MIKRO ALGE – PROIZVODNJA BIOGORIVA
U jednom od prethodnih članaka opisali smo jednostavan proces gajenja mikro algi, kao i mogućnost njihove primene. U ovom članku opisaćemo proces upotrebe biomase mikroalgi za proizvodnju biogoriva.
Upotreba fosilnih goriva predstavlja neodrživ izvor energije iz razloga što se radi o neobnovljivim rezervama koje se troše mnogo brže nego što se prirodno stvaraju, a takođe njihova upotreba i iskopavanje u velikoj meri doprinose zagađenju životne sredine, prvenstveno ugljen-dioksidom, odn. gasom staklene bašte.
Pripremili smo za Vas priručnike, vodiče, e-knjige, male sisteme, eko umetničke slike… Pogledajte ponudu naših proizvoda klikom OVDE.
POTREBNA ALTERNATIVA
S aspekta ekološke i dugotrajnije ekonomske održivosti, svetu je potebno gorivo sa manjim uticajem na životnu sredinu koje je obnovljivo i jednostavno za proizvodnju. Jedno od takvih goriva jeste biodizel dobijen iz mikroalgi. Čak i prilikom izlivanja biodizela ne dolazi do drastičnih uticaja na životnu sredinu iz razloga što se biodizel relativno brzo prirodno razlaže.
TIPOVI BIOGORIVA DOBIJENIH IZ BIOMASE MIKROALGI
Biomasa mikroalgi može da se koristi za proizvodnju različitih tipova biogoriva:
1: Biodizel – dobija se iz ulja mikroalgi
2: Biovodonik – dobija se fotobiološki
3: Metan – dobija se anaerobnom digestijom
4: Bioetanol – dobija se fermentacijom
MIKRO ALGE - SADRŽAJ ULJA
Mikro alge mogu za samo 3-24 sata da udvostruče svoju masu. Takođe, one sadrže i mnogo veću koncentraciju ulja u odnosu na biljke. Mikroalge sa visokim sadržajem ulja su najpoželjnije za proizvodnju biodizela (primeri u tabeli).
MIKROALGE | % ULJA u suvoj masi |
Schizohytrium sp. | 50 – 80 |
Botryococcus braunii | 30 – 75 |
Nannochloropsis sp. | 35 – 70 |
Nitschia sp. | 30 – 50 |
Procesi za pretvaranje biomase mikroalgi u biogorivo
1: Uzgoj mikroalgi
2: Izdvajanje i sušenje algi
3: Razbijanje ćelije
4: Izdvajanje lipida
5: Trans Esterifikacija
6: Biodizel
KAKO GAJITI MIKRO ALGE?
Početni korak čini uzgoj, odnosno umnožavanje mikroalgi. To može da se vrši kako u otvorenim (npr. bazeni), tako i u zatvorenim (npr. fotobioreaktori) sistemima.
Obezbeđivanjem dovoljne količine svetlosti, optimalne temperature (20 – 30 °C) i pH vrednosti vode, optimalne koncentraije hranljivih materija (C, N, P), kiseonika i ugljen-dioksida, uz adekvatno mešanje podloge i odsustvo kontaminacije stvarate mogućnost za proizvodnju enormnih količina ovih mikroorganizama. Ovi uslovi zavisiće od izabrane vrste mikroalgi, tj. uslovi se prilagođavaju izabranoj vrsti mikroalgi da bi se ostvarili što veći prinosi.
Kako izdvojiti mikroalge iz hranljive podloge?
Proces izdvajanje mikroalgi iz njihove podloge je jedan od najskupljih procesa u toku dobijanja biogoriva iz mikroalgi (20-30% troškova). Isti procesi se koriste i za prečišćavanje voda. Metode koje se najčešće koriste su:
1: Sedimentacija – sporo taloženje mikroalgi na dnu bazena pod uticajem gravitacije
2: Centrifugiranje – ubrzano taloženje pod uticajem centrifugalnog ubrzanja
3: Filtracija – primena rotacionih filtera sa sistemom za ispiranje filtera
4: Flotacija – uduvavanje zraka koji se slepi za ćelije čime one isplivaju na površinu vode
5: Flokulacija – slepljivanje ćelija pod uticajem soli gvožđa ili aluminijuma ili polielektrolita uz brže taloženje. Mana ovog procesa jeste potreba za dodatnim prečišćavanjam od Fe i Al soli.
