بیوتکنولوژی جلبکسوخت زیستی

تحلیل اقتصادی تولید بیوگاز از طریق هضم بی‌ هوازی میکرو جلبک‌ ها

میکروجلبک‌ها به‌دلیل بهره‌وری بالاتر، شرایط رشد انعطاف‌پذیر و میزان چربی و پلی‌ساکارید بالا در مقایسه با زیست‌توده‌ های زمینی، ماده اولیه امیدوارکننده برای تولید انرژی زیستی و زیست‌فناوری به‌شمار می‌آیند. میکرو‌جلبک‌ها از طریق هضم بی‌هوازی (AD) می‌توانند به بیوگاز تبدیل شوند. AD یک فناوری با بازدهی بالای انرژی است که باعث افزایش انرژی ذخیره‌شده می‌شود. میکروجلبک‌های تولید شده با فناوری AD می‌توانند نیاز به عملیات پر انرژی آبگیری برای تولید سوخت مایع از جلبک‌ها را حذف کنند.


کاهش منابع و انتشار گازهای کربن ناشی از استفاده از سوخت‌های فسیلی باعث افزایش علاقه به منابع سوختی جایگزین شده است. انرژی را می‌توان از انواع گیاه‌های زمینی تجدیدپذیر و زیست‌محیطی مانند قند موجود در زیست‌توده و زیست‌توده لیگنوسلولزی تولید کرد.

زیست‌توده آبزی مانند میکروجلبک‌ها نوعی ماده غذایی امیدوارکننده با مزایای گسترده نسبت به گیاهان زمینی هستند. برای پاسخگویی به کمبود انرژی در این دوره، زیست‌توده میکروجلبک به‌عنوان منبعی سرشار از لیپید پیشنهاد شده است. میکروجلبک‌ها با محتوای لیپید، نشاسته و پروتئین بالا و میزان کم لیگنین شناخته می‌شوند که باعث می‌شود آن‌ها برای فناوری‌های مختلف مناسب باشند.

علاوه بر این، کشت میکروجلبک‌ها پتانسیل کمتری برای رقابت در تولید مواد غذایی و خوراکی دارند. با این تطبیق‌پذیری‌، به نظر می‌رسد میکروجلبک‌ها منابع زیست تخریب‌پذیر امیدوارکننده‌ای هستند که پتانسیل جایگزینی کامل منابع فسیلی را دارند. عمده‌ترین چالش تولید میکروجلبک‌ها شامل استفاده قابل توجهی از مواد مغذی، ورودی انرژی بالا برای برداشت و آبگیری و فرایندهای تبدیل پیچیده پایین‌دستی برای سوخت‌های قابل استفاده مانند اتانول و بیودیزل است.

جایگزینی که به‌طور بالقوه می‌تواند باعث کاهش ردپای انرژی شود، می‎تواند تولید بیوگاز از طریق هضم بی‎هوازی باشد. هضم بی‎هوازی (AD) یک فرایند بیوشیمیایی است که ترکیبات آلی را از طریق عمل هم‎افزایی و هماهنگ میکروارگانیسم‎ها در شرایط بی‎هوازی (بدون اکسیژن) به ترکیبات معدنی تبدیل می‌کند. بیوگاز خشک در درجه اول ترکیبی از متان و دی‌اکسید کربن با اثری از آمونیاک، ترکیبات آلی فرار و سولفید هیدروژن است. محتوای متان بیوگاز خشک معمولاً بین 50 تا 70 درصد (بر حسب حجم) متغیر است. در مقایسه با سوخت‌های مایع مانند بیودیزل و بیواتانول، متان از نظر جرم مقدار گرمایش بالاتری دارد.

فرایند AD به‌عنوان یک فناوری بالغ برای بازیافت جریان زباله‌های آلی شناخته شده است و به‌دلیل داشتن انرژی زیاد به نسبت ورودی، مزایای زیست‌محیطی و همچنین سادگی فرایند آن در مقایسه با فرایندهای تولید بیواتانول و بیودیزل بسیار کاربرد دارد. این ماده برای مواد اولیه آلی با رطوبت زیاد مناسب است و به همین دلیل می‌توان مستقیماً بر روی مواد اولیه زیست‌توده جلبک مرطوب با آبگیری کمی استفاده کرد.

تجزیه و تحلیل فنی و اقتصادی (TEA) برای تعیین قابلیت دوام اقتصادی بالقوه فرایند تولید برای تحقق امکان‌سنجی تجاری آن، نیاز به سرمایه اولیه و هزینه عملیاتی ایجاد می‌کند. این می‌تواند ابزاری اساسی برای هدایت تحقیقات در حین توسعه فناوری خاص و کمک به سرمایه‌گذاری با جلوگیری از هزینه‌های غیر ضروری باشد. با این وجود، کمبود آنالیزهای فنی و اقتصادی در هضم بی‌هوازی میکروجلبک‌ها برای تولید بیوگاز، به‌ویژه تولید در مقیاس کامل با توجه به ویژگی‌های گونه‌های جلبک وجود دارد.

در مقاله منتشرشده، یک ارزیابی فنی و اقتصادی از امکان‌سنجی تجاری تولید بیوگاز مبتنی بر جلبک با استفاده از زیست‌توده Cyanothece BG0011 به‌عنوان نمونه انجام شد. گونه BG0011 یک سیانوباکتریوم نمکی طبیعی است که از فلوریدا کیز جدا شده است. این گونه با تثبیت نیتروژن اتمسفر منجر به تولید اگزوپلی‌ساکارید (EPS) می‌شود. حداکثر تراکم سلولی و غلظت EPS به‌ترتیب 2.7 و 2.1 گرم از وزن خشک سلول در هر لیتر (برای کل غلظت زیست‌توده جلبک) با اسپارژر کردن هوا به‌دست آمد. برای یک سلول در محیط هزینه تولید بیومتان 14.8 دلار با استفاده از تالاب بی‌هوازی پوشانده شده و شستشوی آب با فشار بالا برای تصفیه بیوگاز است. تولید برق از بیوگاز 13 سنت در کیلووات ساعت هزینه دارد. اگر بهره‌وری تا 33 درصد در همان سیستم افزایش یابد، با ریختن هوا غنی شده حاوی یک درصد دی‌اکسید کربن، هزینه تولید بیومتان به 12.16 دلار و هزینه مصرف برق به 11 سنت در کیلووات کاهش می‌یابد.

منبع
Intechopen
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نوشته‌های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

+ شصـت پنـج = هفـتاد سـه

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن
بستن