Wiley жаңартылатын энергия
Биоотын және жанама өнімдер өндірісіне арналған микробалдырларды өсіру
жүктеу/скачать 4,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| 7.6 Биоотын және жанама өнімдер өндірісіне арналған микробалдырларды өсіру
Фотохимиялық синтездің көмегімен күн энергиясын жинау табиғаттың керемет жетістіктерінің бірі болып табылады. Микробалдырлар фотосинтез жүргізу және органикалық емес заттарды ұстап алынған энергияны пайдалана отырып қарапайым қантқа айналдыру үшін жеткілікті көміртегі мен жарықтың қорына тәуелді болады. Кез келген жағдайда, олар зат алмасудың бірден көп түрін пайдаланады, яғни гетеротрофты, миксотрофты, фотогетеротрофты және фотоавтотрофты. Олар сондай-ақ өсу жағдайына жауап ретінде метаболизмдік қозғалыстарға ұшырауы мүмкін [19]. Chlorella vulgaris, Haematococcus pluvialis және Arthrospira platensis (Spirulina) типтік мысалдары болып табылады, олардың барлығы фотоавтотрофты, гетеротрофты және миксотрофты жағдайларда өсе алады [20] немесе фотоавтотрофты, гетеротрофты және миксотрофты тұрғыда әрекет ететін Selenastrum capricornutum және Scenedesmus acutus [22]. Фототрофты өсіру кезінде микробалдырлардың түріне байланысты 5−тен 68%−ға дейін өзгеріп тұратын липидтер құрамының айтарлықтай өзгеруі байқалады, бұл ретте қолда бар деректер бойынша липидтердің ең көп өнімділігі Chlorella spp үшін 179 мг L-1 d-1 құрайды [19]. Микробалдырлардың өсу жылдамдығын анықтайтын негізгі факторлар жарық, мінсіз температура, өсу ортасы, аэрация, pH, CO 2 талаптары мен жарық және қараңғылық кезеңдері болып табылады. Микробалдырлардың өсуі үшін қажетті маңызды қоректік заттардың кейбірі NaCl, NaNO 3 , MgSO 4 , CaCl2, KH 2 PO 4 , лимон қышқылы және кейбір микроэлементтер. Әртүрлі микробалдырларды өсіру үшін қатаң бақыланатын зертханалық (жабық фотобиореакторлардан) әдістерден бастап сыртқы су айдындарында (ашық тоғандарда) болжанатын әдістерге дейін өсірудің әртүрлі жүйелерін пайдалану арқылы ауқымды зерттеулер жүргізілді. 115 Қалқаланған фотобиореакторлар оңай ластанатын дақылдар үшін неғұрлым қолайлы, ал ашық жүйелер төтенше өсу жағдайында және pH-і жоғары қоршаған ортада (мысалы, Spirulina) немесе тұзды ортада құтаятын (мысалы, Dunaliella spp.), немесе өте тез өсетін (мысалы, Chlorella spp.) микробалдырлар үшін қолайлы. Ең көп таралған жүйелер кіші тереңдік ірі суқоймаларын, тоғандарды, айналмалы тоғандар мен бұруға арналған арнасы бар суқоймаларды қамтиды [23–25]. Ашық суқоймаларының негізгі артықшылықтарының бірі – жабық жүйелердің көпшілігіне қарағанда, оларды салу және пайдалану оңай [26]. Алайда, ашық суқоймаларының негізгі кедергілер жасушалардың жарықтың нашар тұтынуын, булану шығынын, CO 2 атмосфераға шашырауын, сондай- ақ судың көп мөлшерін, жердің қажеттілігін және биомассаның төмен өнімділігін қамтиды [27]. Микро және макробалдырларды өсіруге арналған тоғандардың жер үсті жүйелері ашық теңіз суында өсірумен салыстырғанда бірқатар артықшылықтарға ие, мысалы, қоректік заттарды қарапайым қолдану және ауа-райының, аурулардың және жыртқыштықтың алдын алу. Бұл ретте, жер үсті жүйелері микро және макробалдырлар үшін арзан қоректік заттар көзі ретінде қалдықтарды қамтамасыз ету үшін балық сияқты басқа түрлердің аквамәдениетімен