بیوتکنولوژی جلبکتصفیه پسابدیدگاه

استفاده از میکروجلبک‌ در تصفیه فاضلاب و تثبیت دی اکسید کربن

تولید و انتشار دی‌اکسید کربن توسط منابع مختلف باعث ایجاد تغییرات چشمگیری در آب و هوا شده است که از مهمترین نگرانی‌های جهانی مربوط به گرم شدن کره زمین است. یکی از رویکردهای حذف دی‌اکسید کربن، استفاده از میکروجلبک‌ها است که با تولید سریع زیست‌توده باعث حذف دی‌اکسید کربن می‌شوند. علاوه بر این، میکروجلبک‌ها پتانسیل استفاده برای تصفیه فاضلاب را دارند.


تصفیه فاضلاب و حذف دی‌اکسید کربن توسط میکروجلبک‌ها برای مدت طولانی به‌طور جداگانه مورد مطالعه قرار گرفته است، اما اطلاعات کاملی درباره ترکیب هر دو فرایند در دسترس نیست. در این گزارش، تثبیت زیستی دی‌اکسید کربن با استفاده از میکروجلبک، سیستم‌های مختلف کشت میکروجلبک و تصفیه فاضلاب با استفاده از میکروجلبک‌ها به‌طور جداگانه مورد بحث و بررسی قرار گرفته است و پس از آن مفهوم ترکیبی فرایند تثبیت زیستی دی‌اکسید کربن و تصفیه فاضلاب ارائه می‌شود.

گرم شدن کره زمین از مهمترین نگرانی‌های جهان است. این مسئله عمدتاً به غلظت بالای برخی گازهای گلخانه‌ای مربوط می‌شود که دی‌اکسید کربن با سهمی 60 درصدی بزرگترین عامل آن است. غلظت دی‌اکسید کربن موجود در جو از سطح پیش صنعتی 280 به 400 پی‌پی‌ام افزایش یافته است. بخش عمده‌ای از این افزایش چشمگیر مربوط به تقاضای رو به رشد سوخت‌های فسیلی در بخش‌های انرژی و حمل و نقل است. پیش‌بینی می‌شود که سطح دی‌اکسید کربن اتمسفر تا قرن بیست و دوم به حدود 570 پی‌پی‌ام افزایش یابد. در نتیجه، دمای جهان می‌تواند 1.9 درجه سانتیگراد افزایش یابد و سطح دریاها افزایش ​​3.8 متری را تجربه خواهند کرد. 

از آن‌جا که دی‌اکسید کربن مهمترین عامل در اثر گازهای گلخانه‌ای است، کاهش سطح دی‌اکسید کربن مستقیماً بر میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای اثر می‌گذارد. در حال حاضر، به منظور از بین بردن دی‌اکسید کربن اضافی موجود در جو سه روش اصلی در دست اقدام است: 1) واکنش‌های شیمیایی شامل شستشوی حلال شیمیایی/فیزیکی، جذب، کرایوژنیک و غشاها 2) ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن منتشر شده در زیر زمین و یا در اقیانوس‌ها 3) تبدیل دی‌اکسید کربن به مواد آلی.

روش‌های شیمیایی از نظر زیست‌محیطی پایدار نیستند و به فضا و سرمایه‌گذاری قابل توجهی نیاز دارند. علاوه بر این، قابل توجه‌ترین چالش با روش ذخیره‌سازی می‌تواند پتانسیل نشت دی‌اکسید کربن در طی سال‌ها باشد. بر این اساس، کاهش بیولوژیکی یک فناوری عملی و سازگار با محیط زیست است که در دراز مدت به‌عنوان یک روش جایگزین بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

تثبیت زیستی دی‌اکسید کربن معمولاً از طریق فتوسنتز گیاهان زمینی و درختان رخ می‌دهد. آن‌ها به‌دلیل رشد آهسته قادر به از بین بردن تنها 3 الی 6 درصد دی‌اکسید کربن هستند، در حالی‌که سایر میکروارگانیسم‌ها مانند جلبک‌های یوکاریوتی و سیانوباکتری‌ها می‌توانند 10 تا 50 برابر سریع‌تر برای حذف دی‌اکسید عمل کنند. جلبک‌ها قادر به از بین بردن 513 تن دی‌اکسید کربن و تولید تا 100 تن زیست‌توده خشک در هر هکتار در سال هستند. مزیت دیگر جلبک‌ها در تولید سوخت‌های تجدیدپذیر مانند بیودیزل و هیدروژن است. از آن‌جا که دی‌اکسید کربن منتشر شده در طول احتراق این سوخت‌های زیستی توسط جلبک‌ها جذب می‌شود، بنابراین میزان انتشار صفر دی‌اکسید کربن وجود دارد. علاوه بر این، جلبک‌ها می‌توانند منبعی مناسب برای تولید مواد مغذی از جمله ویتامین‌ها، مواد معدنی و پروتئین‌ها باشند. 

تولید زیست‌توده از میکروجلبک
تولید زیست‌توده از میکروجلبک

گونه‌های مختلف میکروجلبک می‌توانند فاضلاب‌های شهری، صنعتی، کشاورزی صنعتی و دامی را تصفیه کنند. بسیاری از گونه‌های میکروجلبک برای رشد بهینه در فاضلاب‌ها سازگار شده‌اند. به این ترتیب، به‌دلیل استفاده همزمان از فاضلاب و کشت میکروجلبک‌های خاص با مواد مغذی، ممکن است هزینه‌های تولید کاهش یابد. بنابراین، کشت میکروجلبک‌ها در یک زیرساخت تصفیه فاضلاب از نظر اقتصادی مقرون به‌صرفه بوده و با محیط زیست سازگار است. 

حذف دی‌اکسید کربن به روش غیر زیستی

جداسازی دی‌اکسید کربن یک فرایند طولانی مدت به‌منظور کاهش سطح دی‌اکسید کربن منتشر شده در اتمسفر است. در این راستا، روش‌های مختلف ذخیره‌سازی از جمله کانی‌سازی‌، ذخیره در اقیانوس و زمین مورد توجه قرار گرفته‌اند. این روش‌های ذخیره‌سازی باید با مشخصات ذخیره‌سازی ایمن، حداقل تأثیر بر محیط زیست و ذخیره نامحدود مطابقت داشته باشند.

