgákból előállított biodízelt vizsgálják, mint az üzemanyagok életképes alternatíváját a kereskedelmi repülésben, amely az egyik legnehezebben dekarbonizálható ágazat. Ő biokerozin A mikroalgákból származó termelés életképes megoldás lehet a CO2-kibocsátás csökkentésére ebben az ágazatban.
Az alkalmazásokat is tanulmányozzák a biopolimer gyártás, amelyek biológiailag lebomló műanyagok, amelyeket a lipid átészterezési folyamat során nyert melléktermékekből, például glicerinből állítanak elő. Ez további gazdasági értéket adhat a mikroalgák termeléséhez, versenyképesebbé téve azokat a bioüzemanyagokhoz használt egyéb nyersanyagokkal szemben.
Továbbra is a termelési költségek jelentik a fő akadályt a mikroalgákból előállított bioüzemanyag tömeges kereskedelmi forgalomba hozatala előtt, de a tudományos és technológiai fejlődés ígéretes jövőt sugall ennek az iparágnak. Ahogy a termesztési és kitermelési folyamatok hatékonysága javul, és a bioüzemanyag-finomítási technológiák tökéletesednek, nem kétséges, hogy a mikroalgák a megújuló energia egyik fő forrásává válnak a világon.
Összefoglalva, a mikroalgák nemcsak a bioüzemanyag-előállítás tekintetében ígéretesek, hanem fenntartható megoldást kínálnak társadalmunk energia- és környezeti problémáinak enyhítésére. Különböző környezetekhez való alkalmazkodási képessége, magas termelési teljesítménye és CO2-elnyelő képessége a mikroalgákat kiváló választási lehetőséggé teszik a tiszta és életképes energiaalternatívák keresésében.