Već nekoliko godina provode se istraživanja i eksperimenti s mikroalge za upotrebu u proizvodnji biogoriva. Ova istraživanja temelje se na činjenici da mikroalge imaju nekoliko prednosti u odnosu na druge tradicionalne sirovine, poput povrtnih usjeva ili poljoprivrednog otpada. Trenutačno se ove mikroalge koriste u različite svrhe, primjerice u farmaceutskoj ili prehrambenoj industriji, ali njihov potencijal kao izvora energije čini se vrlo obećavajućim.
Mikroalge su fotoautotrofni jednostanični mikroorganizmi koji imaju sposobnost stvaranja energije putem fotosinteza te sintetizirati svoje biomolekule iz jednostavnih spojeva kao što su voda y ugljikov dioksid (CO2). To čini mikroalge ključnim alatom ne samo za proizvodnju biogoriva, već i za smanjenje stakleničkih plinova, budući da apsorbiraju CO2 tijekom svog rasta.
Što su mikroalge i kako djeluju?
Mikroalge su jednostanični fotosintetski organizmi prisutni u velikom broju vodenih okoliša. Poznato je oko 30.000 50 vrsta, iako je samo 10 proučavano u dubinu, a manje od XNUMX% se koristi u komercijalne svrhe. To ostavlja golem prostor za istraživanje kako bi se pronašle vrste s učinkovitim svojstvima za proizvodnju biogoriva.
Nadalje, mikroalge imaju iznimno brz ciklus rasta. Dok su kopnenim biljkama potrebni mjeseci da se razviju, neke vrste mikroalgi mogu udvostručiti svoju masu u nekoliko sati. Time se postiže konkurentska prednost kada se radi o proizvodnji velikih količina biomase na malim prostorima iu kraćem vremenu, što pak povećava isplativost njezine uporabe.
Prednosti mikroalgi u proizvodnji biogoriva
- Obilje i raznolikost na planetu: Mikroalge su vrlo bogate i raznolike. Njihova sposobnost prilagodbe na različite tipove okoliša, kako vodenog tako i kopnenog, daje im veliku fleksibilnost za uzgoj u različitim uvjetima. Nadalje, njegov širok raspon vrsta omogućuje odabir onih najprikladnijih za svaku vrstu biogoriva.
- Vrhunska izvedba: Mikroalge su mnogo produktivnije u smislu biomase od konvencionalnih usjeva koji se koriste za biogoriva, poput kukuruza ili soje. Oni proizvode do 100 puta više biomase po jedinici površine, što znači veću količinu biogoriva po hektaru.
- Ne natječu se s prehrambenim usjevima: Za razliku od drugih biljnih izvora biogoriva, mikroalgama nije potrebno plodno zemljište za uzgoj. Mogu se razviti u otpadnim vodama, slanim vodama ili čak na zemljištu koje nije pogodno za poljoprivredu, smanjujući utjecaj na sigurnost hrane.
- Korištenje CO2 i manji utjecaj na okoliš: Mikroalge tijekom svog rasta troše velike količine CO2. To ne samo da pogoduje procesu fotosinteze, već također pomaže smanjiti koncentraciju ovog plina u atmosferi, pridonoseći borbi protiv klimatskih promjena.
- Proizvodnja više spojeva: Mikroalge su sposobne proizvesti lipide za biodizel, ugljikohidrate za bioetanol i proteine koji se mogu koristiti kao hrana ili dodatak. Također, iz njegove biomase mogu se dobiti sekundarni proizvodi s primjenom u farmaceutskoj i kozmetičkoj industriji.
Proizvodnja biogoriva iz mikroalgi
Postoje različite vrste biogoriva koja se mogu proizvesti iz mikroalgi, a svaka ima posebne karakteristike koje ih čine idealnim za različite vrste uporabe. Među najčešćim biogorivima su biodizel, bioetanola, bioplin i biovodik. Svako od ovih goriva dobiva se iz različitih komponenti mikroalgi, poput lipida i ugljikohidrata.
Biodizel iz mikroalgi
El biodizel Jedno je od najpoznatijih biogoriva i dobiva se uglavnom iz lipida (masti) koje mikroalge pohranjuju u sebi. Da bi se proizveo, lipidi se ekstrahiraju iz stanica algi i zatim prolaze kroz kemijski proces poznat kao transesterifikacija, koji ih pretvara u metilne estere, glavnu komponentu biodizela.
Proces ekstrakcije je skup, ali istraživanje novih tehnika ekstrakcije lipida i razvoj mikroalgi obogaćenih masnim kiselinama brzo napreduje. Nadalje, određeni napredak u obradi biomase algi za proizvodnju biogoriva su omogućili veću učinkovitost u dobivanju biodizela, uglavnom kroz tehnike kao što su hidrotermalno ukapljivanje (HTL), koji tretira mokru biomasu pri visokom tlaku i temperaturi.
Bioetanol iz mikroalgi
El bioetanola Dobiva se fermentacijom ugljikohidrata pohranjenih u mikroalgama. Nakon prethodne obrade biomase za odvajanje šećera, kvasci i bakterije koriste se za pretvaranje tih ugljikohidrata u etanol. Iako je proces sličan onom koji se koristi za kukuruz ili šećernu trsku, mikroalge imaju prednost što ne zahtijevaju velike površine zemlje ili gnojiva i ne konkuriraju usjevima namijenjenim ljudskoj prehrani.
Bioplin iz mikroalgi
El bioplin To je još jedno biogorivo koje se može proizvesti pomoću mikroalgi. Kroz proces anaerobne probave, ugljikohidrati i lipidi prisutni u algama razgrađuju se u nedostatku kisika i stvaraju metan i ugljični dioksid. Bioplin se može koristiti na isti način kao prirodni plin, omogućujući proizvodnju električne energije ili korištenje u sustavima grijanja.
Biogoriva u industriji i prometu
Osim proizvodnje električne energije iz bioplina, biogoriva dobivena iz mikroalgi imaju ključnu primjenu u sektorima kao što su transport i zrakoplovstvo. Biodizel proizveden iz mikroalgi trenutačno se istražuje kao održiva alternativa za goriva u komercijalnom zrakoplovstvu, što je jedan od sektora koje je najteže dekarbonizirati. On biokerozin dobiven iz mikroalgi mogao bi biti održivo rješenje za smanjenje emisija CO2 u ovom sektoru.
Prijave se također proučavaju u proizvodnja biopolimera, koji su biorazgradiva plastika nastala od nusproizvoda kao što je glicerol dobiven tijekom procesa transesterifikacije lipida. To bi moglo dodati dodatnu ekonomsku vrijednost proizvodnji mikroalgi, čineći ih konkurentnijim u odnosu na druge sirovine koje se koriste za biogoriva.
Troškovi proizvodnje i dalje su glavna prepreka masovnoj komercijalizaciji biogoriva iz mikroalgi, ali znanstveni i tehnološki napredak sugeriraju obećavajuću budućnost za ovu industriju. Kako se učinkovitost u procesu uzgoja i ekstrakcije bude poboljšavala, a tehnologije rafiniranja biogoriva usavršavale, nema sumnje da će se mikroalge pozicionirati kao jedan od glavnih izvora obnovljive energije u svijetu.
Ukratko, mikroalge ne samo da obećavaju u pogledu proizvodnje biogoriva, već nude i održivo rješenje za ublažavanje energetskih i ekoloških problema našeg društva. Njezina sposobnost prilagođavanja različitim okruženjima, visoka produktivnost i potencijal apsorpcije CO2 čine mikroalge izvrsnom opcijom u potrazi za čistim i održivim energetskim alternativama.