کانی‌سازی فرایندی است که در آن دی‌اکسید کربن گازی با واکنش شیمیایی به کربنات‌های غیرآلی جامد تبدیل می‌شود. در این بین، سیلیکات کلسیم و منیزیم می‌توانند دی‌اکسید کربن را از طریق فرایند تشکیل کربنات از اتمسفر جذب کنند و منجر به ذخیره دائمی دی‌اکسید کربن شوند. این فرایند فرصتی پایدار برای ذخیره ایمن دی‌اکسید کربن در طی یک دوره طولانی فراهم می‌کند. با این حال، بدیهی است که از نظر ماهیتی بسیار کند است و ممکن است هزینه بالایی برای سرعت بخشیدن به این فرایند مورد نیاز باشد.

فرایند کانی‌سازی با استفاده از دی‌اکسید کربن
فرایند کانی‌سازی با استفاده از دی‌اکسید کربن

اقیانوس بزرگترین مخزن طبیعی دی‌اکسید کربن به حساب می‌آید. فرایند ذخیره‌سازی در اقیانوس شامل انتقال دی‌اکسید کربن جذب شده به عمق اقیانوس است. اما، با توجه به اثرات زیست‌محیطی دی‌اکسید کربن موجود در اقیانوس از جمله اثرات جدی بر زندگی دریایی و اسیدی شدن آب، توسط متخصصان محیط زیست نگرانی‌هایی مطرح شده است. دفع انبوه دی‌اکسید کربن از نظر برخی متخصصان معادل پرتاب کنترل نشده زباله‌های سمی به اقیانوس‌های جهان است.

گزینه ذخیره دی‌اکسید کربن در زیر سطح زمین پتانسیل بیشتری برای شرایط کنترل‌شده با کمترین تأثیر بر محیط زیست دارد. محل‌های ذخیره‌سازی می‌تواند شامل سفره‌های آب شور، چاه‌های نفتی و گاز طبیعی باشد که دیگر قابلیت تولید ندارند. با توجه به اینکه فعالیت انسانی منجر به تولید تقریباً هفت میلیارد تن کربن در سال می‌شود، گزینه ذخیره‌سازی می‌تواند صدها تا هزاران تن از کل دی‌اکسید کربن تولیدی را در زیر زمین در خود جای دهد. اما خطرات مستقیم محیط زیستی و سلامت انسان که توسط متخصصان محیط زیست مطرح شده است از جمله نشت، مهاجرت آهسته و انباشت و زلزله ناشی از آن وجود دارد.

ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن در اقیانوس
ذخیره‌سازی دی‌اکسید کربن در اقیانوس

رویکردهای حذف دی‌اکسید کربن

در 40 سال گذشته، سوخت‌های فسیلی به‌عنوان منبع تولید حجم قابل توجهی از دی‌اکسید کربن موجود در جو شناخته شده‌اند. بنابراین، معقول است که به‌منظور کاهش قابل توجه سطح دی‌اکسید کربن اتمسفر، دی‌اکسید کربن را از عملیات صنعتی وابسته به سوخت‌های فسیلی جمع‌آوری کرد. دی‌اکسید کربن جمع‌آوری شده می‌تواند در صنایع مختلف از جمله تولید اوره، نوشابه‌های گازدار و تولید یخ خشک مورد استفاده قرار گیرد. در حال حاضر، سه رویکرد اصلی برای ضبط و جمع‌آوری دی‌اکسید کربن وجود دارد: پیش از احتراق، احتراق سوخت با اکسیژن و پس از احتراق.

1. پیش از احتراق

فرایند جداسازی دی‌اکسید کربن پیش از احتراق به‌طور معمول در نیروگاه‌های چرخه ترکیبی تولید گاز (IGCC) استفاده می‌شود. این فرایند از یک چرخه ترکیبی تولید گاز فشار بالا برای تبدیل زغال سنگ به گاز تحت فشار، متشکل از مونوکسید کربن و هیدروژن استفاده می‌کند. دی‌اکسید کربن از گازهای سنتزشده رها می‌شود و هیدروژن را آزاد می‌کند تا به‌عنوان سوخت موجود در توربین گازی برای تولید برق مورد استفاده قرار گیرد. محدودیت عمده این روش این است که هزینه برق تولید شده در نیروگاه‌های ذغال سنگ مایع (PC) کمتر از هزینه‌های موجود در نیروگاه‌های IGCC است. مشکل دیگر این است که فرایند پیش احتراق فقط در جایی رخ می‌دهد که متان سوخت اصلی باشد.

2. احتراق سوخت با اکسیژن

در احتراق سوخت با اکسیژن، سوخت با اکسیژن خالص در محیط بدون نیتروژن مخلوط می‌شود که منجر به تولید گاز اگزوز دودکش حاوی دی‌اکسید کربن و بخار آب می‌شود. به این ترتیب، دی‌اکسید کربن ضبط شده با حداقل فرایندهای پایین‌دستی قابل ذخیره است.

3. پس از احتراق

جداسازی گاز سنتز، توربین‌های هیدروژن و فناوری‌های سوخت سلولی به‌طور قابل توجهی کاهش می‌یابد، اگر یک روش پس از احتراق اجرا شود. بر خلاف روش پیش‌احتراق، روش پس از احتراق می‌تواند در نیروگاه‌های با سوخت فسیلی اجرا شود. در حال حاضر، ضبط و جمع‌آوری دی‌اکسید کربن بعد از احتراق می‌تواند با استفاده از چندین فناوری انجام شود، که در ادامه توضیح داده شده است.

  • جذب سطحی

جذب سطحی شامل مولکول‌ها، اتم‌ها و یون‌های گاز یا مایع پخش شده در سطح جامد است که با سطح جامد پیوند و یا نیروهای بین مولکولی ضعیف برقرار می‌کنند. جذب از طریق پیوندهای شیمیایی یا نیروهای فیزیکی قابل پردازش است. پیوندهای شیمیایی یک آمین تثبیت شده یا سایر واکنش‌دهنده‌ها در سطح جامد تشکیل می‌دهند. جاذب با گاز دی‌اکسید کربن با گاز خروجی در دودکش‌ها واکنش نشان می‌دهد. جذب فیزیکی بر اساس شدت نیروهای بین‌مولکولی کار می‌کند، جایی که نیرو بین مولکول‌های جامد و گاز دودکش‌ بیشتر از نیرو بین مولکول‌های خود گاز هستند.

تاکنون، چندین ماده شیمیایی و فیزیکی به‌عنوان جاذب، از جمله جاذب‌های یکپارچه فیبر کربن، کامپوزیت‌های رزین کربن فعال، ملامین-فرمالدهید با جاذب بسیار متخلخل و جاذب‌های تثبیت شده آمین پیشنهاد شده‌اند.

