Журнал основ возобновляемой энергии и приложений
Открытый доступ

Абстрактный

Методы сбора микроводорослей для промышленного производства биодизеля: критический обзор и сравнительный анализ

Мариам Аль-Хаттаб, Абдель Гали и Амаль Хамуд

Биомасса микроводорослей может быть использована для производства многочисленных продуктов с добавленной стоимостью, таких как биодизель, биоэтанол, биогаз и биоводород, корм для рыб, корм для животных, пищевые добавки для людей и средства по уходу за кожей. Производство продуктов с добавленной стоимостью из биомассы микроводорослей требует выращивания и извлечения биомассы водорослей, а также извлечения и последующей переработки желаемого продукта. Однако основным препятствием для использования биомассы микроводорослей в промышленных масштабах для производства биодизеля и других продуктов с добавленной стоимостью является этап обезвоживания, на который приходится 20–30 % от общих затрат, связанных с производством и переработкой микроводорослей. Целью данного исследования было рассмотреть текущие методы, используемые для сбора и концентрирования микроводорослей, и провести сравнительный анализ для определения наиболее эффективных и экономически выгодных методов обезвоживания для крупномасштабной переработки биомассы микроводорослей. Исследованные методы сбора включали седиментацию, вакуумную фильтрацию, фильтрацию под давлением, фильтрацию с поперечным потоком, центрифугирование с дисковым стеком, декантерную центрифугу, флотацию с дисперсионным воздухом, флотацию с растворенным воздухом, осцилляции жидкости, неорганическую флокуляцию, органическую флокуляцию, автофлокуляцию, биофлокуляцию, электролитическую коагуляцию, электролитическую флокуляцию и электролитическую флотацию. Для оценки этих методов сбора микроводорослей использовались восемь критериев: (a) эффективность обезвоживания (b) стоимость (c) токсичность (d) пригодность для промышленного масштаба (e) время (f) видовая специфичность (g) возможность повторного использования среды и (h) обслуживание. Каждому критерию был присвоен балл от 7 до 15 в зависимости от степени его важности. Более высокие значения были присвоены критериям, которые считались наиболее важными для разработки эффективного и экономичного метода обезвоживания микроводорослей в больших масштабах, тогда как более низкие значения были присвоены критериям, которые считались необходимыми для определения подходящего метода, но считались менее важными. Результаты показали, что из 16 оцененных методов 4 набрали значения 80/100 и выше и были признаны подходящими для сбора микроводорослей в промышленных масштабах. Три из них были физическими методами (дисковая центрифуга (87/100), фильтрация с поперечным потоком (84/100), декантерное центрифугирование (82/100)), а четвертый был методом органической флокуляции (80). Эти методы были признаны подходящими для крупномасштабного использования из-за их эффективности, низких эксплуатационных расходов, пригодности для многочисленных видов, быстроты, минимальных требований к обслуживанию и экологичности. Другие методы были признаны непригодными, поскольку они неэффективны для обезвоживания широкого спектра видов микроводорослей, не подходят для больших объемов, дороги и требуют высокого обслуживания. Хотя каждый из оптимальных методов был признан подходящим для сбора микроводорослей по своим достоинствам, комбинация методов также может быть использована для повышения эффективности извлечения и улучшения экономики.Использование органической флокуляции в качестве начального этапа сбора для концентрирования суспензии водорослей и центрифугирования (или фильтрации) в качестве вторичного этапа обезвоживания сократит время и затраты, связанные с обезвоживанием. Флокуляция позволяет эффективно удалять водоросли из больших объемов жидкой среды, и, таким образом, затраты, связанные с энергоемкими методами центрифугирования и фильтрации (используемыми по отдельности), могут быть снижены за счет использования их в качестве вторичных методов, поскольку меньшие объемы суспензии микроводорослей будут подвергаться вторичной обработке.