ASSESSMENT OF BIOFUEL PRODUCTION TECHNOLOGIES FROM MICROALGAE AND ORGANIC WASTE
DOI:
https://doi.org/10.18372/2310-5461.54.16753Ключові слова:
мікроводорості, органічні відходи, біопаливо, екологічна безпека, сталий розвитокАнотація
ОЦІНКА ТЕХНОЛОГІЙ ВИРОБНИЦТВА БІОПАЛИВА З МІКРОВОДОРОСТЕЙ ТА ОРГАНІЧНИХ ВІДХОДІВ
На сьоьгоднійшній день, переробка органічних речовин, таких як органічні відходи або мікроводорості, є важливим способом отримання відновлюваних джерел енергії. Для підтримки процвітаючого життя населення надзвичайно важливо знайти відновлювані джерела енергії. Постановка проблеми. В недалекому майбутньому мінеральні та органічні запаси земних надр перестануть задовольняти всезростаючі енергетичні потреби цивілізації. Вже сьогодні з’явилися технології, що дозволяють виробляти органічне паливо на основі багатьох видів рослин. Але вирощування таких культур призводить до виснаження земельних ресурсів. Іншими словами, верхній і тонкий родючий шар гумусу поступово виснажуються, що може вивести з використання мільйони або й мільярди гектарів орних угідь. Тому заміну звичайних наземних культур приходять мікроводорості. Методологія дослідження. Дослідження ґрунтувалось на аналізі теоретичних досліджень та порівнянні різних типів біологічних палив з рослинназемного типу та з мікроводоростей, на економічному, екологічному та соціальному рівнях. Результати та обговорення. Біодизель з мікроводоростей – паливо третього покоління, яке отримують шляхом переробки рослинної сировини. Як відомо, водорості характеризуються високим вмістом жирних кислот, які є основоюдля виробництва біодизелю.Мікроводорості дуже дешева і, одночасно, – високопродуктивна сировина. З одного гектарумікроводоростей отримують в 30 разів більше біопалива, ніж з гектару сої. При цьому біопаливо з водоростей на 5-10% енергоємніше, ніж біодизель з рослинних олій. Крім того, мікроводорості досить швидко ростуть. Наприклад, водорості, що на 80% складаються з речовин, аналогічних за походженням нафті, виростають за 10 днів, тоді як ті ж самі водорості, що на 30% складаються з речовин аналогічних за походженням нафті, виростають лише за 3 дні. Ще одним плюсом використання водоростей можна вважати той факт, що на відміну від вирощування інших видів рослинної сировини, їх немає необхідності підгодовувати і удобрювати – для зростання вони використовують вуглекислий газ (СО2). При цьому чим вище концентрація вуглекислого газу, тим швидше вони культивуються. Таким чином, вирощування мікроводоростей може вирішити відразу декілька проблем: проблему парникового ефекту; проблему зайнятості посівних площ; проблему, пов’язану з дефіцитом традиційних видів палива і багато інших не менш важливих проблем. Висновок. Органічна речовина у вигляді мікроводоростей експериментується як потенційна сировина для виробництва біопалива в поточну епоху завдяки її багатому енергетичному вмісту, підвищеній швидкості росту, недорогим підходам до вирощування, помітній здатності фіксації CO2 та додаванню O2 в навколишнє середовище. Впровадження технології виробництва біопалива з органічних відходів також попереджає про небезпеку, перш за все для людей. Зменшуючи вільні відходи, використання їх як вторинний матеріал і отримання від цього користь. Інтегрована технологія поводження з відходами включає послідовні кроки, які враховують екологічну, економічну та соціальну сфери життя.
Посилання
Bioenergy. URL: https://saee.gov.ua/uk/ae/bioenergy (access date 10.01.2022)
Klimchuk Andrew (2016). Biofuels from seaweed. URL: https://alternative-energy.com.ua/uk/biopalivo-z-morskih-vodorostej/ (access date 10.01.2022)
Shevchuk G.V. (2021). Biofuels with algae as direction development. «Green» economics: current state and prospects. Vol.36. pp. 26-28 http://efm.vsau.org/storage/articles/October2021/wGo20jPv2gIwGDo29O5c.pdf (access date 10.01.2022)
Biodiesel from algae (2018). Energy. URL: https://eenergy.com.ua/baza-znan/biodyzel-z-vodorostej/(access date 10.01.2022)
Emad A Shalaby (2011). Algae as promising organisms for environment and health. Plant Signal Behav. Vol. 6(9). pp. 1338–1350. https://doi.org/10.4161/psb.6.9.16779
Klimchuk Andrew (2016). Biofuels from seaweed. URL: https://alternative-energy.com.ua/uk/biopalivo-z-morskih-vodorostej/(access date 12.01.2022)
Firoz Alam, Saleh Mobin, Harun Chowdhury (2015). Third Generation Biofuel from Algae. Procedia Engineering. Vol. 105. pp. 763-768. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.05.068
Shamanskyi S., Boichenko S., Khrutba V., Barabash O., Shkilniuk I., Yakovlieva A., Topilnyckyi P., & Pavliukh L. (2021). Improving the photobioreactor operation efficiency in the technological scheme of wastewater treatment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6, 10 (114), pp. 6–15. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.248746
Khan M.I., Shin J.H. & Kim J.D (2018). The promising future of microalgae: current status, challenges, and optimization of a sustainable and renewable industry for biofuels, feed, and other products. Microb Cell Fact. Vol. 17 (36) https://doi.org/10.1186/s12934-018-0879
Shevchuk G.V. (2021). Biofuels with algae as direction development «Green» economics: current state and prospects. Vol.36. pp. 29 (access date 11.01.2022)
Sophie Fon Sing, Andreas Isdepsky, Michael A. Borowitzka & Navid Reza Moheimani (2013). Production of biofuels from microalgae. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. Vol. 18. pp.47-72.