  • غشاهای جداسازی

با توجه به حذف دی‌اکسید کربن، به‌طور معمول از دو نوع غشای اصلی جداسازی گاز و غشاهای جذب گاز استفاده می‌شود. جداسازی گاز حاوی غشاهای جامد است که بر اساس ساختار متخلخل کار می‌کنند. فرایند جداسازی تابعی از زمان و خصوصیات فیزیکی/شیمیایی غشاء است.

دی‌اکسید کربن از یک طرف غشاء گرفته می‌شود، از طریق آن پخش می‌شود و از طرف دیگر آزاد می‌شود. غشاهای جذب گاز غشاهای جامد متخلخلی هستند که باید با یک جاذب مانند مایع در تماس باشند. مایع جذب در یک طرف غشاء به‌صورت انتخابی دی‌اکسید کربن را از جریان گاز مخلوط در طرف دیگر غشاء می‌گیرد. غشاهای جذب گاز را می‌توان به غشاهای پلیمری، غشاهای پالادیوم و غربال‌های مولکولی طبقه‌بندی کرد.

  • جدایی کرایوژنیک

یک روش مبتنی بر دما می‌تواند برای حذف انتخابی دی‌اکسید کربن استفاده شود. استفاده از فرایندهای کرایوژنیک، که به‌عنوان تقطیر در دمای پایین شناخته می‌شوند، برای اصلاح انتشار گاز دودکش‌ها هنوز در مراحل اولیه خود است. این فرایند شامل خنک‌کننده و مایع‌سازی دی‌اکسید کربن متمرکز شده در گاز در طی چند مرحله است تا در نهایت تغییرات فاز در دی‌اکسید کربن ایجاد شود. این روش برای گازهای ذخیره‌شده در دمای محیط یا دمای پایین با غلظت‌های زیاد و بیشتر از 50 درصد مؤثرتر است. بنابراین، ممکن است برای گازهای رقیق‌شده حاوی دی‌اکسید کربن مانند گازهایی که توسط زغال‌سنگ منتشر می‌شوند، از نظر اقتصادی مناسب نباشند.

  • جذب

دی‌اکسید کربن را می‌توان از طریق یک سیستم جذب، متشکل از دو جزء، جاذب و استریپ (desorber) از بین برد. سیستم جذب بر اساس فرایندهای جذب فیزیکی، شیمیایی یا ترکیبی کار می‌کند. در جذب شیمیایی، دی‌اکسید کربن توسط یک حلال مایع جذب می‌شود که پیوند شیمیایی موقتی با گاز تشکیل می‌دهد. سپس دی‌اکسید کربن با یک یا چند جاذب شیمیایی اساسی واکنش می‌دهد تا یک ترکیب میانی با پیوندهای ضعیف تشکیل شود. این ترکیب توسط گرما شکسته می‌شود و جذب‌کننده اصلی احیا می‌شود و جریانی از دی‌اکسید کربن تولید می‌کند. در محیط‌های صنعتی، با عبور دادن جریان گاز از داخل یک ستون جذب حاوی جاذب مایع، دی‌اکسید کربن از جریان گاز جدا می‌شود.

دی‌اکسید کربن جذب‌شده توسط حلال شیمیایی با عبور از بخار روان‌کننده در 100 الی 120 درجه سانتیگراد از طریق واحد بازسازی‌کننده از حلال جدا می‌شود. به‌منظور از بین بردن بخار آب از جریان، باید چگالش شود که باعث تولید دی‌اکسید کربن با غلظت بالا (بیش از 99 درصد) می‌شود. حلال تا 40 الی 65 درجه سانتی‌گراد سرد شده و در ستون جذب بازیافت می‌شود. جاذب‌های معمولی که در یک سیستم جذب شیمیایی به‌صورت تجاری در دسترس هستند، شامل اجزای مبتنی بر کربنات‌آمین مانند مونواتانول آمین (MEA)، دی‌اتانول آمین (DEA)، آمونیاک و کربنات پتاسیم داغ هستند.

طبق قانون هنری، حذف دی‌اکسید کربن بر اساس جذب فیزیکی از طریق جذب با یک حلال و به‌دنبال آن بازسازی با استفاده از گرما و یا کاهش فشار انجام می‌شود. برخی از جاذب‌های رایج تجاری موجود شامل سلکسول (دی متیلتر پلی اتیلن گلیکول) و رکتیزول (متانول سرد) هستند که در فشار بالا اعمال می‌شوند.

علاوه بر جذب فیزیکی یا شیمیایی، ترکیبی با بهترین خصوصیات از هر دو روش نیز می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد که به جذب ترکیبی معروف است. چندین جاذب تجاری از جمله سولفینول در جذب ترکیبی قابل استفاده هستند. 

تثبیت دی‌اکسید کربن با استفاده از میکروجلبک‌ها

تقریباً نیمی از وزن خشک زیست‌توده میکروجلبک‌ها از کربن ساخته شده است، بنابراین مقدار کربن موجود در یک محیط رشد میکروجلبک به شکل حلال و یا گازی بسیار مهم است و غالباً یک عامل محدودکننده برای رسیدن به حداکثر بهره‌وری است. غلظت دی‌اکسید کربن در اتمسفر (تنها در حدود 0.04 درصد) برای تأمین کربن مورد نیاز برای رشد جلبک‌ها کافی نیست. میکروجلبک‌ها به‌طور طبیعی قادر به تأمین کربن مورد نیاز خود از منابع مختلف هستند، از جمله دی‌اکسید کربن خروجی در گاز دودکش‌های صنعتی، و آن‌هایی که از نظر شیمیایی در ترکیبات کربنات محلول (به‌عنوان مثال NaHCO3 و Na2CO3) تثبیت شده‌اند. مفهوم اصلی این است که میکروجلبک‌ها از دی‌اکسید کربن به‌عنوان منبع اصلی کربن خود برای طیف گسترده‌ای از فرایندهای متابولیکی استفاده می‌کنند.

