単純な藻類生物は、収穫して燃料やその他の製品に転換できるバイオマスを発達させます。最近の投稿では、 アラムコが明らかに 彼らは藻類からバイオ原油の第一バッチを生産したと発表した。彼らは他の研究者や企業とともに、廃水や海水の微細藻類から低炭素燃料を生産し、使用する方法を模索している。
廃水と海水微細藻類から低炭素燃料を作る：研究の目的
に 代替液体燃料について詳しく知る 環境に優しく持続可能なエネルギーの製造に使用できる微細藻類。また、エネルギー生産に必要な微細藻類の種類と、 バイオ燃料.
- による Kleinova らによる研究バイオディーゼルは油性微生物から生成されます。ディーゼルや石油を生産するための重要な再生可能な代替品として使用されています。
- 別の デミルバスによる研究 微細藻類だけが、世界的な輸送需要を満たすことができる再生可能なバイオディーゼルの可能性を秘めていることを示唆しています。
微細藻類とは何ですか?
これらは、私たちが呼吸する酸素の半分以上を生成することができる、世界最小の根も葉もない植物です。また、生物活性化合物の宿主でもあります。
微細藻類の特徴
- 一般的に、藻類は 2つのグループに分類される すなわち、真核生物と原核生物です。微細藻類は最も古い生物種です。
- 彼ら 光合成機構を持つ 他の植物のクロロフィルでできたものと似ています。
- 微細藻類は水性懸濁液として培養され、水、栄養素、二酸化炭素をより多く利用できるようになります。
- 分類を定義する要素は、色素の種類、化学組成、細胞壁の成分、形態学的特徴です。
- 彼らは持っています 多くの発生源のCO2を固定する潜在能力 可溶性炭酸塩、大気、工場の廃ガスなど。
微細藻類の種類
- 彼らはすることができます 従属栄養 開発に有機化合物を使用する場合。
- 独立栄養無機化合物から炭素を得ている場合。
- それらは次のような特徴がある 光合成独立栄養 光をエネルギー源として利用するとき。
- 同様に、混合栄養性微細藻類は 光合成 光合成よりも独立栄養性と従属栄養性を組み込んだもの。
微細藻類をバイオ燃料生成に利用する際の問題
藻類をバイオ燃料生産に使用することは有利ではあるものの、処理コストが高額です。また、競争力が低いため、広く商業化される上で大きな障壁となっています。
- 藻類によるバイオ燃料生産産業を確立し、コスト競争力を確保することは、 大きなチャレンジ.
- 毎回 ジョーンズ＆メイフィールド研究2030年までに、総エネルギー需要の約6％がバイオ燃料によって満たされることになります。
- 一部の研究者によると、バイオ燃料生産用の微細藻類には微細藻類由来の脂質が大量に含まれています。次の表にそのデータを示します。
| 微細藻類 | 収量（g/l/日） | 参考文献 | |
| 脂質 | バイオマス | ||
| クロレラピレノイドサ | 39.0 | 0.35 | バイオディーゼル用クロレラピレノイドサ脂質の生産性向上... |
| クロレラ尋常性 | 0.148 | 0.37 | クロレラ菌株の発熱量の増加... |
| クロレラ尋常性 | 0.14 | 0.24 | 発熱量の増加した微細藻類の成長... |
| クロレラ・エマーソニ | 0.122 | 0.36 | 発熱量の増加した微細藻類の成長... |
| クロレラ・エマーソニ | 0.157 | 0.25 | クロレラ菌株の発熱量の増加... |
| クロレラ・ミヌティッシマ | 0.0912 | 0.16 | クロレラ菌株の発熱量の増加... |
| クロレラプロトテコイデス | 1.6-1.7 | 3.6-4.1 | キクイモからのバイオディーゼル生産... |
| クロレラプロトテコイデス | 1.24-4.16 | 2.4-7.3 | 微細藻類クロレラ・プロトテコイデスの高密度発酵... |
| クロレラプロトテコイデス | 0.27-1.06 | 1.93 | 微細藻類からの高品質バイオディーゼル生産... |
