Оцінювання продуктивності культивування мікроводоростей для виробництва біопалива в умовах України

Sergii Shamanskyi, Sergii Boichenko, Lesia Pavliukh

Анотація


Мета та задачі. У статті аналізуються перспективи виробництва біопалива третього покоління з біомаси мікроводоростей у погодних умовах типових регіонів України. Метою є моделювання продуктивності біомаси та накопичення ліпідів у водоростях, а також для підрахунку продуктивності при вирощуванні в типових регіонах України. Методи дослідження. Моделюючи вплив погодних умов, особливо сонячного випромінювання, оцінюється можливість досягнення врожайності біомаси на квадратний метр оброблюваних площ у погодних умовах типових регіонів України, визначаючи для неї найбільш перспективні регіони. Результати досліджень. Показані результати розрахунку щомісячної продуктивності вирощування щодо біомаси мікроводоростей у п'яти обраних регіонах України та результати розрахунку річної продуктивності біомаси вирощування та продуктивності накопичених ліпідів у тих же регіонах України. Обговорення. Мікроводорості є перспективним джерелом виробництва біопалива третього та четвертого поколінь. В погодних умовах України можна досягти врожайності понад 10 кг біомаси на квадратний метр оброблених площ. Кількість накопичених ліпідів у цьому випадку може досягати 6,6 кг/м2. Найбільш перспективні регіони для вирощування можна вважати східними регіонами, зокрема, Одесою. Основним ресурсом, який необхідний для обробітку, є вода, основа культурного середовища. Для підвищення екологічної та економічної ефективності вирощування пропонується використовувати муніципальні стічні води як культурне середовище, поєднуючи процеси вирощування та очищення стічних вод від біогенних елементів.

Ключові слова


біогенні елементи; біопаливо третього покоління; евтрофікація; мікроводорості; стічні води

Посилання


Aksenov A. F., Seregin E. P., Yanovskii L. S., and Boichenko S. V. (2013) Modern Paradigm and Prospects of Chemmotology Development // Chemistry and Technology of Fuels and Oils, no.4 (578), pp. 13–20.

Boichenko Sergii (2017) Phenomenological concept of chemmotology // Proceedings of National Aviation University, no. 1, pp. 113–119. doi: 10.18372/2306-1472.70.11431

Boichenko S., Vovk O., Shkilniuk I., Lejda K.(2013) Traditional and alternative jet fuels: problems of quality standardization // Journal of Petroleum & Environmental Biotechnology, vol. 4, Iss. 3. doi: http://dx.doi.org/10.4172/2157-7463.1000146

Iakovlieva A.V, Boichenko S.V., Vovk O. O. (2013) Overview of innovative technologies for aviation fuels production // Journal of Chemistry and chemical technology, vol. 7, no. 3, pp. 305–312.

Kasturi Dutta, Achlesh Daverey, Jih-Gaw Lin (2014) Evolution retrospective for alternative fuels: First to fourth generation // Renewable Energy, vol. 69, pp. 114–122.

Becker E. W. (2007) Micro-algae as a source of protein // Biotechnol. Adv., vol. 25, I. 2, pp. 207–210.

Guedes A. C., Amaro H. M., Malcata F. X. (2011) Microalgae as Sources of Caroteoids // Mar. Drugs, vol. 9, I. 4, pp. 625–644.

Skjànes K., Rebours C., Lindblad P. (2013) Potential for green microalgae to produce hydrogen, pharmaceuticals and other high value products in a combined process // Crit. Rev. Biotechnol, vol. 33, I. 2, pp. 172–215.

Halim R., Danquah M. K., Webley P. A. (2012) Extraction of oil from microalgae for biodiesel production // Biotechnol. Adv., vol. 30, I. 3, pp. 709–732.

Tsoglin L. N., Pronina N. A. (2012) Biotekhnologiya mikrovodoroslei [Biotechnology of microalque]. Moskva, Nauchnyi mir Publ., 182 p. (in Russian)

Chen C. Y., Yeh K. L., Aisyah R., Lee D. J., Chang J. S. (2011) Cultivation, photobioreactor design and harvesting of microalgae for biodiesel production: A critical review // Bioresource Technol., vol. 102, no. 1, pp. 71–81.

Liang Y., Sarkany N., Cui Y. (2009) Biomass and lipid productivities of Chlorella vulgaris under autotrophic, heterotrophic and mixotrophic growth conditions // Biotechnol. Lett., vol. 31, pp. 1043 – 1049.

Sudhakar K., Premalatha M. (2012) Theoretical Assessment of Algal Biomass Potential for Carbon Mitigation and Biofuel Production // Iranical Jornal of Energy and Environment, no. 3, pp. 232–240.

Karta solnechnoi aktivnosti v Ukraine (2018) Available at: http://www.solar-battery.com.ua/karta-solnechnoy-aktivnosti-v-ukraine/

Kharakteristiki solnechnoi radiatsii (2018) Available at: https://studopedia.ru/13_114225_harakteristiki-solnechnoy-radiatsii.html

Teplitsa Ekspert (2018) Available at: http://teplica-exp.ru/tag/osveshhenie/

Abraham M. Asmare, Berhanu A. Demessie, Ganti S. Murthy (2013). Theoretical Estimation the Potential of Algal Biomass for Biofuel Production and Carbon Sequestration in Ethiopoa // International Journal of Renewable Energy Research, vol. 3, no. 3, pp. 560–570.

