فناوری زیست‌توده میکروجلبک جهت کاهش انتشار CO۲ در صنعت فولاد

به گزارش می‌متالز، از آن جهت که زیست‌توده طبیعی در دسترس محدود است، برای استفاده پایدار به‌عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر، تولید آن به‌صورت مصنوعی ضروری است. از این منظر، تولید زیست‌توده با استفاده از ریزجلبک‌ها در سال‌های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در مقایسه با گیاهان، ریزجلبک‌ها دارای ویژگی‌های مناسبی برای تولید زیست‌توده هستند که یکی از آن‌ها سرعت رشد بالا است. سرعت رشد ریزجلبک‌ها تا حد زیادی به گونه و سویه آن بستگی دارد؛ به‌طوری‌که ریزجلبک‌های با سرعت رشد بالا، مقدار زیست‌توده را در عرض چند ساعت دو برابر می‌کنند. علاوه بر این، ازآنجاکه برای کشت آن‌ها به خاک نیاز نیست، یکی از مزایای ریزجلبک‌ها این است که کمتر در معرض تضاد با زمین‌های کشاورزی موجود قرار می‌گیرند.

از طرف دیگر کربن موجود در زیست‌توده از CO۲ موجود در جو مشتق شده است که توسط فتوسنتز گیاهان یا جلبک‌ها تثبیت می‌شود. با در نظر گرفتن فرایند تولید زیست‌توده تا مصرف به‌عنوان یک کل، این منبع انرژی، کربن خنثی در نظر گرفته می‌شود، زیرا غلظت CO ۲ در جو تغییر نمی‌کند.

همچنین بیش از ۵۰ درصد وزنی زیست‌توده برخی میکروجلبک‌ها روغن است که این میزان حتی از درصد روغن موجود در گیاه پالم نیز بیشتر است؛ بنابراین از آن‌ها به‌عنوان منابع پایدار جهت تولید سوخت‌های زیستی ازجمله بیودیزل یاد می‌شود.

تولید میکرو جلبک از ضایعات کارخانه فولاد

شرکت نیپون‌استیل (Nippon Steel) در حال توسعه فناوری‌های مختلفی برای کاهش انتشار CO ۲ است که شامل تحقیق در مورد تولید زیست‌توده با استفاده از میکروجلبک‌ها نیز می‌شود. در جدولی که در ادامه آمده است، برخی از آلاینده‌ها و ضایعات کارخانه فولاد و پتانسیل استفاده از آن‌ها در کشت میکروجلبک‌ها آورده شده است.

اگر تولید میکروجلبک در یک کارخانه فولاد عملیاتی شود، چنین فرایندی می‌تواند یک فناوری کاهش گاز CO ۲ مؤثر باشد.

انتخاب سویه میکروجلبک

نتایج مشاهدات میکروسکوپ نوری سویه NS ۰۰۱ C را یکی از سویه‌های مناسب برای کشت و رشد میکروجلبک شناسایی کرده است. سویه NS ۰۰۱ C یک جلبک تک‌سلولی بیضی‌شکل سبز با قطر سلولی تقریباً ۳ تا ۸ میکرومتر است. در نتیجه تجزیه‌وتحلیل توالی ژنتیکی، پیشنهاد شده که این سویه ارتباط نزدیکی با جنس Chlorella یا جنس Parachlorella دارد و می‌تواند یک جنس جدید و سویه جدید باشد.

سرعت رشد زمانی که غلظت نیتروژن آمونیاکی ۲۰ میلی‌گرم در لیتر باشد بیشتر است و با افزایش غلظت آمونیاک به‌تدریج کاهش می‌یابد. ازآنجاکه رشد در غلظت بسیار زیادی از آمونیاک نیز مشاهده می‌شود، سویه NS ۰۰۱ C دارای تحمل کافی آمونیاک برای کاربرد در فاضلاب کک‌سازی است. علاوه بر این، مشخص شد که دارای تحمل نمک نیز هسست که رشد را هم در آب شیرین و هم در آب دریا امکان‌پذیر می‌کند. بر اساس این یافته‌ها، سویه NS ۰۰۱ C به‌عنوان یک‌سویه مناسب در نظر گرفته شده است.

در شکل ۱ جلبک‌ها روی بستر‌های متخلخل در فاز گازی کشت داده می‌شوند. سپس نور از طریق فاز گازی به جلبک‌ها می‌رسد، درحالی‌که آب و مواد مغذی از بستر‌های پرشده با محیط کشت تأمین می‌شود. جلبک‌ها می‌توانند CO ۲ را از فاز گاز بگیرند و O ۲ را به داخل آن تخلیه کنند؛ بنابراین در سال‌های اخیر تولید زیست‌توده میکروجلبکی به‌عنوان یک فناوری برای کاهش انتشار CO ۲ توجه‌ها را به خود جلب کرده است. یک میکروجلبک تک‌سلولی (سویه NS ۰۰۱ C) جداشده از تجهیزات تصفیه فاضلاب در کارخانه فولاد، نرخ رشد بالایی با تحمل آمونیاک زیاد را نشان داده است. در آزمایش‌هایی که در آن، سویه NS ۰۰۱ C به کشت بستر سطحی در مقیاس کوچک اعمال شد، حداکثر بهره‌وری زیست‌توده ۱۵.۴ گرم بر مترمربع در روز بود. با استفاده مؤثر از نور خورشید در سیستم، بهره‌وری زیست‌توده را ۲۰ تا ۳۰ گرم در مترمربع در روز می‌توان تحقق بخشید. کشت بستر سطحی یک تکنیک امیدوارکننده برای دست‌یابی به تولید زیست‌توده بالا در مقیاس بزرگ ریزجلبک‌هاست و باید توسعه یک بیوراکتور در مقیاس بزرگ را مورد مطالعه قرار داد.

منبع: پایگاه خبری - تحلیلی ایراسین