Możliwości wykorzystania glonów z biomasy zeutrofizowanych zbiorników wodnych jako surowca do produkcji biopaliw

• Autorzy: Bień J. , Zabochnicka-Świątek M. , Sławik L.

Warianty tytułu

EN

The possibilities of using algae from the eutrophic water biomass for biofuel production

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stan wód powierzchniowych ulega ciągłemu pogorszeniu. Jednym z jego przejawów jest eutrofizacja. Wskutek eutrofizacji dochodzi do wzrostu liczebności glonów w biomasie zbiornika wodnego. Glony powodują zanieczyszczenie wód, a wyrzucane na brzeg zbiornika wodnego traktowane są jako odpad. Odpad ten mógłby być wykorzystany jako surowiec do produkcji biopaliw, w tym biogazu, bioetanolu i biodiesla. Zakwity wód są zjawiskiem okresowym, pojawiającym się w miesiącach letnich. W związku z czym, aby zapewnić ciągłość pozyskiwania energii z biomasy, konieczne jest prowadzenie hodowli w zbiornikach sztucznych otwartych lub fotobioreaktorach (PBR). W artykule został dokonany przegląd literatury dotyczącej procesu eutrofizacji oraz glonów jako biomasy wodnej powstałej w zeutrofizowanych zbiornikach wodnych. Ponadto zostały zestawione metody zbioru glonów, ich hodowli i możliwości ich wykorzystania jako surowca do produkcji biopaliw.

EN

Surface waters are increasingly contaminated with biogenic elements. One of the concequences is eutrophication. Eutrophication can lead to an accelerated growth of phytoplankton. The result will very often be an increase in phytoplankton biomass and a subsequent reduction in the amount of light reaching the water reservoir floor. Biomass may be converted to a variety of fuel forms including hydrogen, biodiesel, ethanol, methanol, and methane. Water blooms are a phenomenon that appears periodically in the summer months. Because of that, to ensure continuity of energy production from biomass is necessary to conduct culture in open ponds or photobioreactors (PBR). Both macro- and microalgae could play an important role in the current world economy. Microalgae have been extensively studied so far, as they can grow both in fresh- and salty-waters. Aquatic biomass shows a higher growth-rate than terrestrial plants. Various methods of algae cultivation as well as their collection and preparation were discussed in the article.

Słowa kluczowe

PL

eutrofizacja; biomasa; biopaliwa

EN

eutrophication; algae; algal waste; biofuels

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 13, nr 3
• Strony: 197--209
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz.

Twórcy

autor

Bień J.

autor

Zabochnicka-Świątek M.

autor

Sławik L.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii i Ochrony Środowiska, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa,