Sudhakar K., Rajesh M., Premalatha M. A (2012) Mathematical Model to Assess the Potential of Algal Bio-Fuels in India // Energy Sourses. Part A, 34, pp. 1114–1120.

Giuseppe Torzillo, Benjamin Pushparaj, Jiri Masojidek, Avigad Vonshak (2003) Biological Constraints in Algal Biotechnology // Biotechnology and Bioprocess Engineering, no. 8, pp. 338–348.

Hussain K., Nawaz K., Majeed A. Lin F. (2010) Economically Effective Potential of Algae for Biofuel Production // World Applied Sciences Journal, no. 9(11), pp. 1313–1323.

Pooja K., Himabindu V. (2014) Mixotrophic Cultivation of Botryococcus Braunii for Biomass and Lipid Yields with Simultaneous CO2 Sequestration // Journal of Engineering Research and Applications, vol. 4, Issue 10 (Part – 6), pp. 151–156.

Jacovides C. P., Timvios F. S., Papaioannou G., Asimakopoulos D. N., Theofilou C. M. (2004) Ratio of PAR to Broadband Solar Radiation Measured in Cyprus // Agricultural and Forest Meteorology, no.121. – P. 135–140.

Chan-Hee Lee, Hyun-Sik Chae, Seung-Hoon Lee, Han Soon Kim (2015) Growth Characteristics and Lipid Content of three Korean Isolates of Botryococcus Braunii (Trebouxiophyceae) // Ecology and Environment, no. 38 (1), pp. 67–74.

Asma J. Yusoff F. M., Srikanth R. M. (2015) Growth Rate Assessment of High Lipid Producing Microalga Botryococcus braunii in Different Culture Media // Iranian Journal of Fisheries Sciences, no. 14 (2), pp. 436–445.

Khalid A. Al-Hothaly, Aidyn Mouradov, Abdulatif A. Mansur, Brian H. May, Andrew S. Ball, Eric M. Adetutu (2015) The Effect of Media on Biomass and Oil Production in Botryococcus braunii Strains Kossou-4 and Overjuyo-3 // International Journal of Clean Coal and Energy, no. 4, pp. 11–22.

Xu H., Miao X. L., Wu Q. Y. (2006) High Quality Biodisel Production from a Microalga Chlorella Protothecoides by Heterotrophic Growth in Ferments // Journal of Biotechnology, no. 126, pp. 499–507.

Shamansjkyj S. J., Bojchenko M. S., Pavljukh L. I. (2017) Ocinka masovoji ta lipidnoji produktyvnosti kuljtyvuvannja mikrovodorostej v umovakh Kyjivsjkoji oblasti dlja vyrobnyctva biopalyva // Modern methods, innovations and experience of practical application in the field of technical sciences. International research and practice conference, December 27–28, Radom, Republic of Poland, pp. 87-90 (in Ukrainian)

Singh R., Birru R., Sibi G. (2017) Nitrogen Removal Efficiencies of Chlorella Vulgaris from Urban Wastewater for Reduced Eutrophication // Journal of Environmental Protection, no. 8, pp. 1–11.

Manea R. G., Ardelean I. I. (2016) Nitrogen and Phosphorus Removal from Municipal Wastewater Using Cinsortia of Photosynthetic Microorganisms // Scientific Bulletin. Series F. Biotechnologies, vol. XX, pp. 286–292.

Delgadillo-Mirquez L., Lopes F., Taidi B., Pareau D. (2016) Nitrogen and Phosphate Removal from Wastewater with a Mixed Microalgae and Bacteria Culture // Biotechnology Reports, no. 11, pp. 18–26.

Shamanskyi S., Boichenko S. (2016) Development of Environmentally Safe Technological Water Disposal Scheme of Aviation Enterprise // Восточно-европейский журнал передовых технологий, no. 6/10(84), pp. 49–57.

Shamanskii S. I., Boichenko S. V., Matveeva I. V. (2017) Tekhnologicheskie osnovy organizatsii ekologicheski bezopasnogo funktsionirovaniya sistemy vodootvedeniya aviapredpriyatiya // Ekotekhnologii i resursosberezhenie, no. 2, pp. 59-66 (in Russian)

Shamansjkyj S. J., Bojchenko S.V. (2016) Construction Arrangement for Cultivating Microalgae for Motor Fuel Production // Systemy i Środki Transportu Samochodnego. Wybrane Zagadnienia. Monografia nr. 7. Seria: Transport. – Rzeszów: Politechnika Rzeszowska, pp. 181-188.

Lenntech. Phosphorous removal from wastewater (2017) Available at: https://www.lenntech.com/phosphorous-removal.htm

Yagov G. V. (2008) Kontrol' soderzhaniya azota pri ochistke stochnykh vod // Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika, no. 7, pp. 45-52 (in Russian)


Повний текст: PDF

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


ISSN 2306-1472 (Online), ISSN 1813-1166 (Print)

Передплатний індекс 86179

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License.

Ulrich's Periodicals DirectoryIndex CopernicusDOAJSSMРИНЦWorldCatCASEBSCOCrossRefBASEDRIVERНаціональна бібліотека ім. ВернадськогоНауково-технічна бібліотека НАУ