Перспективи розвитку виробництва біомаси мікроводоростей. Чинники що визначають необхідність створення ефективної технології вирощування біомаси мікроводоростей з метою її переробки в затребувані продукти (біопаливо, білок, продукти харчування і т.д.).
Необхідність і доцільність створення ефективної технології вирощування біомаси мікроводоростей і її переробки визначається низкою ключових чинників:
1 Фактор.
За різними джерелами світові сумарні виявлені і прогнозні запаси традиційної і синтетичної нафти оцінюються від 500 млрд т до 1,3 трл. т
Зростаючий обсяг споживання природних паливних ресурсів (нафти, вугілля, газу), при кінцівки їх запасів ставить завдання попереджувального пошуку нових джерел енергії. Найбільш перспективним є використання відновлюваних екологічно безпечних джерел енергії.
3 Фактор.
Вуглекислий газ (СО2) при інтенсифікації процесу промислового біологічного фотосинтезу в найближчому майбутньому може перетворитися з джерела забруднень в основний постійно поповнюваний ресурс для промислового виробництва біопалива, білка та інших продуктів.
З огляду на виняткову перспективність і важливість вирішення цього завдання, інтенсивні роботи в цьому напрямку ведуть всі розвинені країни і найбільші світові корпорації.
Чому мікроводорості?
Енергія, що отримується при використанні викопного палива (вугілля, нафта, природний газ, торф) була раніше отримана в процесі фотосинтезу і акумульована в ці продукти живою природою.
Фотосинтез - це процес синтезу органічних сполук з неорганічних (вуглекислого газу і води) на світлі за участю фотосинтетичних пігментів.
Це єдиний біологічний процес, який йде зі збільшенням вільної енергії системи.
Раніше в якості перспективних поновлюваних джерел сировини для отримання біопалива розглядалося використання фотосинтетичної біомаси різних культур (кукурудза, пшениця, ятрофа, ріпак, олійна пальма, соняшник, міскантус і т.д.),
Однак цей шлях має серйозні проблеми, так як вимагає значного збільшення посівних площ і споживання прісної води.
Підраховано, що для повного забезпечення потреб тільки США в біопаливі буде потрібно збирати врожаї кукурудзи з полів площею 820 тис. Кв. миль, що можна порівняти з усім Середнім Заходом США. Збільшення світового виробництва біопалива потребують значної трансформації сільського господарства і масштабних вирубок лісів, в тому числі і в басейнах тропічних річок.
Вирубка лісів під посадки «біопаливних культур» веде до зміни клімату і серйозних екологічних проблем.
Але головний фактор, на думку провідних світових вчених, що визначає в довгостроковій перспективі неможливість виробництва біопалива з «наземних паливних культур» в кількостях достатніх для суттєвої заміни нафти обмеженість наявних на планеті ресурсів прісної води.
Найбільш перспективною відновлюваної культурою, яка має найвищою швидкістю фотосинтетичного набору біомаси є мікроводорості. Вони можуть збільшувати кількість біомаси в чотири рази за день, знижувати кількість вуглекислого газу в атмосфері і азоту в стічних водах. Вони мають найефективнішим природним апаратом биоконверсии сонячної енергії
Для виробництва біомаси мікроводоростей є практично невичерпні ресурси у вигляді:
- сонячного світла
- СО2. виділяється в результаті різних процесів
- стічних вод, забруднених вод морів і озер.
При цьому вирішуються питання утилізації надлишків СО2, часткової біологічної очистки стічних вод, не збільшується споживання чистої прісної води і вона не виводиться з природного водооборота, не використовуються орні землі, які не вирубуються ліси, частково відновлюється порушений техногенною діяльністю людини екологічний баланс.
Для отримання 1 кг біомаси мікроводоростей використовується 1,83кг СО2
Як видно з таблиці мікроводорості з енергетичного виходу значно (в десятки разів) перевершують олійних пальму, ріпак, ятрофу і інші культури.
Біопаливо, що отримується з мікроводрослей на думку багатьох світових експертів може стати альтернативою «нафтового» паливу.
При створенні ефективного апаратного забезпечення і технології, використання для вирощування мікроводоростей області, порівнянної з розміром Північного моря, дозволило б генерувати паливо, достатнє для потреб транспорту всієї планети (nzherald.co.nz).
З мікроводоростей можна також отримувати значну кількість інших корисних продуктів: харчової та кормової білок, антиоксиданти, біологічно активні речовини, харчові барвники і т.д. і т.п.
Білок, що отримується з мікроводоростей, може стати альтернативою соєвій білку.
Рівень світового попиту на сою в даний час оцінюється близько 150 млн. Тонн на рік.
Так як. 99% вирощуваних бобів сої генетично модифіковане, а в екологічному кодексі ЄС юридично закріплено, що в продуктах харчування не повинно міститися генетично модифікованих організмів (ГМО), водоростевий білок має великий потенціал успішного виходу на світовий ринок білка як харчового так і кормового.
Потреба в кормовому білку для сільського господарства в Росії оцінюється за різними джерелами в 5млн.-8млн.тонн / рік. Велика частина його закуповується за кордоном.
З одного гектара, використовуваного для вирощування водоростей, в рік отримують стільки ж білка як з 21 гектара соєвих бобів і 49 гектарів кукурудзи.
Таблиця 2: Порівняння врожайності
Мікроводорості мають високу харчову цінність і за вмістом білків і вуглеводів значно перевершують всі кормові культури.
Таблиця 3: Харчова цінність в порівнянні: мікроводорості і соя
Отримання продуктів з мікроводоростей для харчування людини і годування тварин має високу економічну і інвестиційну привабливість.