Sedan några år tillbaka bedrivs forskning och experiment med mikroalger för användning vid tillverkning av biobränslen. Dessa undersökningar bygger på att mikroalger har flera fördelar gentemot andra traditionella råvaror, såsom grönsaksgrödor eller jordbruksavfall. För närvarande används dessa mikroalger för olika ändamål, såsom inom läkemedels- eller livsmedelsindustrin, men deras potential som energikälla verkar vara mycket lovande.
Mikroalger är fotoautotrofa encelliga mikroorganismer som har förmågan att generera energi genom fotosyntes och syntetisera sina biomolekyler från enkla föreningar som t.ex vatten y koldioxid (CO2). Detta gör mikroalger till ett nyckelverktyg inte bara för produktion av biobränslen, utan också för att minska växthusgaser, eftersom de absorberar CO2 under sin tillväxt.
Vad är mikroalger och hur fungerar de?
Mikroalger är encelliga fotosyntetiska organismer som finns i en mängd olika vattenmiljöer. Omkring 30.000 50 arter är kända, även om endast 10 har studerats på djupet och mindre än XNUMX% används kommersiellt. Detta lämnar ett enormt utrymme för forskning för att hitta arter med effektiva egenskaper för produktion av biobränslen.
Dessutom har mikroalger en extremt snabb tillväxtcykel. Medan landväxter kan ta månader att utveckla, kan vissa arter av mikroalger fördubbla sin massa på några timmar. Detta ger en konkurrensfördel när det gäller att producera stora mängder biomassa i små utrymmen och på kortare tid, vilket i sin tur ökar lönsamheten i användningen.
Fördelar med mikroalger vid produktion av biobränslen
- Överflöd och mångfald på planeten: Mikroalger är mycket rikliga och mångfaldiga. Deras förmåga att anpassa sig till olika typer av miljöer, både akvatiska och terrestra, ger dem stor flexibilitet för odling under olika förhållanden. Dessutom tillåter dess breda utbud av arter att välja de som är mest lämpliga för varje typ av biobränsle.
- Toppprestanda: Mikroalger är mycket mer produktiva när det gäller biomassa än konventionella grödor som används för biobränslen, såsom majs eller sojabönor. De producerar upp till 100 gånger mer biomassa per ytenhet, vilket leder till en större mängd biobränsle per hektar.
- De konkurrerar inte med matgrödor: Till skillnad från andra växtkällor av biobränsle, kräver mikroalger inte bördig odlingsmark för att växa. De kan utvecklas i avloppsvatten, saltlösningar eller till och med på mark som inte lämpar sig för jordbruk, vilket minimerar inverkan på livsmedelsförsörjningen.
- Användning av CO2 och lägre miljöpåverkan: Mikroalger förbrukar stora mängder CO2 under sin tillväxt. Detta gynnar inte bara fotosyntesprocessen, utan hjälper också till att minska koncentrationen av denna gas i atmosfären, vilket bidrar till kampen mot klimatförändringar.
- Tillverkning av flera föreningar: Mikroalger kan producera lipider för biodiesel, kolhydrater för bioetanol och proteiner som kan användas som föda eller tillskott. Dessutom kan sekundära produkter med tillämpningar inom läkemedels- och kosmetikindustrin erhållas från dess biomassa.
Produktion av biobränslen från mikroalger
Det finns olika typer av biobränslen som kan framställas av mikroalger, var och en med särskilda egenskaper som gör dem idealiska för olika typer av användningsområden. Bland de vanligaste biobränslena är biodiesel, The bioetanol, The biogas och bioväte. Vart och ett av dessa bränslen erhålls från olika komponenter i mikroalger, såsom lipider och kolhydrater.
Biodiesel från mikroalger
El biodiesel Det är ett av de mest kända biobränslena och erhålls främst från de lipider (fetter) som mikroalger lagrar inuti. För att producera det extraheras lipider från algceller och genomgår därefter en kemisk process som kallas omförestring, som omvandlar dem till metylestrar, huvudkomponenten i biodiesel.
Extraktionsprocessen är dyr, men forskningen om nya lipidextraktionstekniker och utvecklingen av mikroalger berikade med fettsyror går snabbt framåt. Dessutom vissa framsteg i behandlingen av algbiomassa att producera biobränsle har tillåtit större effektivitet i att skaffa biodiesel, främst genom tekniker som t.ex hydrotermisk kondensering (HTL), som behandlar våt biomassa vid högt tryck och temperatur.
Bioetanol från mikroalger
El bioetanol Det erhålls genom jäsning av kolhydrater lagrade i mikroalger. Efter förbehandling av biomassan för att separera socker, används jäst och bakterier för att omvandla dessa kolhydrater till etanol. Även om processen liknar den som används för majs eller sockerrör, har mikroalger fördelen att de inte kräver stora arealer eller gödningsmedel, och de konkurrerar inte med grödor som är avsedda att användas som livsmedel.
Biogas från mikroalger
El biogas Det är ett annat av de biobränslen som kan framställas med hjälp av mikroalger. Genom en process av anaerob matsmältning bryts de kolhydrater och lipider som finns i alger ned i frånvaro av syre för att generera metan och koldioxid. Denna biogas kan användas på samma sätt som naturgas, vilket möjliggör generering av el eller användning i värmesystem.
Biobränslen inom industri och transport
Förutom produktion av el från biogas har biobränslen som erhålls från mikroalger viktiga tillämpningar inom sektorer som transport och flyg. För närvarande undersöks biodiesel som framställts av mikroalger som ett lönsamt alternativ för bränslen inom kommersiellt flyg, som är en av de svåraste sektorerna att koldioxidutlösa. Han biokerosen härrörande från mikroalger kan vara en gångbar lösning för att minska koldioxidutsläppen i denna sektor.
Ansökningar studeras också i produktion av biopolymerer, som är biologiskt nedbrytbar plast som genereras från biprodukter såsom glycerol som erhålls under lipidtransesterifieringsprocessen. Detta kan tillföra ytterligare ekonomiskt värde till produktionen av mikroalger, vilket gör dem mer konkurrenskraftiga med andra råvaror som används för biobränslen.
Produktionskostnaderna fortsätter att vara det största hindret för masskommersialisering av biobränsle från mikroalger, men vetenskapliga och tekniska framsteg tyder på en lovande framtid för denna industri. Eftersom effektiviteten i odlings- och utvinningsprocessen förbättras och teknik för raffinering av biobränslen fulländas, råder det ingen tvekan om att mikroalger kommer att positionera sig som en av de viktigaste källorna till förnybar energi i världen.
Sammanfattningsvis är mikroalger inte bara lovande när det gäller produktion av biobränsle, utan erbjuder också en hållbar lösning för att mildra energi- och miljöproblemen i vårt samhälle. Dess förmåga att anpassa sig till olika miljöer, dess höga produktiva prestanda och dess potential att absorbera CO2 gör mikroalger till ett utmärkt alternativ i sökandet efter rena och livskraftiga energialternativ.