Već nekoliko godina provode se istraživanja i eksperimenti sa mikroalge za upotrebu u proizvodnji biogoriva. Ova istraživanja temelje se na činjenici da mikroalge imaju nekoliko prednosti u odnosu na druge tradicionalne sirovine, kao što su povrće ili poljoprivredni otpad. Trenutno se ove mikroalge koriste u različite svrhe, kao što su farmaceutska ili prehrambena industrija, ali se njihov potencijal kao izvora energije čini vrlo obećavajućim.
Mikroalge su fotoautotrofni jednoćelijski mikroorganizmi koji imaju sposobnost stvaranja energije fotosinteza i sintetiziraju svoje biomolekule iz jednostavnih spojeva kao npr agua y ugljični dioksid (CO2). To čini mikroalge ključnim sredstvom ne samo za proizvodnju biogoriva, već i za smanjenje stakleničkih plinova, jer apsorbiraju CO2 tokom svog rasta.
Šta su mikroalge i kako rade?
Mikroalge su jednoćelijski fotosintetski organizmi prisutni u širokom spektru vodenih sredina. Poznato je oko 30.000 vrsta, iako je samo 50 detaljno proučavano, a manje od 10% se koristi komercijalno. Ovo ostavlja ogroman prostor za istraživanje kako bi se pronašle vrste sa efikasnim karakteristikama za proizvodnju biogoriva.
Nadalje, mikroalge imaju izuzetno brz ciklus rasta. Dok kopnenim biljkama mogu biti potrebni mjeseci da se razviju, neke vrste mikroalgi mogu udvostručiti svoju masu za nekoliko sati. To daje konkurentsku prednost kada je u pitanju proizvodnja velikih količina biomase u malim prostorima i za kraće vrijeme, što zauzvrat povećava isplativost njenog korištenja.
Prednosti mikroalgi u proizvodnji biogoriva
- Obilje i raznolikost na planeti: Mikroalge su veoma bogate i raznovrsne. Njihova sposobnost prilagođavanja različitim tipovima okruženja, kako vodenim tako i kopnenim, daje im veliku fleksibilnost za uzgoj u različitim uvjetima. Nadalje, širok raspon vrsta omogućava odabir onih najprikladnijih za svaku vrstu biogoriva.
- Vrhunske performanse: Mikroalge su mnogo produktivnije u smislu biomase od konvencionalnih usjeva koji se koriste za biogoriva, kao što su kukuruz ili soja. Oni proizvode i do 100 puta više biomase po jedinici površine, što se prevodi u veću količinu biogoriva po hektaru.
- Ne takmiče se sa prehrambenim kulturama: Za razliku od drugih biljnih izvora biogoriva, mikroalge ne zahtijevaju plodno zemljište za uzgoj. Mogu se razviti u otpadnim vodama, slanim vodama ili čak na zemljištu koje nije pogodno za poljoprivredu, minimizirajući utjecaj na sigurnost hrane.
- Upotreba CO2 i manji uticaj na životnu sredinu: Mikroalge troše velike količine CO2 tokom svog rasta. Ovo ne samo da koristi procesu fotosinteze, već i pomaže u smanjenju koncentracije ovog gasa u atmosferi, doprinoseći borbi protiv klimatskih promjena.
- Proizvodnja više jedinjenja: Mikroalge su sposobne proizvoditi 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 od mikroalgi
Postoje različite vrste biogoriva koja se mogu proizvesti od mikroalgi, a svaka ima posebne karakteristike koje ih čine idealnim za različite vrste upotrebe. Među najčešćim biogorivima su biodizel, el bioetanol, el bioplin y el biovodonik. Svako od ovih goriva dobiva se iz različitih komponenti mikroalgi, kao što su lipidi i ugljikohidrati.
Biodizel iz mikroalgi
El biodizel To je jedno od najpoznatijih biogoriva i dobiva se uglavnom iz lipida (masti) koje mikroalge pohranjuju unutra. Da bi se proizveo, lipidi se ekstrahuju iz ćelija algi i nakon toga prolaze kroz hemijski proces poznat kao transesterifikacija, koji ih pretvara u metil 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 tretmanu biomase algi za proizvodnju biogorivo omogućile su veću efikasnost u dobijanju biodizela, uglavnom kroz tehnike kao npr hidrotermalna likvefakcija (HTL), koji tretira vlažnu biomasu pod visokim pritiskom i temperaturom.
Bioetanol iz mikroalgi
El bioetanol Dobija se fermentacijom ugljikohidrata pohranjenih u mikroalgama. Nakon prethodnog tretmana biomase za odvajanje šećera, kvasci i bakterije se koriste za pretvaranje tih ugljikohidrata u etanol. Iako je postupak sličan onom koji se koristi za kukuruz ili šećernu trsku, mikroalge imaju prednost u tome što ne zahtijevaju velike površine zemlje ili gnojiva i ne konkuriraju usjevima namijenjenim ljudskoj ishrani.
Biogas iz mikroalgi
El bioplin To je još jedno od biogoriva koje se može proizvesti korištenjem mikroalgi. Kroz proces anaerobne probave, ugljikohidrati i lipidi prisutni u algama razgrađuju se u nedostatku kisika kako bi se stvorio metan i ugljični dioksid. Ovaj biogas se može koristiti na isti način kao i prirodni plin, omogućavajući proizvodnju električne energije ili korištenje u sustavima grijanja.
Biogoriva u industriji i transportu
Osim proizvodnje električne energije iz bioplina, biogoriva dobivena iz mikroalgi imaju ključnu primjenu u sektorima kao što su transport i avijacija. Trenutno se istražuje biodizel proizveden od mikroalgi kao održiva alternativa za goriva u komercijalnoj avijaciji, što je jedan od sektora koji je najteže dekarbonizirati. On biokerozin dobijen od mikroalgi mogao bi biti održivo rješenje za smanjenje emisije CO2 u ovom sektoru.
Prijave se također proučavaju u proizvodnja biopolimera, koji su biorazgradiva plastika proizvedena od nusproizvoda kao što je glicerol dobijen tokom procesa transesterifikacije lipida. Ovo bi moglo dodati dodatnu ekonomsku vrijednost proizvodnji mikroalgi, čineći ih konkurentnijim drugim sirovinama koje se koriste za biogoriva.
Troškovi proizvodnje i dalje su glavna prepreka masovnoj komercijalizaciji biogoriva iz mikroalgi, ali naučni i tehnološki napredak ukazuju na obećavajuću budućnost ove industrije. Kako se povećava efikasnost u procesu uzgoja i ekstrakcije, a tehnologije prerade biogoriva usavršavaju, nema sumnje da će se mikroalge pozicionirati kao jedan od glavnih izvora obnovljive energije u svijetu.
Ukratko, mikroalge ne obećavaju samo u pogledu proizvodnje biogoriva, već nude i održivo rješenje za ublažavanje energetskih i ekoloških problema našeg društva. Njegova sposobnost prilagođavanja različitim okruženjima, visoke produktivne performanse i potencijal da apsorbuje CO2 čine mikroalge odličnom opcijom u potrazi za čistim i održivim energetskim alternativama.