NAJBOLJE REŠENJE
Izdvajanje mikroalgi iz podloge se obično odvija u dva koraka. U prvom koraku se vrši sedimentacija, flokulacija ili flotacija da bi se uklonio veći deo podloge. U drugom koraku se uklanja preostala podloga pomoću centrifugiranja ili filtracije. Sedimentacija, u kombinaciji sa flokulacijom, je pogodna za ekonomičnije izdvajanje biomase koja se najčešće koristi u neprehrambenoj industriji – dobija se biomasa sa većim sadržajem vode. Kontinuirano centrifugiranje se koristi u prehrambenoj industriji i farmaciji – dobija se biomasa sa većim udelom suve mase.
Kako izvršiti sušenje mikroalgi?
Sušenje je potrebno da bi se biomasa mikroalgi što bolje izdvojila od podloge i svih dodataka koje ona sadrži, ali najvažniji razlog jeste taj što voda usporava proces ekstrakcije lipida. Sušenje se vrši ili izlaganjem biomase mikroalgi sunčevom zračenju ili zagrevanjem u zatvorenim sušarama. Sušenje je potrebno izvršiti što pre da ne bi došlo do kvarenja biomase.
Kako izvršiti ekstrakciju (izdvajanje) lipida?
Biodizel nastaje od lipida, a etanol od skroba iz ćelija mikroalgi. Da bi se iz ćelija izdvojio unutarćelijski sadržaj (lipidi ili skrob) neophodno je da se ćelija na neki način razbije. To se vrši nekim od sledećih postupaka:
1: Liofilizacija – proces u kojem se isušuje voće
2: Hidroliza pomoću kiselina, baza ili enzima
3: Promenom osmotskog pritiska
4: Pomoću homogenizatora
5: Pomoću mlinova
6: Izlaganjem ultrazvuku
7: Izlaganjem visokim temperaturama
METODE IZDVAJANJA LIPIDA
Izlaganjem visokim temperataturama i ultrazvuku izdvajaju se lipidi lošijeg kvaliteta, pa se ovi postupci često izbegavaju. Metode koje se najčešće koriste za izdvajanje ulja (lipida) su:
1: Primenom organskih rastvarača (npr. heksan, 96% etanol, smeša heksana i etanola, hloroform ili izopropanol)
2: Mehaničko presovanje
3: Ekstrakritična tečna ekstrakcija (termo-stabilniji rastvarači)
Najčešće se koristi kombinacija liofilizacije (sušenje), nakon koje se vrši tretiranje organskim rastvaračima (izdvajanje lipida). Ova metoda je najbrža i najučinkovitija. Etanol je najbolje rešenje kao rastvarač iz razloga što ima najmanji uticaj na životnu sredinu (naknadno odlaganje).
Kako nastaje biodizel iz lipida?
Biodizel nastaje u procesu transesterifikacije ulja i masti u kojem dolazi do izdvajanja triglicerida i masnih kiselina. U ovom procesu ulja i masti reaguju sa metanolom u prisustvu katalizatora (natrijum ili kalijum hidroksid). Idealan odnos metanola i ulja je 6:1. Iz 1kg lipida dobija se 1kg biodizela. Transesterifikacija se odvija u tri uzastopna koraka:
1: Pretvaranje triglicerida u digliceride
2: Pretvaranje diglicerida u monogliceride
3: Pretvaranje monoglicerida u estere (biodizel) i glicerol (nusproizvod)
OTKRIJTE VIŠE
Video prikaz procesa gajenja mikroalgi i proizvodnje biogoriva iz mikroalgi. Izvor: Mine or Ours