تثبیت دی‌اکسید کربن
تثبیت دی‌اکسید کربن

گازهای زائد حاصل از احتراق منبع قابل توجهی از دی‌اکسید کربن هستند که می‌توانند مستقیماً در سیستم‌های تولید میکروجلبک در مقیاس بزرگ استفاده شوند، زیرا آن‌ها معمولاً حاوی 5 الی 15 درصد دی‌اکسید کربن هستند. علاوه بر این، دی‌اکسید کربن تبدیل شده به شکل زیست‌توده جلبک می‌تواند به‌عنوان غذا، خوراک، کود یا سوخت مورد استفاده قرار گیرد. فرایندهای شامل هضم، تنفس و احتراق زیست‌توده می‌تواند دی‌اکسید کربن را به هوا بازگرداند. بنابراین منطقی خواهد بود که فرض کنیم میکروجلبک‌ها فقط مخزن دی‌اکسید کربن نیستند بلکه مانند ابزار بیولوژیکی برای جذب دی‌اکسید کربن پس از احتراق از گازهای منتشر شده از دودکش‌ها در نیروگاه‌ها عمل می‌کنند.

تثبیت زیستی دی‌اکسید کربن حاصل از ریز‌جلبک‌ها می‌تواند تولید زیست‌توده جلبک را افزایش دهد و همزمان انتشار گازهای گلخانه‌ای را کاهش دهد. با این وجود، پیشرفت اندکی در کاهش هزینه‌های این رویکرد حاصل شده است. مهمترین مزیت تثبیت دی‌اکسید کربن توسط میکروجلبک‌ها، رشد سریع و گسترده آن‌هاست. علاوه بر این، سوخت زیستی تولید شده توسط میکروجلبک‌ها بسیار تجزیه‌پذیر بوده و حاوی گوگرد یا مواد سمی نیست.

تحمل غلظت بالای دی‌اکسید کربن موجود در گاز دودکش در بین گونه‌های مختلف میکروجلبک متفاوت است. گروه‌های محدودی از میکروجلبک‌ها از جمله کلرلا sp و  Arthrospira تحمل فوق‌العاده‌ای در برابر غلظت بالای دی‌اکسید کربن از خود نشان داده‌اند. تحت غلظت‌های بالا (10 الی 80 درصد) دی‌اکسید کربن گونه Scenedesmus spp تحمل بیشتری نسبت به کلرلا نشان داده است، در حالی‌که هر دو گونه قادر به رشد در غلظت پایین (10 الی 30 درصد) دی‌اکسید کربن نیز هستند.

میزان تثبیت دی‌اکسید کربن توسط میکروجلبک‌ها ممکن است در گونه‌های مختلف یا حتی سویه‌های جهش‌یافته از همان گونه‌ها متفاوت باشد. ارزیابی پنج میکروجلبک مختلف برای کشت انبوه اختلاف معنی‌داری در میزان تثبیت دی‌اکسید کربن نشان داد.

سیستم‌های کشت میکروجلبک

نوع محصولات نهایی، منبع مواد مغذی، معیارهای کشت (جذب دی‌اکسید کربن، سوخت‌های زیستی و غیره)، مقدار سرمایه و بهره‌برداری و نگهداری، نیروهای محرک اصلی تنوع در سیستم‌های مختلف کشت میکروجلبک‌ها هستند. سیستم‌های کشت میکروجلبک را می‌توان به دو دسته عمده سیستم‌های باز و بسته طبقه‌بندی کرد. ممکن است در برخی موارد این گروه‌ها با هم همپوشانی داشته باشند. در اصل، سیستم‌های باز (مانند حوضچه‌ها، تالاب‌ها و کانال‌های عمیق) معمولاً در فضای باز استفاده می‌شوند. سیستم‌های بسته معمولاً در زیر نور مصنوعی یا خارج از منزل در زیر نور آفتاب قرار دارند و باید شامل لوله‌ها و دیواره‌های ساخته‌شده از مواد شفاف باشند. این سیستم‌های کشت و تولید مقیاس صنعتی برای هر سیستم در جدول 1 مقایسه و خلاصه شده است.

جدول 1: مقایسه سیستم‌های کشت و تولید در مقیاس صنعتی آن‌ها

Application to wastewater treatmentScaleLimitationProspectsProduction system
Possible application to wastewater treatment mentioned

Demonstration

Full

Pilot

Poor light utilization, evaporation losses, diffusion of Co2 to the atmosphere, requirement of large areas of land, limited to few strains of algae, cultures

Easily contaminated

Easier to construct and    clean up

Relatively economical after cultivation

Good for mass cultivation

Open systems
Possible application to wastewater treatment mentioned

Pilot

Bench

High levels of dissolved oxygen, adverse pH and Co2 gradients, fouling, photoinhibition is very common in outdoor tubular photobioreactorsSuitable for outdoor, good biomass productivity, relatively inexpensiveTubular photobioreactor
Possible application to wastewater treatment mentionedBenchTemperature control issues, algal biofilm formation, strain-specific hydrodynamic stress issuesModular design makes it easy to scale up production, low accumulation of dissolved oxygen and high concentration of sunlight per square cmFlat panel photobioreactor
Not mentionedPilotDisposal of used plastic bags may present significant challenge at large scale operationLow cost and good senilityTic bag photobioreactor

سیستم‌های باز

از لحاظ تاریخی، حوضچه‌های باز به‌دلیل هزینه کم ساخت و سهولت کار برای تولید جلبک‌ها در مقیاس وسیع و تجاری استفاده می‌شوند. به‌طور کلی، این سیستم‌ها را می‌توان به سیستم‌های آبی طبیعی یا مصنوعی طبقه‌بندی کرد. در سیستم‌های آبی طبیعی، تولید جلبک در دریاچه‌ها، تالاب‌ها و حوضچه‌ها اتفاق می‌افتد. سیستم‌های کشت مصنوعی در اندازه‌های مختلفی طراحی می‌شوند و قابلیت کنترل محیطی بیشتری را ارائه می‌دهند که شامل استخرهای ساخته شده توسط انسان، مخازن و انواع ظروف هستند.

علاوه بر این با توجه به کاربرد، اشکال، اندازه‌ها و انواع مختلف سیستم‌های باز ابداع شده است. از همه مهم‌تر، سیستم‌های باز از نظر هوادهی و توزیع مواد مغذی در محیط‌ها می‌توانند به‌ استخرهای همزن‌دار و بدون همزن طبقه‌بندی شوند. به‎طور خلاصه، استخرهای بدون همزن برای کنترل اقتصادی‌تر و ساده‌تر هستند، در حالی‌که استخرهای همزن‌دار، هوادهی، نور و توزیع مواد مغذی مناسبی را فراهم می‌کنند که به نوبه خود رشد میکروجلبک‌ها را بهبود می‌بخشد.

