تولید سوخت زیستی

بزرگترین منابع سوخت جهان به سرعت و به طور غیرقابل پیش بینی به دلیل نتیجه قابل توجه افزایش جمعیت در بخش انرژی های تجدیدپذیر که عمدتاً با شهرنشینی سریع و صنعتی شدن همراه است، به سرعت در حال کاهش هستند. سوخت های فسیلی منبع اولیه انرژی هستند، اما تجدیدپذیر نیستند. استفاده بی رویه از سوخت های فسیلی منجر به اثرات زیست محیطی، کیفیت پایین هوا و تغییرات آب و هوایی جهانی می شود که بیشتر به عدم تعادل اکولوژیکی و پیامدهای سلامتی کمک می کند. آلودگی، گرم شدن کره زمین و افزایش قیمت نفت منجر به جستجوی منابع انرژی تجدیدپذیر شده است.منابع دریایی، جلبک های دریایی و سیانوباکتری ها منابع جالبی برای سوخت زیستی نسل سوم هستند زیرا می توانند بازدهی بهتری را با ورودی منابع کمتر تولید کنند. جلبک های بزرگ (سبز، قهوه ای و قرمز جلبک دریایی) به عنوان یک منبع تجدیدپذیر قابل دوام و امیدوارکننده برای تولید سوخت های زیستی محبوبیت پیدا می کنند. تاکنون تحقیقات متعددی برای دسترسی به پتانسیل ماکرو جلبک ها برای تولید محصولات زیستی متنوعی مانند سوخت های زیستی انجام شده است. وجود اجزایی مانند کربوهیدرات ها و لیپیدها و کمبود یا کمبود لیگنین، جلبک های بزرگ را به عنوان ماده اولیه برای تولید سوخت های زیستی ایجاد می کند که همگن در پی آن هستند.

جلبک یکی از قدیمیترین اشکال حیات است که در تمام اکوسیستمهای موجود روی کره زمین از اقیانوسها و آب های تازه تا چشمههای آب گرم، برف و یخ و حتی در شن های صحرا وجود دارد.

تاکنون مشخص شده است تولید سوخت زیستی جلبکی به دلیل هزینه های زیاد هنوز قابل رقابت با سوخت های فسیلی نیست. پژوهشگران تلاش می کنند با بهبود رشد ریزجلبک ها و غنی ساختن ذخایر روغنی و کربوهیدراتی آنها، ایجاد تغییرات ژنتیکی، بهبود طراحی زیست واکنش گاه های نوری، توسعه روش های برداشت و خشک کردن، بهبود روش های استخراج لیپید و کربوهیدرات و تولید محصولات جانبی باارزش، سوخت زیستی جلبکی که از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه تر باشد تولید نمایند.

اما مطالعاتی برروی جلبک های بزرگ انجام شده است. یک رویکرد اخیر در افزایش تولید سوخت زیستی از ماکروجلبک ها، تثبیت سلولاز توسط نانوذرات است که می تواند مصرف آنزیم هیدرولیز را به حداقل برساند. همچنین بیوسنتز نانوذرات مغناطیسی در زمینه تولید سوخت زیستی در حال انجام است. جلبک های ماکرو که یک کارخانه نانو زیستی هستند، ظرفیت قابل توجهی در تولید نانوذرات فلزی به دو صورت مرطوب و خشک دارند. تحقیقات قبلی نشان داده است که گرافن نانومواد رسانا می تواند عملکرد AD را با تحریک انتقال مستقیم الکترون بین گونه ای در جوامع پیچیده دریایی بهبود بخشد. در مقابل، گرافن اضافی به مهار میکروبی ناشی از غلظت بالای مقیاس نانو نسبت داده می شود. علیرغم افزایش قابل توجه تولید بیومتان، هزینه بالای گرافن می تواند مانعی برای کاربرد عملی آن باشد.

میکروارگانیسم های جدید، توسعه فناوری برای تحول ژنتیکی و مهندسی متابولیک، و توسعه فرآیند و بهینه سازی برای افزایش عملکرد، همگی باید در اولویت قرار گیرند تا جلبک های بزرگ در آینده مؤثرتر و کارآمدتر شوند. بنابراین، جلبک های کلان می توانند به طور قابل توجهی به اقتصاد کم کربن کمک کنند و به امیدبخش ترین زیست توده در آینده تبدیل شوند.

انتخاب ریزجلبک مناسب، کشت، برداشت، خشک کردن، شکستن دیواره سلولى، استخراج (لیپید یا کربوهیدرات) و تولید سوخت زیستى مراحل تولید سوخت زیستى از ریزجلبک هستند. اتانل زیستى، دیزل زیستى و هیدروژن زیستى سه سوخت زیستى مهم هستند که براى تولید آنها ابتدا باید کربوهیدرات یا لیپید ریزجلبک استخراج شود. تولید سوخت زیستی جلبکى به دلیل هزینه هاى زیاد هنوز اقتصادى نیست و نیاز به یافتن فناوری ها و روش هاى جدید، مناسب و اقتصادى همچنان پابرجاست. پژوهشگران تلاش میکنند با یافتن سویه هاى جدید و بهبود سویه هاى فعلى و غنی ساختن ذخایر روغنی و کربوهیدراتى ریزجلبکها، بهبود طراحى زیست واکنش گاههاى نورى، مدیریت تولید و برداشت، بهبود روش هاى استخراج، تولید مواد جانبى به منظور افزایش ارزش افزوده و استفاده از زیست توده باقىمانده، سوخت زیستی جلبکى که از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشد تولید نمایند.