В течение шести лет в США активно проводятся исследования по продуцированию микроводорослей с высоким содержанием масла. Достигнута урожайность до 50 г микроводорослей с 1м2 водной поверхности за сутки, при содержании масла 50% от общей массы водорослей.
Исследователи пришли к выводу, что возможно выращивать такие водоросли в открытых водоемах в штатах Калифорния, Нью-Мексика, на Гавайях, а также в открытых водоемах, и в малых биореакторах, расположенных близко к ТЭС, где имеет место значительный выброс тепла. На сегодняшний день в Канаде уже производится около 630 млн. л. масла микроводорослей за год, в Новой Зеландиии - 1 млн. л. в год.
В Украине, в г. Днепропетровске, специалистами ОАО "БиодизельДнепр" разработана технология и оборудование для производства микроводорослей и получения масла для изготовления биотоплива.
ОАО "БиодизельДнепр" производит оборудование для получения биотоплива из микроводорослей различной производительности, которое состоит из накопительных емкостей, биореакторов, газогенератора СО2, устройства для разделения твердой и жидкой фаз, комплекса по производству масла, насосов, системы КИПиА, автоматики и других узлов.
Анализ масла, полученного из микроводорослей на этой установке показал, что масло по своим характеристикам подобна подсолнечного, но в ее состав входят в большем количестве пальмитиновая (40%) и олеиновая (45%) кислоты.
В установке предусмотрена установка ламп дневного освещения, используемые для прохождения процесса фотосинтеза в водорослях. Лампы работают от специально сконструированного дизель генератора, который в свою очередь работает на масле, получаемый из выращиваемых водорослей. С энергетической точки зрения количество энергии, которая расходуется при производстве биотоплива в установке ОАО "БиодизельДнепр" будет больше, чем энергия полученная при сжигании биотоплива. Таким образом, выращивание микроводорослей может быть энергетически выгодным только при выработке их в местах с теплым климатом, где для выращивания водорослей можно использовать энергию солнца.
Технологично доступный энергетический потенциал биодизеля в Украине
Анализ современного состояния аграрного сектора Украины показывает, что в стране существует значительный доступный энергетический потенциал для производства биотоплива. По данным приведенным в литературе технически доступный потенциал выработки биодизельного топлива из биомассы: рапса, подсолнечника и сои в Украине составляет более 37,6 ТВт • ч / год. Для этого необходима площадь для выращивания растительного сырья около 65500 км2, из которой можно получить 3,6 млн.т / год биодизельного топлива.
Оптимальные условия для выращивания зеленой водоросли Botryococcus braunii:
Температура - 26-280С
рН - нейтральная
фотопериод - 12 часов
голубоватого цвета свет
интенсивность света 60 Вт / м²
солености 0,15 М NaCl.
Основным фактором наращивания массы водоросли являются наличие высокой концентрации углекислого газа в биореакторе. При этом скорость роста клеток увеличивается в 15 раз. А при культивировании водорослей в загрязненных водоемах биомасса увеличивается вдвое.
Производство биодизеля
Выращивание может осуществляться микроводорослевой ферме. Это является эквивалентом в изолированной системы со входом солнечного света, воздуха, углекислого газа и воды. Примерно половина сухого веса биомассы микроводорослей является углеводородным, которая фиксируется с СО2. Поэтому 1кг биомассы микроводорослей может фиксировать в себе 1,5 - 1,8 кг углекислого газа. СО2 должен подаваться непрерывно в течение дневной (осветительной) фазы. Поэтому ферма водорослей может располагаться по соседству с энергетической установкой для использования углекислого газа от процесса горения, или процесса брожения дрожжей. В таком случае также возможно регулировать поступление различных газов и жидкостей в ферму. Водоросли очень хорошо усваивают азот, фосфор, и тяжелые металлы такие как As, Cd и Cr из водного раствора.
Производство биодизеля из микроводорослей требует большого количества биомассы. Большинство водорослей - облигатные фототрофы и поэтому требуют свет их рост. Отдельные культивационных технологии, которые используются для производственный биомассы микроводорослей, развили исследователи и коммерческие производители. Фототрофные водоросли привычные выращиваются в открытых водоемах и фотобиореакторов. Открытые культуральные водоема экономически благоприятные, но поднимаются проблемы стоимости сухопутного использования и соответствующие климатические условия.
Далее, проблема загрязнения грибками, бактериями и одноклеточными проще и соревнованием других микроводорослей. Фотобиореакторов предлагают закрытое окружение культуры, защищается от прямых осадков, относительно безопасного от вторжения микроорганизмов, где температуры управляются с увеличенной фиксацией CO2, который пропускается через культуру. Эта технология относительно дорогая относительно с открытыми водоемами, потому что из расходов инфраструктуры. Производственная система идеальной биомассы должна использовать свободно доступный солнечный свет.
Источник: bio-x.ru |