Bibliografia

• [1] Krzemieniewski M., Zieliński M., Dębowski M., Biomasa wodna jako źródło energii odnawialnej, Czysta Energia 2007, 12, 18-19.
• [2] Kuczera M., Eutrofizacja - techniczne sposoby zapobiegania i rekultywacji zbiorników, wodnych, Ekopartner 2008, 5(199), 24-25.
• [3] Gałczyński Ł., Eulrofizacja wód - problem cywilizacji. Gaz, Woda, Technika Sanitarna 2008, 12, 34-37.
• [4] Andersen J.H., Aigars J., Calussen U., Hajansson B., Karup H., Laamanen M ., Łysiak-Pastuszak E., Martin G ., Nausch G ., Development of tools for assessment of eutrophication in the Baltic Sea, Baltic Sea Environment Proceedings No. 104, HELCOM 2006, 7-11.
• [5] Bonsdorff E., Rönnberg C., Aarnio K ., Some ecological properties in relation to eutrophication in the Baltic Sea. Hydrobiologia 2002. 475/476. 371-377.
• [6] Kuligowski K. Tonderski A ., Wojcik M., Biogaz z alg - szanse i zagrożenia, Konferencja -Międzynarodowe Spotkanie Klastrów Ekoenergetycznych, Gdansk 2010.
• [7] Antoni D., Zverlov V., Schwarz W.H., Biofuels from microbes, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2007, 77(1), 23-35.
• [8] Chisti Y., Biodiesel from microalgae, Biotechnol. Adv. 2007, 25(3), 294-306.
• [9] Powell N ., Shilton A.N ., Pratt S., Chisti Y ., Factors influencing luxury uptake of phosphorus by microalgae in waste stabilization ponds. Environ. Sci. Technol. 2008, 42(16), 5958-5962.
• [10] Łysiak-Pastuszak E., Drgas N. and Piątkowska Z., Eutrophication in the Polish coastal zone: the past, present status and future scenarios. Marine Pollution Bulletin 2004, 49, 186-195.
• [11] Kowalewska G., Phytoplankton blooms - a'fever'of the Baltic ecosystem, Oceanologia 1999, 41(2), 265-275.
• [12] Filipkowska A., Lubecki L., Szymczak-Żyła M ., Łotocka M ., Kowalewska G ., Factors affecting the occurrence of algae on the Sopot beach (Baltic Sea), Oceanologia 1999, 51(2), 233-262.
• [13] Harel A., Macro Algae as Source of Biomass for Bio-Ethanot 2009.
• [14] http://www.ceva.fr/fre/S-INFORMER/SCIENCES-TECHNIQUES/Algues-Alimentaires/Fiches-Techniques-par-Espece/FT-Ulva-sp
• [15] Netka S., Biogaz z glonów morskich, Środowisko 2010, 7(415).
• [16] Levin G.V ., Clendenning J.R ., Gibor A., Bogar F.D., Harvesting of algae by froth flotation, Applied Microbiology 1962, 10, 169-175.
• [17] http://www.oilgae.coni/algae/har/fil/fil.html
• [18] Nanopatents and Innovations, Siemens: Algae for biogas easily harvested using micrometer magnetite, http://nanopatentsandinnovations.blogspot.eom/2009/11/siemens-algae-for-biogas-easily.html
• [19] http://www.oilgae.com/algae/riar/ma/ma.html
• [20] Clarens A.F., Ressurreccion E.P ., White M.A., Colosi L.M., Environmental life cycle comparison of algae to other bioenergy feedstocks, Environ. Sci.Technol. 2010, 44, 1813-1819.
• [21] Molina Grima E., Acien Fernandez, Garcia Camacho V., Chisti Y., Photobioreactors: light regime, mass transfer, and scale up, J. Biotechnol. 1999. 70, 231-247.
• [22] Sanchez Miron A., Contreras Gomez A ., Garcia Camacho F., Molina Grima E., Chisti Y., Comparative evaluation of compact photobioreactors for large - scale monoculture of microalgae, J. Biotechnol. 1999, 70, 249-270.
• [23] Chisti Y., Biodiesel from microalgae, Biotechnol. Adv. 2007, 25, 294-306.
• [24] Molina Grima E., Acien Fernandez, Garcia Camacho F., Chisti Y., Photobioreactors: light regime, mass transfer, and scaleup, J. Biotechnol, 1999, 70, 231-247.
• [25] Pulz. O., Photobioreactors production systems for phototrophic microorganisms, Appl. Microbal. Biotechnol. 2001, 57, 287-293.
• [26] Aresta M., Dibenedetto A ., Tommasi I ., Energy from macroalgae, Fuel Chemistry Division Preprints 2003, 48(1), 260.
• [27] Mosier N., Wyman Ch., Dale B., Elander R., Lee Y.Y., Holtzapple M., Ladisch M., Features of promising technologies for pretreatment of lignocellulosic biomass, Biores. Technol. 2005, 96. 673-686.
• [28] Sa'nchez O'.J., Cardona C.A., Trends in biotechnological production of fuel ethanol from different feedstocks, Biores. Technol. 2008, 99, 5270-5295.
• [29] Dien B.S., Cotta M.A., Jeffries T.W., Bacteria engineered for fuel ethanol production; current status, Appl. Microbiol. Biolechnol. 2003, 63, 258-266.
• [30] Jeffries T.W., Jin Y.-S., Metabolic engineering for improved fermentation of pentoses by yeasts, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2004, 63, 495-509.
• [31] Vergara-Fernández A., Vargas G., Alarcón N., Velasco A., Evaluation of marine algae as a source of biogas in a twostage anaerobic reactor system. Biomass Bioenerg., 32, 338-344, 2008.
• [32] Chynoweth D.P., Owens J.M., Legrand R., Renewable methane from anaerobic digestion of biomass, Renewable Energy 2001, 22(1-3), 1-8.
• [33] Demirbas A., Potential applications of renewable energy sources, biomass combustion problems in boiler power systems and combustion related environmental issues, Prog. Energ. Combust 2005, 31(2), 171-192.
• [34] Gunaseelan V.N., Anaerobic digestion of biomass for methane production: a review, Biomass Bioenerg. 1997, 13(1-2), 83-114,
• [35] Fukuda H., Kondo A., Noda H., Biodiesel fuel production by transestryfication of oils, J.Biosci. Bioeng. 2001, 92, 405-416.
• [36] Meher L.C., Vidya Sagar D., Naik S.N., Technical aspects of biodiesel production by transestryfication - a review, Renew. Sustain. Energy Rev. 2006, 10, 248-268.
• [37] Sharma R., Chisti Y., Banerjee U.C., Production, purification, characterization and applications of lipases, Biolechnol. Adv. 2001, 19, 627-662.
• [38] Huang G., Chen F., Wei D., Zhang X., Chen G., Biodiesel production by microalgal biotechnology, Applied Energy 2010, 87, 1, January 38-46.