سوخت زیستی

توسعه روش‌های جدید برای استخراج لیپید تولیدی توسط جلبک‌ها

کارشناسان حوزه‌‌ سوخت‌های زیستی مدت‌ها تلاش کرده‌اند که راه‌هایی برای جبران مشکلات اقتصادی در زمینه‌ تبدیل جلبک به سوخت‌های زیستی پیدا کنند، به گونه‌ای که این سوخت‌ها در وسایل نقلیه، کشتی‌ها و حتی جت‌های انرژی قابلیت استفاده داشته باشند. محققان دانشگاه یوتا با استفاده از یک جت مخلوطی مخصوص طراحی‌شده یک روش غیرمعمول سریع برای ایجاد سوخت‌های زیست‌محیطی از جلبک‌های مقرون به صرفه در مقادیر زیاد ایجاد کرده‌اند.


لیپیدها یکی از محصولات تولیدی در داخل میکروارگانیسم‌هایی هستند که در حوضچه‌ها، دریاچه‌ها و رودخانه‌ها رشد می‌کنند. این مولکول‌های اسید چرب حاوی روغن هستند که برای تولید سوخت زیستی مورد استفاده در موتورهای دیزلی استخراج می‌شوند. لیپید استخراج شده، نفت زیستی نامیده می‌شود.

لیپید تولید شده توسط ارگانیسم‌هایی مانند میکروجلبک‌ها باعث شده است که آن‌ها به شکل یک ماده بیولوژیکی، شناخته شوند و به‌عنوان یک منبع سوخت پایدار استفاده شوند. این چربی‌ها در انواع مختلفی از موجودات تک‌سلولی مانند مخمرهای مورد استفاده در فرایند تولید پنیر نیز یافت می‌شوند. اما مشکل استفاده از جلبک برای زیست‌توده مقدار انرژی مورد نیاز برای استخراج لیپیدها از آن‌هاست. با توجه به روش‌های فعلی، انرژی مصرفی برای استخراج لیپید تولیدی از میکروجلبک‌ها و تبدیل آن به سوخت زیستی بیشتر از میزان انرژی تولیدی توسط آن‌هاست‌.

تیم مهندسان شیمی در دانشگاه یوتا یک نوع جدید از جت مخلوط کننده را توسعه داده‌اند که لیپیدها را با انرژی بسیار کمتر از روش قدیمی استخراج می‌کند. برتری اصلی این روش آن است که اکنون این شکل انرژی را به سمت تبدیل شدن به سوخت جایگزین قابل قبول و مقرون به صرفه‌تر تبدیل می‌کند. جت مخلوط کننده جدید بسیار سریع است، همچنین لیپیدها را در عرض چند ثانیه استخراج می‌کند.

در حال حاضر، به‌منظور استخراج لیپیدها از جلبک‌های غنی از روغن، ابتدا آب میکروجلبک‌ها خارج می‌شود و پودر خشکی از زیست‌توده تولید می‌شود، این مرحله خود بخش زیادی از انرژی لازم برای استخراج را مصرف می‌کند. سپس زیست‌توده باقی مانده با یک حلال مخلوط شده و لیپیدها از زیست توده جدا می‌شوند. سپس سوخت زیستی تولیدی با سوخت دیزل برای مصرف در کامیون‌های دنده‌ای، تراکتورها و دیگر ماشین آلات دیزلی مخلوط می‌شود.

اما به دلیل آن که انرژی ابتدایی فرایند استخراج آب از گیاهان نیاز به انرژی زیادی دارد، تبدیل جلبک‌ها به سوخت‌های زیستی تاکنون از لحاظ روند عملی، کارآمد و اقتصادی نیست. تلاش‌های تحقیقاتی بسیاری برای پیشرفت سوخت زیستی تولید شده توسط جلبک انجام شده است، اما هنوز یک نقطه پایانی مناسب برای جذب توسعه تجاری توسعه نیافته است.
محققان دانشگاه یوتا یک مخلوط‌کننده راکتوری جدید را ایجاد کرده‌اند که با پرتاب جت‌های حلال در جلبک‌ها، باعث ایجاد آشفتگی موضعی می‌شود که در آن لیپید‌ها در فاصله کوتاهی در جریان حلال هستند؛ سپس حلال خارج می‌شود و دوباره بازیافت ‌می‌شود و در فرایند استفاده می‌شود.

استفاده از فناوری باعث کاهش هزینه‌های اولیه برای خشک‌کردن توده سلولی می‌شود و علاوه بر میکروجلبک‌ها برای سایر میکروارگانیسم‌ها از جمله باکتری‌ها، قارچ‌ها و هر میکروب تولید کننده لیپید قابلیت استفاده دارد. به گفته وزارت انرژی امریکا، در سال 2017، حدود پنج درصد از کل انرژی مصرفی اولیه در امریکا از توده‌های زیستی تأمین شده است.

نمونه‌های دیگر زیست‌توده از جمله سوختن چوب برای تولید برق، تولید اتانول از محصولات زراعی مانند ذرت و نیشکر و تولید بیوگاز از زباله‌های مواد غذایی را می‌توان نام برد. مزیت جلبک‌ها این است که آن‌ها در حوضچه‌ها، مسیرهای زیستی یا بیوراکتورهای طراحی شده رشد می‌کنند. همچنین جلبک‌های در حال رشد با مصرف دی‌اکسید کربن هوا، غلظت آن را در جو کاهش می‌دهند. محققان دانشگاه یوتا می‌گویند: “فناوری‌های پیشرفته که ما ایجاد می‌کنیم می‌تواند یک انقلاب در جلبک‌ها و دیگر توسعه‌های سوخت‌های زیستی حاصل از سلول‌ها به اجرا درآورد. این رؤیا ممکن است به زودی در دسترس قرار گیرد.”

توسط
phys.org
منبع
Chemical Engineering Science
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

مژگان محبی

اهل اصفهان | دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی شیمی - بیوتکنولوژی، دانشگاه علم و صنعت ایران

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

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

− 6 = چهـار

دکمه بازگشت به بالا
بستن