In cei 60 de ani în diferite laboratoare a dezvoltat o serie de sisteme și dispozitive de cultivare gestionate de mare de microalge fotosintetice în condiții controlate cu stabilizarea automată a condițiilor optime și înregistrarea automată continuă a funcțiilor fiziologice importante ale culturii, deoarece rata de creștere, rata de fotosinteză, nutriției minerale pentru utilizarea biomasei ca sursă de energie.
Cele mai avansate dintre aceste metode este cultivarea algelor în creștere în fluid, în care semnalele derivate din cultura in sine, selectarea automată a făcut să crească celule (recoltare), alimentarea cu mediu nutritiv proaspăt și stabilizarea densitatea optică a culturii. Unul dintre conceptele de acest tip de cultură este prezentată în figură.
Principalul avantaj al acestor metode de cultivare este capacitatea de a efectua o cultivare continuă continuă a algelor, menținând o densitate constantă a suspensiei la valorile optime la care se observă productivitatea maximă a culturilor. În acest scop, s-au dezvoltat reactoare speciale care utilizează surse de lumină puternice și sisteme speciale de distribuție a luminii și ghiduri luminoase, care asigură iluminarea uniformă a celulelor în culturi suficient de dense.
Culturile, în special chlorella, care sunt produse în astfel de plante, reprezintă aproximativ 30-40 g de biomasă uscată cu 1 litru de suspensie pe zi sau 80-100 g cu 1 m2 de suprafață iluminată.
Astfel, în prezent pot fi considerate suficient prelucrate în detaliu în baza fiziologică a cultivării fotosintetice alge microscopice și unele dintre principiile tehnologiei lor de cultivare într-un instalații în aer liber și în vehicule închise.
În prezent, dezvoltarea de metode de cultivare microalge și construcția diferitelor tipuri de dispozitive pentru acest lucru sunt mai multe corporații, variind de la giganți la nivel mondial în sectorul energetic, cum ar fi Chevron, Shell se încheie pe profit De Beers, Nestle pentru care afacerea de energie nu este un miez, precum și companiile de combustibil consumatori Boing , Chysler NextDiesel, etc. Lucrările în curs care vizează reducerea costurilor obținute prin utilizarea biomasei algale pentru cultivarea microalgelor bazine deschise naturale, rezervoare, stații de epurare, centrale electrice cu gaz liber, utilizarea metodelor combinate folosind sisteme deschise și închise pentru a crește.
Sistemele deschise sunt rezervoare deschise, iazuri naturale, iazuri, bazine artificiale în care sunt cultivate microalge. Aceste metode de creștere a microalgelor nu asigură un randament ridicat și o calitate standard a biomasei produse. Procesele nu sunt controlate din punctul de vedere al asigurării condițiilor optime de creștere, depind de factori naturali externi. Există o posibilitate de contaminare a culturii cultivate cu microorganisme sălbatice și patogene.
- suprafețele receptoare de lumină ale bioreactoarelor depășesc și trebuie să fie curățate în mod constant, ceea ce duce la creșterea costurilor și a complexității structurii;
- în aceste modele de amestecuri de bioreactoare este costurile haotice, ineficiente, de energie ridicată pentru organizarea amestecării;
- masa și schimbul de gaze sunt slab controlate;
- când se suflă gaz printr-un lichid, apare o mare spumare, care împiedică crearea condițiilor optime și nu permite utilizarea întregului volum al bioreactorului;
- atunci când se utilizează pompe pentru a asigura circulația lichidului, microalga sunt răniți;
- cu dispunerea orizontală a țevilor de recepție a luminii, ele ocupă suprafețe mari ale pământului.
Raportul Institutului Worldwatch privind biocarburanții indică faptul că designurile bioreactorului dezvoltate în prezent pentru cultivarea algelor sunt ineficiente.
Luați în considerare un dispozitiv pentru cultivarea microalgelor care conțin un bloc fotovoltaic cu tuburi profilate de fund și tuburi de bule amplasate la baza celulei fotocelule. Partea inferioară a fotocelulei este realizată sub forma unei suprafețe ondulate, de-a lungul căreia sunt prevăzute tuburi cu bule, prevăzute cu ajutaje orientate în jos tangențial spre suprafața inferioară.
Aparatul funcționează după cum urmează. O suspensie care conține o soluție de nutrienți și germeni de microalge este turnată în fotobloc și un amestec de gaz-aer care conține 0,5-1% CO2 este trecut prin tuburile de barbotare. Lumina necesară fotosintezei intră în alge prin partea superioară deschisă a fotoblocului de la o sursă externă de iluminare (Soarele sau o sursă artificială). Jetul amestecului de gaz-aer, îmbogățit cu suspensia de CO2, este utilizat simultan pentru amestecarea verticală a lichidului: aranjamentul tuburilor cu bule și forma fundului permit crearea fluxurilor de lichid pe tot parcursul volumului de lucru al mediului de cultivare.
Eficiența scăzută a plantelor nu permite încă inițierea cultivării industriale a microalgelor pentru producerea de energie, adică biomasa este o sursă de energie. Un obstacol semnificativ în acest fel este necesitatea excluderii unor suprafețe mari de teren de la plasarea acestora, ceea ce este aproape imposibil.
cultivarea în masă a rentabilității algelor depinde în mod esențial de dimensiunile și utilizarea biomasei produse trebuie evaluate, în mod evident, în fiecare caz individual. Astfel, metodele de cultivare ridicate alge, in plus fata de cercetare cu scopul de a găsi productivitatea potențială a aparatului fotosintetic plantelor și a altor probleme fiziologice, Biochimie si Genetica celulelor fotosintetice sunt utilizate pentru biosinteza compușilor marcați cu diferiți izotopi ai carbonului (14C, 13C), compuși deyterirovapnyh și în biologie spațiu pentru a crea un sistem ecologic închis de susținere a vieții. productivitatea și stabilitatea sistemelor de flux de cultivare intensivă a chlorella ridicată a permis să efectueze experimente cu testere multimonthly aer regenerarea biologică prin fotosinteză.
Eficiența utilizării biomasei de alge în agricultură rămâne neclară. Biomasa de alge obținută prin cultivare sub cerul deschis este folosită pentru a studia avantajele alimentare ca sursă de proteine și compuși fiziologic activi. Rezultatele sunt contradictorii, ceea ce indică necesitatea continuării activității de cercetare.
În același timp, pe o scară mai largă, dezvoltarea metodelor de cultivare industrială a microalgilor fotosintetice unicelulare este una din modalitățile de a introduce procesul de fotosinteză în producția industrială. Consecințele acestui fenomen al industrializării ciudate a fotosintezei nu pot fi supraestimate.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: