Мікроводорослі джерелобіопалива
Опубліковано Вт, 08/05/2012 - 23:18 користувачем admin
А – Біореактор відкритого типу Б – Трубчастий біореактор
Рисунок 1 – Фото біореакторів продукування мікроводоростей для виготовлення біопалива
В Україні, у м. Дніпропетровську, спеціалістами ВАТ "БіодизельДніпро" розроблено технологію та обладнання для виробництва мікроводоростей та отримання олії для виготовлення біопалива.
Малюнок 2 – Фото біореактора для виробництва мікроводоростей ВАТ «БіодизельДніпро»
ВАТ "БіодизельДніпро" виробляє обладнання для отримання біопалива з мікроводоростей різної продуктивності, що складається з накопичувальних ємностей, біореакторів, газогенератора СО2, пристрої для поділу твердої та рідкої фаз, комплексу з виробництва олії, насосів, системи КВП, автоматики та інших вузлів.
Аналіз олії, отриманої з мікроводоростей на цій установці показав, що олія за своїми характеристиками подібна до соняшникової, але до її складу входять у більшій кількості пальмітинова (40%) і олеїнова (45%) кислоти.
У таблиці наведено фізико-хімічні характеристики олії мікроводоростей.
Таблиця - Фізико-хімічні характеристики олії мікроводоростей
В установці передбачено встановлення ламп денного освітлення, які використовуються для проходження процесу фотосинтезу у водоростях. Лампи працюють від спеціально сконструйованого дизель генератора, який у свою чергу працює на маслі, що отримується з водоростей, що вирощуються. З енергетичної точки зору кількість енергії, що витрачається при виробництві біопалива в установці ВАТ "БіодизельДніпро", буде більшою, ніж енергія, отримана при спалюванні біопалива. Таким чином, вирощування мікроводоростей може бутиенергетично вигідним лише при виробленні їх у місцях із теплим кліматом, де для вирощування водоростей можна використовувати енергію сонця.
Технологічно доступний енергетичний потенціал біодизелю в Україні
Аналіз сучасного стану аграрного сектору України показує, що у країні існує значний доступний енергетичний потенціал для виробництва біопалива. За даними наведеним у літературі технічно доступний потенціал вироблення біодизельного палива з біомаси: ріпаку, соняшнику та сої в Україні становить понад 37,6 ТВт • год/рік. Для цього необхідна площа для вирощування рослинної сировини близько 65 500 км2, з якої можна отримати 3,6 млн.т/рік біодизельного палива.
Оптимальні умови для вирощування зелених водоростей Botryococcus braunii (на головному фото):
- Температура – 26-28 0 С
- рН – нейтральна
- фотоперіод - 12 годин
- блакитнуватого кольору світло
- інтенсивність світла 60 Вт/м²
- солоності 0,15 М NaCl.
Основним чинником нарощування маси водорості є наявність високої концентрації вуглекислого газу біореакторі. При цьому швидкість зростання клітин збільшується у 15 разів. А при культивуванні водоростей у забруднених водоймах біомаса збільшується вдвічі.
Виробництво біодизеля
Рисунок 3 – Схема концептуальної моделі для спільного виробництва біомаси та конверсії системи інтеграції
Вирощування може здійснюватися мікроводоростьової ферми. Це є еквівалентом в ізольованій системи з входом сонячного світла, повітря, вуглекислого газу та води. Приблизно половина сухої ваги біомаси мікроводоростей є вуглеводневою, яка фіксується із СО2. Тому 1кг біомаси мікроводоростей можефіксувати у собі 1,5 - 1,8 кг вуглекислого газу. СО2 повинен подаватися безперервно протягом денної (освітлювальної) фази. Тому ферма водоростей може розташовуватись по сусідству з енергетичною установкою для використання вуглекислого газу від процесу горіння або процесу бродіння дріжджів. У такому випадку також можна регулювати надходження різних газів і рідин до ферми. Водорості дуже добре засвоюють азот, фосфор і важкі метали такі як As, Cd і Cr з водного розчину.
Виробництво біодизеля з мікроводорістів потребує великої кількості біомаси. Більшість водоростей - облігатні фототрофи і тому вимагають світло їхнього зростання. Окремі культиваційні технології, які використовуються для виробничої біомаси мікроводоростей, розвинули дослідники та комерційні виробники. Фототрофні водорості звичні вирощуються у відкритих водоймах та фотобіореакторів. Відкриті культуральні водоймища економічно сприятливі, але порушуються проблеми вартості сухопутного використання та відповідні кліматичні умови. Далі, проблема забруднення грибками, бактеріями та одноклітинними простіше та змаганням інших мікроводоростей. Фотобіореакторів пропонують закрите оточення культури, що захищається від прямих опадів, щодо безпечного від вторгнення мікроорганізмів, де температури управляються зі збільшеною фіксацією CO2, що пропускається через культуру. Ця технологія відносно дорога відносно з відкритими водоймищами, тому що з витрат інфраструктури. Виробнича система ідеальної біомаси повинна використовувати вільно доступне сонячне світло.
Автор статті: Дохторук Андрій, ст. кав. Мікробіологія та вірусологія, Дніпропетровського національного університету ім. Олеся Гончара