Според учените цианобактериите, присъстващи в пречиствателните станции за отпадъчни води, имат четири пъти по-голяма енергийна производителност от водораслите в лабораторията. Изображение: Chisholm Lab.

биоенергия

Карлос Кироз-Арита от Националната лаборатория в Айдахо, САЩ, разработи нов начин за отглеждане на цианобактерии за биоенергия, като в същото време почиства водата от пречиствателни станции. Както си спомняте в BioEnergy Research, научната общност се заинтересува от производството на биогорива от водорасли, тъй като количеството на водорасловото масло е десет пъти по-голямо от палмовото масло и 131 пъти повече от соевите зърна.

Цианобактериалните цветове задушават водните пътища по света, от устията във Флорида до басейна на река Мисисипи и езерата в Китай.

А токсините, които цианобактериите произвеждат, са вредни за хората, домашните любимци и дивата природа. Тези фотосинтетични организми, известни още като синьо-зелени водорасли, се развиват благодарение на човешките източници на азот и фосфор, включително отпадъчни води от пречиствателни станции и торове, които се измиват във водосборните басейни на фермите.

Но учените отдавна виждат предимство от тази водна заплаха. Те биха могли да осигурят отлично снабдяване с биомаса за биогорива и енергия.

Цианобактерии от канализация

"Цианобактериите имат четири пъти по-голяма енергийна производителност от водораслите в лабораторията", обяснява Quiroz-Arita. "Проблемът е, че отглеждането на такова количество цианобактерии ще изисква много вода и много хранителни вещества".

По този начин този изследовател започва да мисли за цъфтежа на цианобактериите. „Няма смисъл да се използва повече вода и повече торове за производство на биогорива“, предупреждава той. "Ако отглеждаме цианобактерии в пречиствателна станция за отпадъчни води, можем не само да използваме цианобактерии и водорасли за отглеждане на биогорива, но и да намалим растежа на водорасли и цианобактерии надолу по течението.".

Изследователите са работили в пречиствателната станция във Форт Колинс, за да моделират най-добрия подход за отглеждане на цианобактерии за биоенергия от отпадъчни води.

Като цяло отпадъчните води в съвременна пречиствателна станция като тази преминават през няколко различни процеса, преди пречистените отпадъчни води да могат безопасно да бъдат изхвърлени.

Quiroz-Arita застана на мястото в процеса, при който се използва центрофуга за разделяне на твърдите отпадъци от течните отпадъци. Твърдите отпадъци се изсушават и изпращат на сметище. Докато богатите на хранителни вещества течни отпадъци, наречени концентрати, се рециклират обратно в пречиствателната станция, преди да бъдат изхвърлени.

„Пречиствателните станции не могат да освободят фокуса върху околната среда“, казва Quiroz-Arita. „Това би убило всичко. Това, което правят, е да продължат да рециклират центрата обратно в процеса на помпата. Това е процес, който консумира много енергия за почистване на азот и фосфор и в много случаи не е достатъчно, за да се изпълнят критериите за качество на водата ".

Производство на биомаса

На тази стъпка в процеса на пречистване на отпадъчните води операторите на растения биха могли по-добре да контролират концентрациите на хранителни вещества за отглеждане на цианобактерии.

След като центрофугата отдели твърдите вещества от концентрата, тя се изпомпва във фотобиореактор, където цианобактериите се отглеждат с помощта на хранителни вещества и слънчева светлина. Това премахва азота и фосфора от концентрата до нива, съвместими с водата с федерални и държавни стандарти за качество. Цианобактериите се размножават и след това друга центрофуга отделя биомасата.

След това биомасата се прехвърля в друго устройство, което използва микроби, за да превърне биомасата в биогаз, който след това се изгаря за топлина и енергия. Полученият въглероден диоксид се изпомпва обратно във фотобиореактора, за да помогне за фотосинтезата и да намали въглеродния отпечатък.

Тъй като цианобактериите растат най-добре с точното количество хранителни вещества, изследователите започнаха да тестват различни концентрации на концентрат/отпадъчни води. "Открихме най-добрата концентрация на общ азот, центрирана, за да се получи най-високата скорост на растеж и скорост на усвояване на хранителни вещества за този щам цианобактерии", казва Quiroz-Arita.

Намирането на правилната рецепта за получаване на биоенергия във всяка пречиствателна станция зависи от индивидуалните й характеристики. Всяко растение вероятно ще се нуждае от собствен инженерен и биологичен анализ.