سیستم‌های باز کشت میکروجلبک
سیستم‌های باز کشت میکروجلبک

استخرهای بدون همزن

حوضچه‌های بدون همزن با عمق متوسط ​​1.5 متر یا کمتر، ساده‌ترین امکانات برای کشت در سطح متوسط ​​تا بزرگ را فراهم می‌کنند. بیش از 30 تن از جلبک‌های تولیدی در سال (وزن خشک) از حوضچه‌ها و دریاچه‌های بدون همزن در جنوب شرقی آسیا برداشت می‌شود. بر این اساس، تعداد محدودی از گونه‌های میکروجلبک، مانند دونالیلا سالینا وجود دارد که با استفاده از این روش به‌صورت تجاری رشد کرده‌اند.

استخرهای همزن‌دار

متداول‌ترین اشکال استخرهای همزن‌دار، حوضچه‌های جلبک با سرعت بالا (HRAP) و حوضچه‌های مدور است. حوضچه‌های HRAP، همچنین به‌عنوان حوضچه‌های raceway شناخته می‌شوند که باز و کم‌عمق (عمق 15 الی 25 سانتی‌متر) هستند و در آن آب با یک چرخه پره‌دار چرخانده می‌شود. مسیرهای raceway با کانال‌های منفرد یا چند راهه در یک حلقه بسته ساخته می شوند. برخی محققان موفق شده‌اند به غلظتی از زیست‌توده تا 1 گرم وزن خشک بر لیتر و 60 الی 100 میلی‌گرم وزن خشک بر لیتر در روز در استخرهای raceway برسند. استخرهای Raceway به‌طور مرتب برای کشت صنعتی گونه‌های Chlorella spp، Arthrospira platensis، spat Hematococcus و D. salina استفاده می‌شوند. به‌طور کلی، ساخت racewayها در مقایسه با بسیاری از سیستم‌های بسته هنوز ارزان است، با این وجود racewayها به‌دلیل آلودگی جلبک، راندمان ضعیف اختلاط، استفاده ناکارآمد از دی‌اکسید کربن و اثر سایه‌زنی تولید کمی دارند.

در جنوب شرقی آسیا، از حوضچه‌های مدور با محور مرکزی برای تولید Chlorella spp استفاده می‌شود. این حوضچه‌های بتنی معمولاً با عمق 25 الی 30 سانتی‌متر و تا 45 متر قطر ساخته می‌شوند. جلبک‌ها در عمق 20 تا 30 سانتی‌متر از آب غنی از مواد مغذی توسط یک چرخه پره‌دار در حالت تعلیق نگهداری می‌شوند. دی‌اکسید کربن به‌صورت حباب به آب وارد می‌شود تا عملکرد کل زیست‌توده به دلیل کمبود دی‌اکسید کربن محلول در آب افزایش یابد.

سیستم‌های بسته

بسیاری از مشکلات مرتبط با استخرهای روباز می‌توانند در سیستم‌های بسته که به‌عنوان بیوراکتورها نیز شناخته می‌شوند، کاهش یابد و یا از بین برود. به حداقل رساندن تبخیر آب و کاهش گونه‌های آلوده‌کننده مهمترین مزیت سیستم‌های بسته است. در حالی‌که مشکل آلودگی گونه‌ها به‌طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد، فتوبیوراکتورها به‌طور کامل نمی‌توانند از حضور سایر گونه‌های جلبک در جمعیت غالب جلوگیری کنند. اگرچه می‌توان تولید زیست‌توده جلبک را در فتوبیوراکتور به میزان قابل توجهی بهبود بخشید، عمده‌ترین عوامل محدودکننده تجاری‌سازی سیستم‌های بسته نیاز به سرمایه بالا و هزینه‌های ساخت است. تاکنون انواع مختلفی از فتوبیوراکتورها برای تولید جلبک طراحی شده است.

فتوبیوراکتور لوله‌ای

فتوبیوراکتورهای لوله‌ای تنها نوع از سیستم‌های بسته هستند که برای اهداف صنعتی به کار می‌روند. طرح‌های معمول راکتورهای لوله‌ای عمودی، افقی و مارپیچی ساده‌ترین طرح‌ها برای استفاده در مقیاس بالا هستند. در یک فتوبیوراکتور لوله‌ای رایج، جلبک‌ها و محیط رشد به‌طور مداوم از طریق لوله‌ها با استفاده از پمپ هوایی یا پمپ مکانیکی به درون مخزن منتقل می‌شوند.

فتوبیوراکتورهای لوله‌ای در مقیاس صنعتی به‌طور عمده برای رشد طیف گسترده‌ای از جلبک‌ها از جمله Arthrospira، Porphyridium، Chlorella ،Dunaliella Haematococcus ،Tetraselmis و Phaeodact استفاده شده است. فوتوبیواکتورهای لوله‌ای دارای مشکلات جدی از جمله میزان بالای اکسیژن محلول، گرادیان نامطلوب pH و دی‌اکسید کربن هستند.

فتوبیوراکتورهای لوله‌ای
فتوبیوراکتورهای لوله‌ای

فتوبیوراکتور صفحه تخت

شدت بالای نور خورشید بر روی سطح صفحه، کم شدن تجمع اکسیژن محلول و راحتی طراحی راکتور برای مقیاس بالا، از عواملی هستند که باعث می‌شود فتوبیوراکتورهای صفحه تخت برای تولید در مقیاس بزرگ در سیستم‌های داخلی و خارجی استفاده شوند. از مهمترین اشکالات عمده فتوبیوراکتورهای صفحه تخت عدم کنترل دما، تشکیل بیوفیلم‌های جلبکی روی صفحات و پتانسیل استرس هیدرودینامیکی است که می‌تواند تأثیر شدیدی روی انواع خاصی از میکروجلبک‌ها بگذارد.

فتوبیوراکتور پلاستیکی

کیسه‌های بزرگ به قطر تقریباً 0/5 متر و مجهز به سیستم‌های هوادهی به‌عنوان فتوبیوراکتورهایی استفاده می‌شوند که به‌صورت عمودی آویزان می‌شوند و یا در قفس فلزی یا پلاستیکی به‌عنوان محافظ قرار می‌گیرند و در معرض نور مستقیم خورشید قرار می‌گیرند. در این سیستم، کشت جلبک‌ها به‌طور مداوم با هوای پراکنده پمپ شده در قسمت پایین کیسه‌ها مخلوط می‌شوند. نگهداری از این سیستم نیاز به رسیدگی مداوم دارد و کشت جلبک اغلب به دلیل اختلاط ضعیف از بین می‌رود.

