De câțiva ani, se fac cercetări și experimente cu microalge pentru utilizare la fabricarea biocombustibili. Aceste investigații se bazează pe faptul că microalgele au mai multe avantaje față de alte materii prime tradiționale, precum culturile de legume sau deșeurile agricole. În prezent, aceste microalge sunt folosite în diverse scopuri, cum ar fi în industria farmaceutică sau alimentară, dar potențialul lor ca sursă de energie pare a fi foarte promițător.
Microalgele sunt microorganisme unicelulare fotoautotrofe care au capacitatea de a genera energie prin fotosinteză și sintetizează biomoleculele lor din compuși simpli precum apă y dioxid de carbon (CO2). Acest lucru face din microalge un instrument cheie nu numai pentru producerea de biocombustibili, ci și pentru reducerea gazelor cu efect de seră, deoarece absorb CO2 în timpul creșterii lor.
Ce sunt microalgele și cum funcționează?
Microalgele sunt organisme fotosintetice unicelulare prezente într-o mare varietate de medii acvatice. Sunt cunoscute aproximativ 30.000 de specii, deși doar 50 au fost studiate în profunzime și mai puțin de 10% sunt folosite comercial. Acest lucru lasă un spațiu enorm pentru cercetare pentru a găsi specii cu caracteristici eficiente pentru producerea de biocombustibili.
În plus, microalgele au un ciclu de creștere extrem de rapid. În timp ce plantele terestre pot dura luni pentru a se dezvolta, unele specii de microalge își pot dubla masa în câteva ore. Aceasta oferă un avantaj competitiv atunci când vine vorba de a produce cantități mari de biomasă în spații mici și într-un timp mai scurt, ceea ce la rândul său crește profitabilitatea utilizării acesteia.
Avantajele microalgelor în producția de biocombustibili
- Abundența și diversitatea pe planetă: Microalgele sunt foarte abundente și diverse. Capacitatea lor de a se adapta la diferite tipuri de medii, atât acvatice, cât și terestre, le oferă o mare flexibilitate pentru cultivare în diferite condiții. În plus, gama sa largă de specii permite selectarea celor mai potrivite pentru fiecare tip de biocombustibil.
- Performanță de top: Microalgele sunt mult mai productive din punct de vedere al biomasei decât culturile convenționale utilizate pentru biocombustibili, cum ar fi porumbul sau soia. Acestea produc de până la 100 de ori mai multă biomasă pe unitate de suprafață, ceea ce se traduce printr-o cantitate mai mare de biocombustibil la hectar.
- Nu concurează cu culturile alimentare: Spre deosebire de alte surse vegetale de biocombustibili, microalgele nu au nevoie de terenuri agricole fertile pentru a crește. Acestea se pot dezvolta în apele uzate, saline sau chiar pe terenuri necorespunzătoare agriculturii, minimizând impactul asupra securității alimentare.
- Utilizarea CO2 și impact redus asupra mediului: Microalgele consumă cantități mari de CO2 în timpul creșterii lor. Acest lucru nu numai că aduce beneficii procesului de fotosinteză, dar ajută și la reducerea concentrației acestui gaz în atmosferă, contribuind la lupta împotriva schimbărilor climatice.
- Producția de compuși multipli: Microalgele sunt capabile să producă lipide pentru biodiesel, carbohidrați pentru bioetanol și proteine care pot fi folosite ca hrană sau supliment. De asemenea, din biomasa acesteia pot fi obținute produse secundare cu aplicații în industria farmaceutică și cosmetică.
Producția de biocombustibili din microalge
Există diferite tipuri de biocombustibili care pot fi produși din microalge, fiecare având caracteristici particulare care îi fac ideali pentru diferite tipuri de utilizări. Printre cei mai des întâlniți biocombustibili se numără biodiesel, bioetanol, biogaz și biohidrogen. Fiecare dintre acești combustibili este obținut din diferite componente ale microalgelor, cum ar fi lipidele și carbohidrații.
Biodiesel din microalge
El biodiesel Este unul dintre cei mai cunoscuți biocombustibili și se obține în principal din lipidele (grăsimile) pe care microalgele le depozitează în interior. Pentru a-l produce, lipidele sunt extrase din celulele de alge și, ulterior, sunt supuse unui proces chimic cunoscut sub numele de transesterificare, care le transformă în esteri metilici, componenta principală a biodieselului.
Procesul de extracție este costisitor, dar cercetarea în noi tehnici de extracție a lipidelor și dezvoltarea microalgelor îmbogățite cu acizi grași avansează rapid. În plus, anumite progrese în tratarea biomasei de alge pentru a produce biocombustibil au permis o eficiență mai mare în obținerea biodieselului, în principal prin tehnici precum lichefiere hidrotermală (HTL), care tratează biomasa umedă la presiune și temperatură ridicată.
Bioetanol din microalge
El bioetanol Se obține prin fermentarea carbohidraților stocați în microalge. După pretratarea biomasei pentru a separa zaharurile, drojdiile și bacteriile sunt folosite pentru a transforma acești carbohidrați în etanol. Deși procedeul este similar cu cel folosit pentru porumb sau trestie de zahăr, microalgele au avantajul că nu necesită suprafețe mari de pământ sau îngrășăminte și nu concurează cu culturile destinate consumului uman.
Biogaz din microalge
El biogaz Este un alt biocombustibil care poate fi produs folosind microalge. Printr-un proces de digestie anaerobă, carbohidrații și lipidele prezente în alge sunt descompuse în absența oxigenului pentru a genera metan și dioxid de carbon. Acest biogaz poate fi folosit în același mod ca și gazul natural, permițând generarea de energie electrică sau utilizarea în sistemele de încălzire.
Biocombustibili în industrie și transport
Pe lângă producerea de energie electrică din biogaz, biocombustibilii obținuți din microalge au aplicații cheie în sectoare precum transportul și aviația. În prezent, biodieselul produs din microalge este investigat ca alternativă viabilă pentru combustibili în aviația comercială, care este unul dintre sectoarele cele mai dificil de decarbonizat. El biokerosen derivate din microalge ar putea fi o soluție viabilă pentru reducerea emisiilor de CO2 în acest sector.
Aplicațiile sunt, de asemenea, studiate în producerea de biopolimeri, care sunt materiale plastice biodegradabile generate din produse secundare precum glicerolul obținut în timpul procesului de transesterificare a lipidelor. Acest lucru ar putea adăuga o valoare economică suplimentară producției de microalge, făcându-le mai competitive cu alte materii prime utilizate pentru biocombustibili.
Costurile de producție continuă să fie principalul obstacol în calea comercializării în masă a biocombustibilului din microalge, dar progresele științifice și tehnologice sugerează un viitor promițător pentru această industrie. Pe măsură ce eficiența în procesul de cultivare și extracție se îmbunătățește, iar tehnologiile de rafinare a biocombustibililor sunt perfecționate, nu există nicio îndoială că microalgele se vor poziționa ca una dintre principalele surse de energie regenerabilă din lume.
Pe scurt, microalgele nu numai că sunt promițătoare în ceea ce privește producția de biocombustibili, dar oferă și o soluție durabilă pentru a atenua problemele energetice și de mediu ale societății noastre. Capacitatea sa de a se adapta la diferite medii, performanțele sale productive ridicate și potențialul său de a absorbi CO2 fac din microalge o opțiune excelentă în căutarea unor alternative energetice curate și viabile.