Журнал основ возобновляемой энергии и приложений
Открытый доступ

Абстрактный

Методы предварительной обработки при экстракции масла из микроводорослей: критический обзор и сравнительный анализ

Мариам Аль-Хаттаб и Абдель Гали

Биомасса микроводорослей может быть использована для производства многочисленных продуктов с добавленной стоимостью, таких как биодизель, биоэтанол, биогаз, 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 восстановления биомассы водорослей, экстракции и последующей переработки желаемого продукта. Одним из основных препятствий для использования биомассы микроводорослей в промышленных масштабах для производства биодизеля является высокая стоимость переработки. Повышение эффективности восстановления липидов из биомассы микроводорослей приведет к большему выходу продукта (биодизеля). Таким образом, целью данного исследования было рассмотреть текущие методы, используемые для предварительной обработки микроводорослей, и провести сравнительный анализ для определения наиболее экономически эффективного метода для крупномасштабного использования. Эффективность исследованных методов предварительной обработки оценивалась на основе: (a) эффективности разрушения клеточной стенки, (b) стоимости, (c) токсичности, (d) пригодности для крупномасштабного использования, (e) времени, (f) возможности повторного использования и (g) обслуживания. Различные методы обработки включали механические методы (сосуд для встряхивания и мельницы с перемешиванием бисера, а также ультразвуковую обработку в роге и ванне), термические методы (паровой взрыв, сублимационная сушка и автоклав), электромагнитное излучение (микроволновая) и биологическую обработку (ферментативная). Результаты показали, что из 9 исследованных методов обработки микроводорослей подходящими были механические, термические и электромагнитные методы излучения. Этими методами были ультразвуковая обработка в ванне (81), паровой взрыв (93) и микроволновое излучение (87). Метод предварительной обработки микроводорослей с помощью микроволн является быстрым, эффективным для разрушения клеточной стенки, нетоксичным, может использоваться для больших объемов, и среда может быть использована повторно, но, тем не менее, он страдает от высоких затрат на обслуживание. Техника обработки ультразвуком в ванне эффективна для разрушения клеточной стенки, нетоксична, быстрая техника с минимальными требованиями к обслуживанию, но страдает от высоких затрат и трудностей в масштабировании для промышленного использования. Предварительная обработка паровым взрывом эффективна для разрушения клеточной стенки микроводорослей, высвобождая внутриклеточные компоненты, быстрая, многоразовая, относительно недорогая, экологически чистая и многоразовая, но специфична для вида. В целом, отрицательные аспекты этих трех методов перевешиваются их эффективностью, быстротой и относительно низкой стоимостью по сравнению с другими методами предварительной обработки. Другие методы механической экстракции страдают от высоких эксплуатационных расходов, длительного времени обработки, высоких затрат на обслуживание и сложности масштабирования. Методы сублимационной сушки и автоклавирования были признаны неподходящими методами предварительной обработки микроводорослей из-за высоких затрат, сложности масштабирования и длительного времени обработки. Методы биологической предварительной обработки были признаны неподходящими из-за высоких затрат, связанных с приобретением ферментов, сложности восстановления/разделения после обработки, длительного времени обработки и высокого обслуживания, необходимого для высокой эффективности.