برداشت و استخراج زیست‌توده

معمولاً حدود 20 تا 30 درصد از کل هزینه‌های تولید میکروجلبک‌ها مربوط به برداشت زیست‌توده است. مشکلات اصلی در برداشت، غلظت کم زیست‌توده در سیستم کشت حوضچه باز و اندازه کوچک سلول است که باعث می‌شود فرایند جداسازی انرژی زیادی مصرف کند. روش‌های متداول برداشت زیست‌توده میکروجلبک‌ها عبارت‌اند از: انعقاد، لخته‌شدن (یا رسوب‌گذاری)، شناورسازی، سانتریفیوژ، فیلتراسیون غشایی و جداسازی اولتراسونیک.

طی فرایندهای انعقادی و لخته‌سازی، پلیمرها یا نمک‌ها به کشت اضافه می‌شوند تا بتوانند سلول‌های میکروجلبک پراکنده شده را در توده‌های بزرگتر متمرکز کنند، به گونه‌ای که با شناور شدن می‌توان آن‌ها را به‌راحتی از حوضچه‌های باز جدا کرد. عیب این روش هزینه اضافی به‌دلیل تصفیه اضافی مورد نیاز است زیرا منعقدکننده‌ها معمولاً در مرحله بعدی استخراج لیپید برای تولید سوخت‌های زیستی مفید نیستند.

سانتریفیوژ به‌عنوان کارآمدترین روش برای برداشت زیست‌توده با استفاده از نیروهای مکانیکی در نظر گرفته می‌شود، اما کاربرد آن‌ها در مقیاس بزرگ به‌دلیل هزینه‌های انرژی محدود است. سانتریفیوژ می‌تواند مقرون به‌صرفه باشد اما به یک فرایند دو مرحله‌ای نیاز دارد. غلظت معمولی جلبک‌ها در کشت حوضچه باز تقریبا 300 میلی‌گرم در لیتر است. 

به تازگی، جداسازی اولتراسونیک و فرایند انعقاد-لخته‌سازی برای برداشت میکروجلبک‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند. نتایج امیدوارکننده در مقیاس آزمایشگاهی نشان می‌دهد که این روش‌ها در مقایسه با سانتریفیوژ، مؤثر بوده و از مصرف کم انرژی برخوردار هستند، اما هنوز به آزمایشاتی در مقیاس کامل برای ارزیابی هزینه و عملکرد آن‌ها لازم است. پس از برداشت محصول، چالش اصلی بعدی آب‌زدایی زیست‌توده غلیظ است. معمولاً 90 درصد وزن پس از برداشت خمیر میکروجلبک آب است که برای استخراج کارآمد روغن باید وزن آب به زیر 50 درصد کاهش یابد. با گرم کردن زیست‌توده که می‌تواند مقدار زیادی انرژی مصرف کند، آب از بین می‌رود. با این حال، این فرایند اغلب از گرمای ضایعات نیروگاه‌ها برای کاهش هزینه استفاده می‌کند. به حداقل رساندن محتوای آب پس از فرایند برداشت برای کاهش تقاضای انرژی و افزایش استخراج پایین‌دست و راندمان تبدیل سوخت بسیار مهم است.

پتانسیل میکروجلبک‌ها در تصفیه فاضلاب

در نتیجه افزایش جمعیت جهان، افزایش تولید فاضلاب شهری به یکی از چالش‌های زیست‌محیطی تبدیل شده است. پساب‌های شهری قبل از تخلیه در رودخانه‌ها، دریاچه‌ها یا اقیانوس‌ها باید به خوبی در سطح محیط زیست تیمار شوند. تصفیه فاضلاب با استفاده از فرایندهای فیزیکی، بیولوژیکی یا شیمیایی می‌تواند در سه سطح پردازش شود. تیمار اولیه مواد جامد قابل حل را حذف می‌کند که می‌توانند در مراحل پیشرفته درمانی مشکلات عملیاتی ایجاد کنند. درمان ثانویه یک فرایند فیزیکی/بیولوژیکی است که مواد آلی محلول را مصرف می‌کند و مواد مغذی اصلی را به نیترات و ارتوفسفات اکسید می‌کند. مرحله سوم یک فرایند درمانی پیشرفته است که نیترات‌ها، فسفات‌ها و ترکیبات آلی را حذف می‌کند.

در تصفیه فاضلاب شهری، از بین بردن مواد مغذی کلان مانند نیترات و فسفات‌ها یکی از معیارهای اصلی برای تصفیه مرحله سوم است. معمولاً، نیتروژن بیشتر از بین می‌رود و بنابراین به نیتروژن تبدیل می‌شود و به اتمسفر منتقل می‌شود. فسفر عمدتاً با افزودن کاتیون‌هایی مانند کلسیم، آلومینیوم و آهن که پرهزینه هستند، رسوب می‌شود. به‌عنوان یک جایگزین برای تیمار مرحله سوم، هر دو نیتروژن و فسفر را می‌توان با کشت سریع جلبک‌ها حذف کرد. به این ترتیب، نیتروژن و فسفر به‌طور مستقیم توسط میکروجلبک‌ها جذب می‌شوند و در نتیجه زیست‌توده با ارزش جلبک ایجاد می‌شود. این زیست‌توده بیشتر می‌تواند به‌عنوان سوخت زیستی، مواد اولیه یا کود کشاورزی مورد استفاده قرار گیرد. کمپوست زیست‌توده جلبک با زباله‌های سبز (برگ، چمن، پوسته و غیره) به مدت 6 ماه برای از بین بردن عوامل بیماری‌زا موجود در فاضلاب کافی خواهد بود.

تصفیه فاضلاب با میکروجلبک
تصفیه فاضلاب با میکروجلبک

استفاده از سویه‌های میکروجلبک با ویژگی‌های خاص

بسیاری از گونه‌های میکروجلبک قادر به از بین بردن نیتروژن، فسفر، فلزات سنگین، سموم دفع آفات، سموم آلی و معدنی و عوامل بیماری‌زا از فاضلاب‌ها هستند. تعدادی از تحقیقات از کشت موفقیت‌آمیز چندین گونه میکروجلبک مانند کلرلا Scenedesmus ،Phormidium ،Botryococcus ،Chlamydomonas و Arthrospira برای تصفیه فاضلاب خبر داده‌اند که اثربخشی این روش امیدوارکننده است. لازم به ذکر است که کارآیی حذف فلزات سنگین به گونه‌های جلبک بستگی دارد. علاوه بر این، تحمل آلاینده‌های آلی در فاضلاب توسط گونه‌های مختلف، متفاوت است. 

