Клеменс Постен Како алгите ја поевтинуваат енергијата?
Главна навигација
Групата микро алги е вистинска ризница. Козметичката, прехранбената и хемиската индустрија веќе користат разни метаболички производи. Во иднина, зелените едноклеточни организми треба да служат и како регенеративен извор на енергија. Но, процесите во кои се собираат суровините за биодизел се уште се премногу неекономични за големи индустриски апликации. Како можат да се оптимизираат биореакторите и процесите на берба? Работната група за инженерство на биопроцеси на проф. Клеменс Постен од Технолошкиот институт Карлсруе (КИТ) развива биопроцеси, а тоа вклучува, на пример, разни диети или разредување на светлина.
Микроалгите се едноклеточни организми кои се во состојба да ја претворат сончевата енергија во хемиска енергија. Поттикнати од фотосинтеза, тие произведуваат, на пример, разни полисахариди, протеини и масни киселини кои денес веќе ги користи прехранбената индустрија како адитиви или се користат во аквакултурата како храна за риби. И козметичката индустрија, исто така, сака да се осврне на разнобојната разновидност на метаболички производи во клетката на алгите. Во иднина, алгите ќе служат и како извор на биодизел, бидејќи под одредени услови тие произведуваат високоенергетски масла - и во количини до 50 проценти од сопствената клеточна маса.
Алгата е одржлив извор на енергија затоа што отстранува исто толку CO2 од воздухот колку што се ослободува повторно кога се користи. Во иднина би можеле да има биореактори на огромни области во кои може да се одгледуваат алги. „Оваа визија е реална“, вели проф. Клеменс Постен, раководител на одделот за инженерство на биопроцеси на Институтот за биотехнологија и технологија на храна при Институтот за технологија во Карлсруе (КИТ). „Но, има уште некои пречки што треба да се надминат на патот“.
Очигледно совршени снабдувачи на енергија
Алгите имаат големи предности во однос на изворите на енергија од зеленчук. Тие можат да претворат до пет проценти од сончевата светлосна енергија што ја апсорбираат во хемиска енергија. Семе од репка, пченка и ко. Само управувајте со околу еден процент. Една од причините: само мал дел од растителниот материјал всушност може да спроведе фотосинтеза, структурните елементи како што се стеблата или пука треба да бидат снабдени и да го намалат енергетскиот биланс. Втора голема предност на алгите е фактот дека тие не мора да се одгледуваат за земјоделство. Контејнерите во кои тие се одгледуваат можат да стојат во морето или на неплодна почва. Биотехнологијата на алгите нуди излез од таканаречената дилема на резервоарот. Во принцип, биодизелот може да се добие без да се натпреварува со прехранбената индустрија за вредни површини. Значи, алгите се чини дека се совршени снабдувачи на енергија. Но, додека козметичките и прехранбените компании одгледуваат алги во големи размери во резервоари, енергетската индустрија заостанува. Зошто е тоа така? „Во последниот биланс на состојба, процесите за производство на биодизел од алги се уште се премногу скапи“, вели Постен.
Истражувачите на Клеменс Постен се инженери на процеси. Тие се фокусираат помалку на биолошката страна на биотехнологијата на алгите отколку на аспектот на техничката обработка. Под кои услови алгите растат најбрзо? Како го зголемувате приносот на масла, полисахариди или други интересни супстанции? Како ги намалувате трошоците за енергија, а со тоа и трошоците? За да одговорат на ваквите прашања, истражувачите изградиле разни видови на биореактори околу Пост, во кои тие можат да растат и да собираат алги под контролирани услови. Во основа, биореакторите се резервоари кои можат да се полнат со хранлив медиум и да се исцедат со CO2. Четири поедноставни резервоари со волумен од десет до триесет литри се достапни на компанијата со седиште во Карлсруе за пилот-тестови; истражувачите користат шест помали резервоари со висококвалитетна опрема составена од сензори и LED светилки за детално мерење и моделирање на различни физиолошки процеси.
Подобро излегување на светлина и строга диета
Во кои точки од целокупниот процес има потенцијал за заштеда? Прво на сите, Постен и неговиот тим ги тестираат стапките на раст и приносот на производот на разни природни или генетски модифицирани соеви на алги што им се дадени од партнери за соработка како биотехнологот од алги во Билефелд, проф. Олаф Крузе ќе биде достапен. „Кој вид расте најдобро под кои услови на светлина, а исто така произведува и најголема количина на масла или други молекули?“, Прашува студентот на д-р Роберт Дилшнајдер Тој ги става своите зелени тест предмети на диета со азот или фосфор, и се обидува да го зајакне производството на масла, бидејќи алгите имаат тенденција да ја насочуваат енергијата на сончевата светлина во насобирање на супстанции богати со енергија, ако недостатокот на градежни блокови на протеини им го отежнува производството на протеини. Кои интензитети на светлината и светло-темните обрасци се оптимални? Со цел подобро да ги разбере перформансите на неговите зелени компакти, Дилшнејдер мери и различни физиолошки параметри. Потоа тој ги користи своите откритија за да развие математички модели на физиолошки процеси, кои за возврат овозможуваат предвидувања за однесувањето на алгите под различни услови.
Интегрирани во истражувачки мрежи
Постојат бројни завртки што истражувачите можат да ги свртат за да ги намалат капиталните трошоци на технологијата. На пример, Dillschneider исто така испитува различни процеси на берба. „Може ли трошоците да се минимизираат, на пример, со воведување на процес на полуконтинуирана берба во кој дел од клетките на алгите редовно се обезмастуваат и се заменуваат со свежа хранлива средина?“, Прашува тој Постен и неговата работна група исто така тестираат ефективни материјали за површини на биореактор или процеси за воведување на СО2. Особено гасењето на биореактор е важен фонд за трошоци. Ако, на пример, се формираат меурчиња при директно воведување, се губи голем дел од пневматската енергија. „Во моментов ја тестираме можноста за воведување на СО2 во реакторот преку мембраните“, вели Постен. Точно како функционира ова сè уште е тајна, бидејќи во моментов се чека пријава за патент за постапката.
Сите проекти на Групацијата Постен се интегрирани во национални и меѓународни истражувачки мрежи. Како дел од соработката со биолози, истражувачи на материјали или индустриски партнери од Германија и други земји на ЕУ, истражувачите се сè поблиску до целта алгите да бидат компонента на идниот коктел направен од одржливи извори на енергија. Која е прогнозата со текот на времето? „Мислам дека биотехнологијата на алгите веќе може да покрие значителен процент од енергетскиот буџет за шест до осум години“, вели Постен. Патем, рамнотежата на трошоците за енергија од биоетанол денес не е точно поволна. Политичарите помагаат при субвенции. Алгите веројатно ќе успеат без финансиска инјекција.