| クロレラプロトテコイデス | 0.56 | 0.93 | クロレラピレノイドサを用いた微生物油生産に関する研究... |
| クロレラプロトテコイデス | 0.654 | 1.3 | クロレラ・プロトテコイデスの従属栄養培養... |
| ボツリオコッカス・ブラウンニ | 0.029-0.064 | 0.16 | コレクション株の脂質および炭化水素組成... |
| ナンノクロロプシス sp. | 0.142 | 0.48 | ナンノクロロプシス・オキュラータの脂質蓄積とCO2利用... |
| ナンノクロロプシス sp. | 0.204 | 0.3 | 油脂用微細藻類：菌株の選択、脂質合成の誘導... |
| ネオクロリス オレオアブンダス | 0.0126 | 0.055 | Neochloris oleoabundans によるバイオマスおよび脂質生産の調査... |
| シゾキトリウム・リマシナム | 0.22-0.54 | 0.186-2.0 | ドコサヘキサエン酸の供給源としてのシゾキトリウム・リマシナム SR-21... |
| Scenedesmus 斜位 | 0.27 | 0.15 | バイオディーゼル生産の潜在的供給源としての微細藻類Scenedesmus obliquus... |
調査によると、 巨大な貝は太陽エネルギーをより効率的にすることができる.
バイオ燃料生産に関わるステップ 微細藻類
これには以下が含まれます。 2つの主要なステップ さまざまなサブステップの手順が含まれます。
藻類の栽培
藻類の成長は1日から10日間続き、複数回の収穫が可能です。これらの微生物は乾燥した土地でも成長します。さらに、ある種の 藻類は食用作物の20～30倍も成長できるこの研究では、最も一般的に適用されている方法であるオープンポンド栽培について説明します。
耕作用のオープン池
藻類バイオマスの栽培と収穫には、適切な技術を選択することが重要です。経済的な問題により、工業規模のオープンポンドは設計が簡単なため、現在唯一の選択肢となっています。一般的に、それらは 池や競馬場の形で開発され、拡散によって大気からCO2が集められるこのシステムは、さらに円形池、レースウェイ池、非撹拌開放システムの 3 つのタイプに分類されます。
製品制限
この方法は、 水損失 蒸発によりバイオマス生産量も少ない。さらに、 特定の脆弱な藻類種は繁殖できない この環境では、オープンポンド栽培法は、日光が十分に当たり、水に簡単にアクセスできる場所に最適です。 特に海岸沿い.
閉鎖栽培システム
オープンシステムにはリソース制限があるため、クローズドシステムのPBRが開発されました。 環境と文化メディアの間に直接的な相互作用はないその結果、藻類の栽培と収穫のための環境が比較的安定して信頼できるものになります。
閉鎖系システムでは、さまざまな用途に使用される貴重な製品やファインケミカルが生産されます。バイオ医薬品、化粧品、バイオ燃料、人間の健康サプリメントは、それらから作られています。フラットパネル、垂直チューブ、水平チューブ、撹拌タンクは、閉鎖系栽培方法のタイプです。
製品制限
この システムは少し高価です プロセスパラメータアプローチ、気密性、質量移動が含まれるため、雷システム かなりのエネルギーを必要とする このシステムは非効率的であり、その制限により商業化は困難になっています。
迅速な微細藻類培養のためのナノ添加剤アプローチ
最近、一部の研究者は 微細藻類培養のさまざまな段階でナノ添加剤を適用彼らの焦点は、バイオマスと副産物の開発効率を高めることでした。
- 酵素でコーティングされたナノチューブやナノファイバーなどのナノ材料は、 固定のために使用されるカーボンナノチューブや酸化グラフェンなどの特定の炭素構造は、酵素に安定性と活性をもたらす可能性があります。
- さらに、ナノ粒子は バイオ燃料とバイオマス生産の増加.
