I et par år er der nu forsket og forsøgt med mikroalger til brug ved fremstilling af biobrændstoffer. Disse undersøgelser er baseret på, at mikroalger har flere fordele i forhold til andre traditionelle råvarer, såsom grøntsagsafgrøder eller landbrugsaffald. I øjeblikket bruges disse mikroalger til forskellige formål, såsom i medicinal- eller fødevareindustrien, men deres potentiale som energikilde ser ud til at være meget lovende.
Mikroalger er fotoautotrofe encellede mikroorganismer, der har evnen til at generere energi igennem fotosyntese og syntetisere deres biomolekyler ud fra simple forbindelser som f.eks vand y kuldioxid (CO2). Dette gør mikroalger til et nøgleredskab ikke kun til produktion af biobrændstoffer, men også til reduktion af drivhusgasser, da de optager CO2 under deres vækst.
Hvad er mikroalger, og hvordan virker de?
Mikroalger er encellede fotosyntetiske organismer, der findes i en bred vifte af vandmiljøer. Omkring 30.000 arter er kendt, selvom kun 50 er blevet undersøgt i dybden, og mindre end 10% bruges kommercielt. Dette efterlader et enormt potentiale for forskning for at finde arter med effektive egenskaber til produktion af biobrændstoffer.
Desuden har mikroalger en ekstrem hurtig vækstcyklus. Mens landplanter kan tage måneder at udvikle sig, kan nogle arter af mikroalger fordoble deres masse i løbet af få timer. Dette giver en konkurrencefordel, når det kommer til at producere store mængder biomasse i små rum og på kortere tid, hvilket igen øger rentabiliteten af dens anvendelse.
Fordele ved mikroalger i produktionen af biobrændstoffer
- Overflod og mangfoldighed på planeten: Mikroalger er meget rigelige og mangfoldige. Deres evne til at tilpasse sig forskellige typer miljøer, både akvatiske og terrestriske, giver dem stor fleksibilitet til dyrkning under forskellige forhold. Desuden giver dets brede udvalg af arter mulighed for at vælge dem, der er bedst egnede til hver type biobrændstof.
- Topydelse: Mikroalger er meget mere produktive med hensyn til biomasse end konventionelle afgrøder, der bruges til biobrændstoffer, såsom majs eller sojabønner. De producerer op til 100 gange mere biomasse pr. arealenhed, hvilket giver sig udslag i en større mængde biobrændstof pr. hektar.
- De konkurrerer ikke med fødevareafgrøder: I modsætning til andre plantekilder til biobrændstoffer, kræver mikroalger ikke frugtbar afgrødejord for at vokse. De kan udvikle sig i spildevand, saltvand eller endda på arealer, der ikke er egnet til landbrug, hvilket minimerer indvirkningen på fødevaresikkerheden.
- Brug af CO2 og lavere miljøbelastning: Mikroalger forbruger store mængder CO2 under deres vækst. Dette gavner ikke kun fotosynteseprocessen, men hjælper også med at reducere koncentrationen af denne gas i atmosfæren, hvilket bidrager til kampen mod klimaændringer.
- Fremstilling af flere forbindelser: Mikroalger er i stand til at producere lipider til biodiesel, kulhydrater til bioethanol og proteiner, der kan bruges som mad eller kosttilskud. Også sekundære produkter med applikationer i den farmaceutiske og kosmetiske industri kan fås fra dets biomasse.
Produktion af biobrændstoffer fra mikroalger
Der er forskellige typer biobrændstoffer, der kan fremstilles af mikroalger, hver med særlige egenskaber, der gør dem ideelle til forskellige typer anvendelser. Blandt de mest almindelige biobrændstoffer er biodiesel, The bioethanol, The biogas og biobrint. Hver af disse brændstoffer er opnået fra forskellige komponenter af mikroalger, såsom lipider og kulhydrater.
Biodiesel fra mikroalger
El biodiesel Det er et af de mest kendte biobrændstoffer og fås hovedsageligt fra de lipider (fedtstoffer), som mikroalger opbevarer indeni. For at producere det udvindes lipider fra algeceller og gennemgår efterfølgende en kemisk proces kendt som transesterificering, som omdanner dem til methylestere, hovedbestanddelen af biodiesel.
Ekstraktionsprocessen er dyr, men forskningen i nye lipidekstraktionsteknikker og udviklingen af mikroalger beriget med fedtsyrer går hurtigt fremad. Desuden er visse fremskridt i behandlingen af algebiomasse til at producere biobrændstof har muliggjort større effektivitet i at skaffe biodiesel, hovedsageligt gennem teknikker som f.eks hydrotermisk likvefaktion (HTL), som behandler våd biomasse ved højt tryk og temperatur.
Bioethanol fra mikroalger
El bioethanol Det opnås gennem fermentering af kulhydrater lagret i mikroalger. Efter forbehandling af biomassen for at adskille sukkerarter, bruges gær og bakterier til at omdanne disse kulhydrater til ethanol. Selvom processen ligner den, der bruges til majs eller sukkerrør, har mikroalger den fordel, at de ikke kræver store arealer eller gødning, og de konkurrerer ikke med afgrøder beregnet til konsum.
Biogas fra mikroalger
El biogas Det er et andet af de biobrændstoffer, der kan fremstilles ved hjælp af mikroalger. Gennem en proces med anaerob fordøjelse nedbrydes de kulhydrater og lipider, der er til stede i alger, i fravær af ilt for at generere metan og kuldioxid. Denne biogas kan bruges på samme måde som naturgas, hvilket muliggør produktion af elektricitet eller anvendelse i varmesystemer.
Biobrændstoffer i industri og transport
Ud over produktionen af elektricitet fra biogas har biobrændstoffer opnået fra mikroalger nøgleanvendelser i sektorer som transport og luftfart. I øjeblikket undersøges biodiesel fremstillet af mikroalger som et levedygtigt alternativ til brændstoffer i kommerciel luftfart, som er en af de sværeste sektorer at dekarbonisere. Han biokerosen afledt af mikroalger kunne være en levedygtig løsning til at reducere CO2-emissionerne i denne sektor.
Ansøgninger bliver også undersøgt i produktion af biopolymerer, som er biologisk nedbrydeligt plast, der er genereret af biprodukter såsom glycerol opnået under lipid-transesterificeringsprocessen. Dette kan tilføje yderligere økonomisk værdi til produktionen af mikroalger, hvilket gør dem mere konkurrencedygtige med andre råmaterialer, der bruges til biobrændstoffer.
Produktionsomkostninger er fortsat den største hindring for massekommercialisering af biobrændstof fra mikroalger, men videnskabelige og teknologiske fremskridt tyder på en lovende fremtid for denne industri. Efterhånden som effektiviteten i dyrknings- og udvindingsprocessen forbedres, og biobrændstofraffineringsteknologier perfektioneres, er der ingen tvivl om, at mikroalger vil positionere sig selv som en af de vigtigste kilder til vedvarende energi i verden.
Sammenfattende er mikroalger ikke kun lovende med hensyn til biobrændstofproduktion, men tilbyder også en bæredygtig løsning til at afbøde energi- og miljøproblemerne i vores samfund. Dens evne til at tilpasse sig forskellige miljøer, dens høje produktive ydeevne og dens potentiale til at absorbere CO2 gør mikroalger til en fremragende mulighed i jagten på rene og levedygtige energialternativer.