7.2 Біопальне з біомаси водоростей

7.2.1. 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

№ пор.	Організм	Ліпіди, % від сухої маси.
	Chlorella sp.	23...63
	Nannochloris sp.	20...35
	Nannochloropsis sp.	31...68
	Nitzschia sp.	45...47
	Neochloris oleoabundans	35...54
	Schizochytrium sp.	50...77
	Haematococcus pluvialis	25...45
	Dunaliella salina	16...44
	Botryococcus braunii	до 80

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.

Р ис. 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.