Можливості застосування та переваги використання мікроводоростей для виробництва біодизелю.

Водорості – найдинамічніші рослини в світі, можуть подвоювати свою массу кілька разів на день. Містять рекордну кількість олій (до 80%), чому немає аналогів у рослинному світі. Питомий вміст олії та енергії (середній вміст енергії олії культур складала 35,5 кДж / г). Вміст ліпідів в клітинах більшості водоростей коливається від 20 до 50% (табл. 7.1.), але у деяких видів може досягати до 80% від сухої маси.

Таблиця 7.1

Вміст ліпідів у біомасі представників різних родів мікроводоростей

Отже, з вуглекислоти з фотосинтетичною ефективністю 5...10% при мінімальних витратах води, на землі, не придатній для використання в сільськогосподарських цілях, можна отримати або біопаливо, або сировину для хімічної промисловості.

Переваги водоростей:

1. Нехарчова біомаса, її використання для виробництва палив не становлять загрози продовольчій безпеці.

2. Ростуть в 20...30 разів швидше наземних рослин (деякі види можуть подвоювати свою масу кілька разів на добу).

3. Проводять в 15...100 разів більше олії з гектара, ніж альтернативні рапс, пальмова олія, соя або ятрофа.

4. Відсутність твердої оболонки і, практична відсутність лігніну, робить їх переробку в рідкі палива більш простою та ефективною, ніж переробка біомаси з будь-якого наземної сировини.

5. Виробництво і використання біопалива не вимагає зміни законодавства, як у випадку з етанолом.

6. Ростуть в прісній, солоній воді або промислових стоках, де використовуються для їх очищення.

7. Можна вирощувати промислово в біореакторах або фотобіореакторах, освітлюваних штучними джерелом світла, або у відкритих резервуарах на «бросових» грунтах, включаючи пустелі.

8. Фотобіореактори вбудовуються в технологічні лінії вже існуючих промислових підприємств (ТЕЦ, нафтохімічні виробництва, цементні заводи).

9. Зменшують емісію вуглекислого газу (поглинають до 90% СО2 з виділенням кисню).

7.2.2 Технологічні особливості процесу виробництва біодизелю з використанням мікроводоростей.Необхідне обладнання для вирощування мікроводоростей досить просте в технічному оформленні та екслуатації (рис. 7.1, 7.2). Установка для вирощування біомаси водоростей являє собою повністю автоматизовану систему фотобіореакторів, що працюють у напівбезперервному режимі; вона являє собою замкнуту систему, де контролюються всі параметри росту культури мікроводоростей.

Рис. 7.1. Біореактори для вирощування мікроводоростей: а – відкритого типу; б – трубчастий біореактор

Категорії фотобіореакторів:

• трубчасті реактори(горизонтальний, вертикальний);

• плоска панель реакторів;

• вертикальні колонки реакторів;

• BUBBLE-реактори;

• фотобіореактори з мішалкою;

• біореактори з іммобілізованими клітинами.

Рис. 7.2. Фото біореактора для продукування мікроводоростей ВАТ «Біодизельдніпро»

Компанія Green Star Products розробила гібридну систему вирощування водоростей у ставках (Hybrid Algae Production System). Звичайні водорості живуть за температури води близько 30°С, Chlorella vulgaris zx-13 виживає при температурі близько 44°С. Chlorella vulgaris zx-13 також продемонстрували високу стійкість до підвищеного вмісту солей у воді. Для вирощування цих водоростей необхідна певна територія. З цією метою можливо використовувати землі, які не придатні для вирощування харчових сільгоспкультур.

Для одержання ліпідної фракції здійснюють руйнування клітинних оболонок мікроводорості Chlorella в апараті, що створює вихрове електромагнітне поле з феромагнітними частинками, які хаотично рухаються і впливають на сировину. Піддають отриману суспензію біомаси екстракції органічним розчинником (нефрас-С 2-70/85, хлороформ, чотирихлористий вуглець) з накладенням імпульсно-кавітаційного впливу в роторному імпульсно-кавітаційному апараті. Даний пособ дозволяє отримати ліпідну фракцію з біомаси мікроводоростей з високим виходом (90%) і використовувати її надалі як сировину для біодизельного палива. Знежирена біомаса містить суміш залишків оболонок і клітинного білка в легкозасвоюваній формі, яку можна використовувати як кормову добавку.