REVIEW PAPER
Microalgae – cultivation and application of biomass as a source of energy: a review
More details
Hide details
1
Institute of Agrophysics PAS, 20-290 Lublin, ul. Doświadczalna 4, 20-290 Lublin, Poland
Publication date: 2022-03-21
Acta Agroph. 2012, 2(AAM002 -), 1-108
KEYWORDS
ABSTRACT
Obecna trudna sytuacja energetyczna na świecie zmusza naukowców do poszukiwania alternatywnych, odnawialnych źródeł energii. Biomasa roślinna jest substratem, który można wykorzystać w sposób wszechstronny, z którego można wyprodukować wiele różnych rodzajów paliw. Począwszy od oleju rzepakowego używanego jako komponent biodiesel’a, skrobię kukurydzianą do produkcji etanolu, skończywszy na roślinach typowo celulozowych np. wierzba energetyczna, które mogą służyć do spalenia bezpośredniego. Uprawa roślin energetycznych nie jest jednak na tyle wydajna, aby zaspokoić światowe potrzeby energetyczne, a ponadto stanowi konkurencję dla upraw żywieniowych i paszowych. Składa się na to m.in. mała efektywność fotosyntetyczna, umiejscowienie wartościowych substancji tylko w niektórych organach rośliny oraz powolny wzrost i plonowanie jedynie raz, dwa razy do roku. Mikroalgi są to autotroficzne organizmy jednokomórkowe, które swą fizjologią przypominają rośliny. Posiadają one jednak wiele pozytywnych cech, które kwalifikują je jako potencjalne niezwykle wydajne źródło biomasy. Mikroalgi mają bardzo wysoką efektywność fotosyntetyczną, co przekłada się na szybką produkcję biomasy. W sprzyjających warunkach podziały komórkowe przeprowadzane są nawet co kilka godzin, przy czym wymagania środowiskowe tych organizmów są stosunkowo niewielkie. Do hodowli można z powodzeniem wykorzystywać ścieki komunalne oraz gazy spalinowe, co dodatkowo korzystnie wpływa na środowisko. Niektóre gatunki mikroalg, w odpowiednich warunkach, gromadzą duże ilości tłuszczu w komórkach, który ma odpowiedni profil kwasów tłuszczowych do produkcji biodiesel’a. Biomasę alg można także poddać przetworzeniu na inne paliwa, np. bioetanol czy biogaz. W opracowaniu zawarto podstawowe informacje na temat budowy i fizjologii mikroalg, a także opisano zagadnienia związane z hodowlą na cele energetyczne. Wyróżniono gatunki mikroalg, które przejawiają korzystne cechy w hodowli, przedstawiono rodzaje urządzeń hodowlanych, metody hodowli oraz czynniki wpływające na efektywność hodowli. Ponadto omówiono podstawowe metody separacji biomasy z płynnego środowiska, produkty, które można uzyskać po przetworzeniu biomasy oraz przedstawiono przykładowe zestawienie ekonomiczne produkcji alg na cele energetyczne.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Mikroglony – hodowla i wykorzystanie biomasy na cele energetyczne
biomasa, mikroglony, biopaliwa, hodowla glonów, konwersja biomasy
World’s energy demand has been constantly increasing for decades. Yet, fossil fuels stock, which we use the most extensively, will probably be depleted soon. Moreover, combustion of these conventional fuels leads to excessive carbon dioxide emission. This process causes a multitude of unfavorable consequences for Earth’s climate and biosphere. That is why the scientists have been searching for alternative fuel sources for years. These fuels have to meet some requirements, and general goal is that they must be neutral to the natural environment, truly clean and “green”. One of the possibilities of obtaining friendly energy is biomass processing. Nowadays, a few species of energy plants (e.g. rapeseed, soybean, corn) are used for this purpose. However, traditional cultivation productivity is poor and insufficient and also it occupies the land that would preferably be destined for food and feed production. Algae are potentially a much more efficient source of biomass than all energy plants. They are simple plant-like, photoautotrophic organisms, predominantly single-celled. These so-called microalgae have the ability to grow and divide very fast. In optimal conditions, their cell cycle could last only a few hours. This means that biomass increase is extremely rapid. Cultivation can be supplied with exhaust gases and wastewater, because algae absorbs great amounts of carbon dioxide and nutrients. Some species of microalgae accumulate large amounts of lipids, when treated by nitrogen-starving conditions. Composition of fatty acids is often appropriate for biodiesel production. Biofuels that we can obtain from algal biomass include: bioethanol, methane, hydrogen and more. This review presents fundamentals about morphology, anatomy, physiology and biochemistry of microalgae as well as describes basic information about the cultivation. It characterises some species which could be suitable for energy production, the cultivation devices, methods of cultivation and harvesting and also products that can be obtained from the biomass of microalgae. In the end, there is the balance sheet for the production of microalgae for energy purposes.