του Γεώργιου Ζακυνθινού, καθηγητή στο Τμήμα Δημόσιας και Κοινοτικής Υγείας του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής
Τα μικροφύκη είναι μία από τις πιο αποτελεσματικές ανανεώσιμες πηγές παραγωγής ενέργειας. Μπορούν να αναπτυχθούν με υψηλούς ρυθμούς και είναι ικανά να παράγουν λάδι κατά τη διάρκεια του έτους. Η βιομάζα μικροφυκών προτάθηκε για πρώτη φορά ως πρώτη ύλη για την παραγωγή βιοκαυσίμων και έλαβε πρώιμη προσοχή για εμπορική εφαρμογή.
Τα μικροφύκη αναμένεται να είναι ζωτικής σημασίας πρώτη ύλη για αμινοξέα, βιταμίνες και παραγωγή πολύτιμων υποπροϊόντων. Η καλλιέργεια είναι γνωστό ότι είναι η πιο επικερδής επιχείρηση στη βιοτεχνολογική βιομηχανία. Πρόκειται για μια οδό λιγότερο σπατάλη, περιβαλλοντικά καθαρή, που εξοικονομεί ενέργεια και πόρους. Η παραγωγή βιοντίζελ από λιπίδια φυκών είναι μη τοξική και εξαιρετικά βιοδιασπώμενη.
Η μετατροπή της βιομάζας σε βιοκαύσιμο μπορεί να επιτευχθεί με διάφορες μεθόδους, που ταξινομούνται ευρέως σε θερμικές, χημικές και βιοχημικές, εκτός από τον μεγάλο αριθμό διαφορετικών παραγόντων για αποσύνθεση και υδρόλυση. Μπορούμε να λάβουμε τη χαμηλού κόστους παραγωγή ενέργειας από την επεξεργασία των λυμάτων χρησιμοποιώντας μικροφύκη.
Ελκυστικά χαρακτηριστικά για βιοκαύσιμο
Τα μικροφύκη (άλγη) έχουν γίνει η πιο πρόσφατη εφικτή πηγή που στοχεύει στην παραγωγή βιοκαυσίμων, καθώς παρουσιάζουν αρκετά ελκυστικά χαρακτηριστικά.
Η παραγωγικότητα πετρελαίου των μικροφυκών είναι μεγαλύτερη σε σύγκριση με τις συμβατικές καλλιέργειες. Η περιεκτικότητά τους σε λάδι, που κυμαινόταν από 20% έως 50%, είναι μεγαλύτερη από άλλους ανταγωνιστές.
Τα μικροφύκη αποδίδουν 15-300 φορές περισσότερο λάδι για την παραγωγή βιοντίζελ από τις παραδοσιακές καλλιέργειες σε έκταση, ενώ τα μικροφύκη μπορούν να πολλαπλασιαστούν με ρυθμό έως και 50 φορές ταχύτερο από εκείνον της ταχύτερα αναπτυσσόμενης χερσαίας καλλιέργειας.
Μπορούν να ολοκληρώσουν τον κύκλο ανάπτυξής τους σε λίγες μέρες, με διαδικασία φωτοσύνθεσης που μετατρέπει την ηλιακή ενέργεια σε χημική ενέργεια. Έχουν υψηλότερη απόδοση μετατροπής φωτονίων, περίπου 3%-8%, έναντι 0,5% για τα χερσαία φυτά. Τα μικροφύκη δεν ανταγωνίζονται για γη με καλλιέργειες τροφίμων, αναπτύσσονται σε γλυκό νερό, θαλασσινό νερό, λύματα ή μη καλλιεργήσιμες εκτάσεις και μπορούν να καλλιεργηθούν σχεδόν οπουδήποτε.
Ως εκ τούτου, έχουν ελάχιστες περιβαλλοντικές επιπτώσεις, είναι άρα μια εναλλακτική τροφοδοσία καυσίμου που θα μπορούσε να αποφύγει τη σύγκρουση καυσίμων και τροφίμων. Σε σύγκριση με άλλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως η ηλιακή, η γεωθερμική, η αιολική, η παλιρροϊκή ενέργεια κ.λπ., τα φύκια είναι πιο ελεγχόμενα και σταθερά για την παραγωγή ενέργειας σε σύγκριση με τη βιομάζα που βασίζεται στην ξηρά. Η αλγοκαλλιέργεια έχει τη δυνατότητα να παράγει μεγαλύτερες ποσότητες βιοκαυσίμων χωρίς χρήση καλού νερού ή εύφορη γης.
Υψηλής αξίας μικροφύκη και προϊόντα καλλιεργούνται εμπορικά τόσο σε κλειστούς φωτοβιοαντιδραστήρες (PBRs), όσο και σε ανοιχτές λιμνούλες ιπποδρομιών, αν και πάνω από το 90% της τρέχουσας παραγωγής προέρχεται από ανοιχτούς αγωγούς.