біріктірілуі мүмкін. Ашық суқоймаларының жүйелері, шын мәнінде, салыстырмалы түрде қымбат емес, ал микробалдырлардың фототрофты өсуіне қойылатын негізгі талаптар атмосфералық CO 2 және тек бірнеше қолжетімді микроэлементтерге (күн сәулесінен басқа) келеді. Осы артықшылықтармен қатар, биоотын нарығына биомассаны беру үшін ашық тоғандары бар жүйелерді қолдану қазіргі заманғы тәжірибемен салыстырғанда айтарлықтай кеңейту үшін тоған салу мен технологиялар шығындарын қысқартуды талап етер еді [28]. Ашық суқоймаларына балама шешім жабық тоғандар (жабық биореакторлар) болып табылады, онда қоршаған ортаны бақылау ашық суқоймаларынан әлдеқайда жақсы. Жабық биореакторлық жүйелер ашық тоғандарға қарағанда қымбатырақ және фотобиореакторларға қарағанда әлдеқайда арзан. Жабық түрдегі фотобиореакторлар электр станциясының жануының газ тәрізді өнімдерін тазарту және/немесе сарқынды сулардан қоректік заттарды жою қасиетіне ие, сонымен қатар жұмысты биодизельдің соңғы құнына қосылған барынша қатаң санитарлық-гигиеналық шараларды сақтай отырып, зарарсыздандырылған жағдайларда орындауды талап етеді. Жабық фотобиореакторлар көп түрлерді өсіруге, оларды басым мөлшерде өсіруге және вегетациялық кезеңді ұзартуға мүмкіндік береді. Әдетте жабық тоғандар спирулинаны өсіру кезінде қолданылады [29]. Екінші жағынан, олар жарық беру мен биомассаның өнімділігін жақсарту үшін жасалған ажыратқыш формалардың көмегімен жарықтың өту жолын оңтайландыруға мүмкіндік береді. Олар реактордың қызмет көрсету аймағының ауданына қарағанда 10 есе жоғары болуы мүмкін үстіңгі бетінің үлкен ауданы бойынша күн сәулесін бөле алады және буланудан құтылуға болады. Бұл микробалдырларды классикалық жерде өсіру мүмкін емес қуаң аудандарда да өсіруге мүмкіндік береді. Жабық фотобиореакторлардың тік реакторлар, жазық пластиналы реакторлар, сақиналы реакторлар, полиэтилен пакеттерінен жасалған құрылғылар және құбырлы реакторлардың әр түрлі нысандары сияқты әртүрлі түрлері бар, олардың барлығы механикалық немесе ауамен көтерілу арқылы араластырылады [30]. Реактордың жоғары құны мен қосалқы энергияға деген қажеттілік тежеуші факторлар болып табылады. Дегенмен, реакторлар саласындағы жалғасып жатқан зерттеулердің келешегі бар деп табылады және арзан және одан да көп энергия тиімді үлгілерге әкеледі [27]. Кәріз жүйесін және сарқынды суларды тазарту станцияларында микробалдырларды өсіру қоршаған ортаға екі есе пайда әкеледі деп күтілуде, өйткені бұл әдіс сарқынды сулардан қоректік заттарды алу және оларды биодизель өндіру мақсатында майларға айналдыру үшін қолданылуы мүмкін, осылайша атмосфераның ластануын төмендетеді [31]. Микробалдырларды өсірудің тағы бір үнемді жолы – теңіз суы (тұзды су). Теңіз суы – бұл микробалдырлардың өсуі үшін қажетті қоректік заттардан тұратын әртүрлі мөлшерде ерітілген, тұрақты құрамы бар тұз ерітіндісі. Теңіз суында 70 – тен астам элемент ерітілген, оның алтауы барлық ерітілген тұздардың > 99%-ын құрайды; олардың барлығы электр зарядталған атомдардың иондары немесе натрий (Na+) атомдарының топтары, хлор (Cl−), магний (Mg 2 +), калий (K+), сульфат (SO 2 -) және кальций (Ca 2 +) түрінде кездеседі [32]. жүктеу/скачать 4,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|