سیستم‌های تصفیه فاضلاب مبتنی بر میکروجلبک

دو شکل از سیستم‌های کشت جلبک که بیشتر برای تصفیه فاضلاب استفاده می‌شود شامل HRAP و استخرهای تثبیت پساب (WSPs) هستند. این حوضچه‌های کم عمق اغلب در آب و هوای معتدل و گرمسیری مورد استفاده قرار می‌گیرند. WSPها مشابه حوضچه اکسیداسیون معمولی هستند که در آن فاضلاب خام با ترکیبی از کشت‌های جلبک و باکتریایی تصفیه می‌شود. باکتری‌ها مواد آلی پیچیده را به ترکیبات ساده‌تر تجزیه می‌کنند و جلبک‌ها اکسیژن لازم برای اجرای فرایندهای باکتریایی هوازی را تأمین می‌کنند. در استخرهای اکسیداسیون معمولی‌، هواسازهای مکانیکی اکسیژن را تأمین می‌کنند. جایگزینی فتوسنتز به‌جای فرایندهای الکترومکانیکی باعث می‌شود WSPها به یک سیستم مقرون به‌صرفه و آسان برای تصفیه پساب خانگی و صنعتی تبدیل شوند. این امر به‌ویژه در مورد تصفیه فاضلاب در کشورهای گرمسیری که اغلب تأمین مستمر برق ندارند قابل توجه است.

تقاضای بیوشیمیایی اکسیژن در سیستم‌های WSP در استخرهای هوازی و بی‌هوازی حذف می‌شود. در حوضچه‌های هوازی، جلبک‌ها اکسیژن تولید می‌کنند که توسط باکتری‌های هوازی برای تجزیه مواد آلی پیچیده استفاده می‌شود. اکسیژن باقی‌مانده در حوضچه بی‌هوازی توسط باکتری‌های هتروتروفیک مصرف می‌شود. 

یک رویکرد کم‌هزینه برای تصفیه فاضلاب و تولید زیست‌توده جلبک استفاده از سیستم HRAP است. این شامل فتوبیوراکتور و استخرهای اکسیداسیون است که میکروجلبک‌ها اکسیژن لازم برای باکتری‌ها را فراهم می‌کنند و به‌ نوبه خود، باکتری‌ها ترکیبات معدنی (به‌عنوان مثال، آمونیوم به نیترات) را به مواد مغذی مورد نیاز برای میکروجلبک‌ها تبدیل می‌کنند. این سیستم در کاهش باکتری‌ها و اکسیژن محلول مؤثر است. نشان داده شده است که گونه‌های Micractinium ،Arthrospira و Scenedesmus در سیستم‌های HRAP به خوبی رشد می‌کنند و در مقایسه با جلبک‌های تک‌سلولی کوچک‌تر مانند کلرلا، برداشت نسبتاً ساده‌ای دارند.

در فاضلاب خانگی سنتی، نسبت‌های کربن به نیتروژن به فسفر 20:8:1 است، در حالی‌که نسبت C:N:P برای جلبک‌ها 50:8:1 است. کربن اضافی مورد نیاز برای فتوسنتز جلبک از دی‌اکسید کربن آزاد، که مهمترین عامل محدودکننده کشت در HRAPها است، تأمین می‌شود. گرچه غلظت بالای دی‌اکسید کربن توسط باکتری‌های موجود در استخرها ایجاد می‌شود، اما سرعت بالای فتوسنتزی می‌تواند منجر به کمبود دی‌اکسید کربن شود. تخمین زده می‌شود که 30 درصد از کل کربن مورد نیاز میکروجلبک‌ها با اضافه کردن دی‌اکسید کربن به این حوضچه‌ها تأمین می‌شود.

ادغام تصفیه‌خانه‌های فاضلاب با فناوری ضبط کربن

یک محیط مناسب برای میکرو‌جلبک‌ها باید مواد مغذی کافی را برای رشد میکروجلبک‌ها فراهم کند. فاضلاب همراه با فناوری اسپری دی‌اکسید کربن در محیط کشت، ایده‌آلی برای طیف گسترده‌ای از جلبک‌ها ایجاد می‌کند. با این حال، در یک سیستم کشت مبتنی بر فاضلاب خانگی، نسبت C:N معمولاً به اندازه کافی برای برآورده کردن نیازهای زیست‌توده جلبک موجود نیست. علاوه بر این، دی‌اکسید کربن اتمسفر نمی‌تواند کربن مورد نیاز را تأمین کند. بنابراین، کربن اضافی می‌تواند از منابع دیگر مانند گاز دودکش‌ها تهیه شود، که حاوی درصد بالایی از دی‌اکسید کربن است. این روش افزودن دی‌اکسید کربن می‌تواند به‌طور مستقیم تولید جلبک را افزایش دهد که به نوبه خود کارایی تصفیه فاضلاب را بهبود می‌بخشد.

در تحقیقات قبلی اظهار شده است که افزودن دی‌اکسید کربن به HRAP که با فاضلاب خانگی تغذیه می‌شود، می‌تواند مواد مغذی را تا سطحی از تیمار مشابه آنچه که توسط فناوری‌های تصفیه مکانیکی حاصل می‌شود حذف کند. علاوه بر این، ترکیب حذف مواد مغذی فاضلاب با جذب دی‌اکسید کربن از گاز دودکش ممکن است یک سیستم مفید و اقتصادی برای محیط زیست و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای فراهم کند. مطالعات بی‌شماری نشان داده‌اند که جلبک‌های رشد یافته در فاضلاب، هنگام افزودن دی‌اکسید کربن به کشت، راندمان فتوسنتزیک بالاتر و بهره‌وری بیشتری دارند. افزودن دی‌اکسید کربن به سیستم‌های تصفیه فاضلاب باعث ایجاد تعادل در اسیدیته کشت می‌شود، بنابراین اثر افزایش pH را خنثی می‌کند و سیستم می‌تواند pH بهینه را در دامنه 7.5 الی 8 حفظ کند.