Φυσικά, οι φωτοαντιδραστήρες έχουν αρκετά πλεονεκτήματα έναντι των ανοιχτών λιμνών ως σύστημα καλλιέργειας.
Ωστόσο, μια ανοιχτή λίμνη είναι πολύ φθηνότερη. Τα μικροφύκη που χρησιμοποιούνται στην καλλιέργεια είναι μικροσκοπικά μονοκύτταρα και έχουν τη δυνατότητα να παράγουν μεγάλες ποσότητες λιπιδίων (40%-50% w/w πετρελαίου) κατάλληλα για παραγωγή βιοντίζελ.
Χρησιμοποιώντας το ηλιακό φως, το διοξείδιο του άνθρακα και τα θρεπτικά συστατικά μόνα τους, τα φύκια μπορούν να δημιουργήσουν και να συσσωρεύσουν μεγάλες ποσότητες ουδέτερων λιπιδίων, υδατανθράκων και άλλων πολύτιμων παραπροϊόντων.
Εξωπραγματικές αποδόσεις
Μελέτες δείχνουν ότι τα φύκια θα μπορούσαν να αποδώσουν έως και 38.000 λίτρα/στρέμμα (περίπου 340.000 λίτρα/ha) βιοκαυσίμων ετησίως, ενώ το καλαμπόκι θα απέδιδε μόνο 180 λίτρα/στρέμμα (περίπου 1.800 λίτρα/ha) ετησίως και οι πιθανές αποδόσεις βιοντίζελ που προέρχονται από φύκια κυμαίνονται από 5.000 έως 100.000 λίτρα/ha. Τα μικροφύκη μπορούν επίσης να παράγουν έως και το 60% της βιομάζας τους με τη μορφή λαδιού ή υδατανθράκων, από τα οποία μπορούν να ληφθούν βιοκαύσιμα και πολλά άλλα βιομηχανικά σημαντικά προϊόντα.
Οι εκπομπές CO2 από τη βιομηχανική μονάδα είναι το κύριο θρεπτικό συστατικό για την ανάπτυξη μικροφυκών. Αυτό παρέχει την ευκαιρία στα φύκια να μετατρέψουν τους ρύπους σε λιπίδια. Είναι μια ελκυστική πρόταση για τη δέσμευση καυσαερίων των ντιζελομηχανών που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα, αφού μηδενίζουν την εκπομπή CO2 άλλων καυσαερίων.
Τα μικροφύκη μπορούν να αποτελέσουν μια βιώσιμη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας για το βιοντίζελ, ώστε να ξεπεραστούν οι περιορισμοί των βιοκαυσίμων πρώτης και δεύτερης γενιάς. Η παραγωγή βιοντίζελ με χρήση μικροφυκών είναι ελκυστική από πολλές απόψεις και είναι η πιο προφανής επιλογή.
Εφαρμογές
✱ Είναι μια ελκυστική πρόταση για τη δέσμευση καυσαερίων των ντιζελομηχανών που παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα, αφού μηδενίζουν την εκπομπή CO2 άλλων καυσαερίων (περίπτωση ΔΕΗ και λοιπών παρόχων).
✱ Οι καλλιέργειες των άλγεων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να ενισχύσουν την τροφή και να καταπολεμήσουν τον υποσιτισμό, επειδή είναι πλούσια σε βιταμίνες, μέταλλα και πρωτεΐνες.
✱ Θα μπορούσαν να συμβάλουν στην αποφυγή της αποψίλωσης, επειδή μπορούν να αντικαταστήσουν τις πρωτεΐνες σόγιας στις ζωοτροφές.
✱ Είναι μια βιώσιμη, πράσινη καλλιέργεια, επειδή μπορεί να αναπτυχθεί σχεδόν οπουδήποτε στον πλανήτη και να διπλασιαστεί σε μέγεθος μέσα σε μια μέρα.
✱ Θα μπορούσαν να βελτιώσουν την ποιότητα του αέρα και να μειώσει τα αέρια θερμοκηπίου, επειδή απορροφά το διοξείδιο του άνθρακα και το μετατρέπει σε οξυγόνο.
✱ Θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον καθαρισμό των βιομηχανικών λυμάτων και την πρόληψη των επιβλαβών εκροών, επειδή μπορεί να αναπτυχθεί ακόμη και σε μολυσμένο νερό.
✱ Στο Εργαστήριο Τροφοθρεπτικών Προϊόντων και Λειτουργικών Τροφίμων του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής έχουμε αναπτύξει και μεθοδολογίες καλλιέργειας και παραγωγής τροφοφαρμάκων και λιπιδίων.