- 研究者によると、微細藻類のバイオマスを増やすには、 20-30％ ナノ粒子を応用。
- ガリウムアルミニウムヒ素ベースの LED は藻類培養の規模拡大に使用され、より高いバイオマス生産を実現しています。
- 藻類の培養では成長効率を高めるために光ファイバーも使用され、照明コストも節約されます。
輸送部門におけるバイオ燃料
バイオ燃料は、増大する燃料需要を満たすのに役立つため、ここで重要です。バイオ燃料は化石燃料よりも優れた代替品であり、二酸化炭素排出量が少ないため環境にも優しいです。これにより、温室効果ガス排出量が削減され、気候変動との戦いが少し容易になります。古い藻類堆積物からのガソリンは限られた資源であり、価格が高騰しており、枯渇する可能性があります。
A 研究状態 微細藻類は貴重なバイオ燃料源である。微細藻類は中性脂質を大量に蓄積・合成するため、有利である。さらに、微細藻類は年間を通じて生産が可能で、油糧種子作物と比較して、耕作地ごとに効率的な油の収量を保証する。
研究によると イカ墨のメラニンは持続可能なバイオマス資源としての可能性を示している.
バイオ燃料生産における藻類の重要性：さまざまな研究からの側面
他の陸生植物と比較した微細藻類の利点を証明する研究は数多くあります。
研究#1
ジョーンズ＆メイフィールド研究 微細藻類はさまざまな形態のバイオ燃料の生産に使用できることが示唆されています。たとえば、バイオ水素から微細藻類油を好気性消化してメタンを生成する方法などがあります。
研究#2
その ピエンコス＆ダージン 調査によると、単細胞生物である微細藻類は高速技術で複製でき、急速に変化する株を作り出すことができることが観察された。この研究は、微細藻類が環境に優しく、簡単に栽培できる可能性を示した。さらに、微細藻類の栽培プロセスは廃棄物の流れを減らすことができる。
研究#3
毎回 ピットマンらの研究微細藻類は、単位面積と長さあたりのバイオマス収量が最も高いため、再生可能エネルギー生成で大きな注目を集めています。油分とデンプン含有量が高く、栽培に特別な農地や淡水を必要としません。二酸化炭素と廃水で簡単に栽培できます。
研究#4
による パティルらの研究大型藻類は柔軟性が低く、処理方法が 2 つしかないため、微細藻類の方が大型藻類よりも好まれています。一方、微細藻類は、バイオ燃料、飼料、および高価値の生物活性を生成するプロセスに CO40 と太陽光を使用します。微細藻類が世界の炭素固定の XNUMX% 以上を占め、海洋微細藻類が生産性の大部分を占めていることは注目に値します。
研究#5
別の シンとオルセンによる研究微細藻類バイオマスには、乾燥重量で約 50% の炭素が含まれています。藻類は、枝、葉、根にセルロースが必要ないため、短期間で大量のバイオマスを生産できます。さらに、微細藻類からバイオディーゼルを作るには、収集、抽出、ナノ触媒への変換が簡単に行えるため、効率的なバイオディーゼル生産が可能になります。一方、大型藻類にはさまざまな脂質、炭化水素、複合油が含まれており、プロセスが複雑になります。
以下は、簡略化された説明版です。 世界のエネルギー見通し 2024-2050.
結論
微細藻類は他の陸上作物よりも成長率が高く、脂質含有量が高く、繁殖が早い。単一の戦略では効果的な解決策を提供できないことは明らかである。したがって、微細藻類への依存を確実にするためには、複数のプロセスを組み合わせる必要がある。 エネルギー生産のためのバイオ燃料バイオ燃料処理と油抽出における藻類の有効性を確保することは重要です。これにより、廃水と海水の微細藻類からの低炭素燃料が次善の持続可能な解決策になり得ることがより明確になります。
ソース: 微細藻類からのバイオ燃料生成