بهره‌وری انرژی تصفیه فاضلاب مبتنی بر میکروجلبک‌ها

فاضلاب به‌طور بالقوه می‌تواند به کود تبدیل شود. متأسفانه، مقدار قابل توجهی از این کودهای بالقوه به‌عنوان فاضلاب تصفیه‌نشده یا جزئی تصفیه‌شده در سراسر جهان از بین می‌رود. قیمت کودهای مصنوعی کشاورزی مانند اوره، دی‌آمونیوم فسفات و پتاس به ترتیب 420، 480 و 400 دلار در هر تن تخمین زده می‌شود. یکی از فواید کودهای مبتنی بر جلبک‌ها، توانایی آن در حفظ رطوبت در خاک است. بنابراین، توانایی رشد میکروجلبک‌ها در فاضلاب برای تبدیل آلاینده‌ها به زیست‌توده با ارزش از اهمیت اقتصادی برخوردار است. به‌طور کلی هزینه‌های یک سیستم تصفیه فاضلاب مبتنی بر جلبک به مراتب پایین‌تر از هزینه‌های مشابه با استفاده از فناوری‌های معمول مکانیکی و شیمیایی است.

علاوه بر مزایای اقتصادی، تصفیه فاضلاب با میکروجلبک‌ها برای جمع‌آوری دی‌اکسید کربن ضروری است. تثبیت زیست‌محیطی دی‌اکسید کربن مبتنی بر میکروجلبک‌ها نیاز به یک سیستم مقرون به صرفه (به‌عنوان مثال، HRAPs) و یک منبع مغذی کم هزینه (یعنی فاضلاب) دارد.

استفاده از سیستم‌های ترکیبی در تولید سوخت‌های زیستی

تصفیه فاضلاب مبتنی بر HRAP در حال حاضر اقتصادی‌ترین و زیست محیطی‌ترین روش برای تولید زیست‌توده جلبک برای تبدیل به سوخت‌های زیستی است. در این راستا، فناوری‌هایی برای افزایش بهره‌وری از تثبیت دی‌اکسید کربن میکروجلبک با تصفیه فاضلاب ایجاد شده‌اند و منجر به تولید محصولات با ارزش افزوده مانند سوخت‌های زیستی می‌شوند. با تولید زیست‌توده جلبک در تصفیه فاضلاب مبتنی بر HRAP تقریبا 1.8 تن دی‌اکسید کربن می‌تواند از طریق فتوسنتز حذف شود. 

چالش‌های ذاتی برای تولید در مقیاس بالا

یون‌های فلزات سنگین مانند کادمیوم، کروم، روی و یون‌های دیگر و همچنین سموم شیمیایی آلی مانند سورفاکتانت‌ها، هیدروکربن‌ها و بیوکسیدها همه در فاضلاب‌های صنعتی حضور دارند. پساب حاصل از صنایع فرآوری فلز و همچنین نساجی، چرم، دباغی، آبکاری و سایر صنایع دارای مقادیر مختلفی از یون‌های فلزی سمی هستند. به‌دلیل غلظت کم ترکیبات حاوی نیتروژن و فسفر و همچنین مقادیر زیاد سموم، میزان رشد جلبک در فاضلاب‌های مختلف صنعتی نسبت به فاضلاب خانگی کمتر است. بنابراین، پتانسیل کمتری برای تصفیه‌خانه‌های فاضلاب در مقیاس بزرگ وجود دارد که حاوی مقادیر بالای یون‌های فلزی سنگین برای کشت جلبک همزمان با حذف دی‌اکسید کربن است. هنگامی که فاضلاب‌های صنعتی حاوی مقادیر متوسط ​​یون‌های فلزات سنگین و همچنین ترکیبات حاوی نیتروژن و فسفر در غلظت‌های کم باشند، می‌توانند از رشد جلبک پشتیبانی کنند. همان‌طور که قبلاً نیز گفته شد، گونه‌های خاصی از میکروجلبک‌ها قادر به حذف انواع یون‌های فلزی هستند. مهم‌ترین چالش‌هایی که محققان در حل آن مانده‌اند شامل موارد ضبط دی‌اکسید کربن در مقیاس صنعتی با استفاده از گونه‌های میکروجلبک، تحمل انواع گونه‌های جلبک در طیف گسترده و غلظت بالای یون‌های فلزات سنگین در فاضلاب‌های صنعتی و پارامترهای بی‌شماری برای حذف همزمان دی‌اکسید کربن و تصفیه فاضلاب‌های حاوی یون‌های فلزی سنگین بهینه شده است، می‌شود.

نتیجه‌گیری

کشت میکروجلبک یکی از روش‌های کارآمد برای از بین بردن دی‌اکسید کربن به شمار می‌آید و هر سیستم کشت از مزایا و اشکالاتی برخوردار است. بنابراین، انتخاب بهترین روش به هدف، مقیاس، گونه‌های میکروجلبک و هزینه بستگی دارد. با این حال، حوضچه‌های باز از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر از فتوبیوراکتورها هستند. علاوه بر اکسیداسیون زیستی دی‌اکسید کربن، ریزجلبک‌ها در تصفیه فاضلاب بسیار کارآمد هستند. HRAP می‌تواند در مقایسه با فناوری‌های تصفیه فاضلاب الکترومکانیکی با هزینه‌ای بسیار کمتر، تصفیه فاضلاب در سطح سوم را ارائه دهد. در حالی‌که می‌توان از میکروجلبک‌ها به‌طور جداگانه برای هر یک از فرایندهای زیستی دی‌اکسید کربن، تصفیه فاضلاب یا تولید سوخت‌های زیستی استفاده کرد، اما ادغام همه این فرایندها بسیار کارآمدتر خواهد بود. ادغام تثبیت دی‌اکسید کربن مبتنی بر میکروجلبک، تولید سوخت‌های زیستی و تصفیه فاضلاب می‌تواند رویکردهای چند جانبه برای مدیریت چالش‌های مهم زیست‌محیطی در نظر گرفته شود. این یک ابزار سبز و پایدار برای کاهش هزینه‌های تولید دیزل زیستی، کودهای کشاورزی، تصفیه فاضلاب و تصفیه گاز دودکش‌ها است. سرانجام، ممکن است به شیوه‌ای کارآمد باعث کاهش گازهای گلخانه‌ای شود. در آینده، برنامه‌های درمانی مبتنی بر جلبک در مقیاس بزرگ می‌توانند موانع فنی و اقتصادی فعلی تولید سوخت زیستی مبتنی بر میکروجلبک‌ها را به حداقل برسانند.

منبع
Bioprocess Engineering
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نوشته‌های مشابه

پاسخی بگذارید

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

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن
بستن