Shamansky S.Y., Boychenko S.V., Pavlyukh L.I. (2017). Modeling of mass and lipid productivity of microalgae cultivation in Kyiv region. Energy: economics, technology, ecology. No 4. P. 184–192. DOI: https://doi.org/10.20535/1813-5420.4.2017.127566
Titlova O.O. (2015). Algae as an alternative energy source. URL: https://www.researchgate.net/publication/283553261_VODOROSTI_AK_ALTERNATIVNE_DZERELO_ENERGII (access date 15.01.2022)
How much biofuels are produced in Ukraine and in the world (2018). URL: https://www.slovoidilo.ua/2018/07/03/infografika/suspilstvo/skilky-biopalyva-vyroblyayut-ukrayini-ta-sviti (access date 17.01.2022)
Climatic conditions of the southern regions allow to successfully grow many valuable energy crops, in particular: miscanthus, sea and freshwater algae and amaranth (2018). URL: https://superagronom.com/news/5888-viznacheno-yaki-energetichni-kulturi-pridatni-do-viroschuvannya-na-pivdni-ukrayini (access date 17.01.2022)
Shamanskyi S., Boichenko S., Pavliukh L. (2018). Estimating of microalgae cultivation productivity for biofuel production in Ukraine conditions. Proceedings of the National Aviation University. No 3. Vol.76, pp.67-77. https://doi.org/10.18372/2306-1472.76.13161
Shamansky S. (2018). Estimation of energy and economic efficiency of cultivation of microalgae for biofuel production in Ukraine. Ecological safety. Vol. (25). No. 1. P. 52–60.
Pavliukh L.I., Syrotina I.O. Todorovych O.S. (2020). Strategy of exhaust municipal waste landfill recultivation. Proceedings of the National Aviation University. Vol. 82. No 1. P.64-72. https://doi.org/10.18372/2306-1472.82.14613
Skoruk O.P., Tokarchuk D.M., Vsemirnova V.M. (2011). Prospects of production of third generation of third biofuels Vol. 171-176. pp. 172-173. URL: http://socrates.vsau.org/repository/getfile.php/9529.pdf(access date 20.01.2022)
Gonzalez LE, Diaz GC, Aranda DA, Cruz YR, Fortes MM. (2015). Biodiesel production based in microalgae: a biorefinery approach. Nat Sci. Vol. 7. pp. 358–369. https://doi.org/10.4236/ns.2015.77039
Ramya Ganesan, S.Manigandan, Melvin S.Samuel, Rajasree Shanmuganathan, Kathirvel Brindhadevi, Nguyen Thuy Lan Chi, Pham Anh Duc, Arivalagan Pugazhendhi (2020). A review on prospective production of biofuel from microalgae. Biotechnology Reports. Vol. 27. https://doi.org/10.1016/j.btre.2020.e00509
Skoruk O.P., Tokarchuk D.M., Vsemirnova V.M. (2011). Prospects of production of third generation third biofuels. Vol. 1 (48). pp.171-176. URL:http://socrates.vsau.org/repository/getfile.php/9529.pdf (access date 20.01.2022)
While the Dnieper is "blooming" Kremenchug residents will not be left without gas (2017). URL: https://www.telegraf.in.ua/topnews/10063947-poki-dnpro-cvte-kremenchuzhani-ne-zalishatsya-bez-gazu.html (access date 20.01.2022)
Pavliukh L., Shamanskyi S., Boichenko S. and Jaworski A. (2020). Evaluation of the potential of commercial use of microalgae in the world and in Ukraine. Aircraft Engineering and Aerospace Technology. Vol. ahead-of-print No. ahead-of-print. https://doi.org/10.1108/AEAT-08-2020-0181.
