تولید میکرو جلبک روشی نوین جهت مدیریت آلاینده های صنعت فولاد

کربن موجود در زیست توده از CO۲ موجود در جو مشتق شده است که توسط فتوسنتز گیاهان یا جلبک ها تثبیت می شود. با در نظر گرفتن فرآیند تولید زیست توده تا مصرف به عنوان یک کل، این منبع انرژی، کربن خنثی در نظر گرفته می شود زیرا غلظت CO۲ در جو تغییر نمی کند.

میکروجلبک ها

از آن جهت که زیست توده طبیعی در دسترس محدود است، برای استفاده پایدار به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر، تولید آن به صورت مصنوعی ضروری است. از این منظر، تولید زیست توده با استفاده از ریزجلبک ها در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. در مقایسه با گیاهان، ریزجلبک ها دارای تعدادی ویژگی مناسب برای تولید زیست توده هستند که یکی از آنها سرعت رشد بالا است. سرعت رشد ریزجلبک‌ها تا حد زیادی به گونه‌ و سویه آن بستگی دارد به طوری که ریزجلبک‌های با سرعت رشد بالا، مقدار زیست توده را در عرض چند ساعت دو برابر می‌کنند. علاوه بر این، از آنجایی که برای کشت آنها خاک مورد نیاز نیست، یکی از مزایای ریزجلبک ها این است که کمتر در معرض تضاد با زمین های کشاورزی موجود می باشند.

بیش از ۵۰ درصد وزنی زیست توده برخی میکروجلبک ها روغن است که این میزان حتی از درصد روغن موجود در گیاه پالم نیز بیشتر است بنابراین از آنها به عنوان منابع پایدار جهت تولید سوخت های زیستی از جمله بیودیزل یاد می شود.

فتوبیوراکتور برای کشت میکروجلبک

تولید میکرو جلبک از ضایعات کارخانه فولاد

شرکت Nippon Steel در حال توسعه فناوری های مختلفی برای کاهش انتشار CO۲ است که شامل تحقیق در مورد تولید زیست توده با استفاده از ریزجلبک ها نیز می شود. در جدول زیر برخی از آلاینده ها و ضایعات کارخانه فولاد و پتانسیل استفاده از آنها در کشت میکروجلبک ها آورده شده است.

اگر تولید میکروجلبک در یک کارخانه فولاد عملیاتی شود، چنین فرآیندی می‌تواند یک فناوری کاهش گاز CO۲ موثر باشد.

انتخاب سویه میکروجلبک

شکل (۱) سویه NS۰۰۱C

شکل ۱ نتایج مشاهده میکروسکوپ نوری سویه NS۰۰۱C را نشان می دهد. سویه NS۰۰۱C یک جلبک تک سلولی بیضی شکل سبز با قطر سلولی تقریباً ۸-۳ میکرومتر است. در نتیجه تجزیه و تحلیل توالی ژنتیکی، پیشنهاد شد که این سویه ارتباط نزدیکی با جنس Chlorella یا جنس Parachlorella دارد و می تواند یک جنس جدید و سویه جدید باشد.

سرعت رشد زمانی که غلظت نیتروژن آمونیاکی ۲۰ میلی گرم در لیتر باشد بالاتر است و با افزایش غلظت آمونیاک به تدریج کاهش می یابد. از آنجایی که رشد در غلظت بسیار بالایی از آمونیاک نیز مشاهده می شود، سویه NS۰۰۱C دارای تحمل کافی آمونیاک برای کاربرد در فاضلاب کک سازی است. علاوه بر این، مشخص شد که دارای تحمل نمک نیز می باشد که رشد را هم در آب شیرین و هم در آب دریا امکان پذیر می کند. بر اساس این یافته‌ها، سویه NS۰۰۱C به عنوان یک سویه مناسب در نظر گرفته شد.

شکل (۲) کشت بستر سطحی جلبک

در شکل ۲ جلبک ها روی بسترهای متخلخل در فاز گازی کشت داده می شوند. نور از طریق فاز گازی به جلبک ها می رسد، در حالی که آب و مواد مغذی از بسترهای پر شده با محیط کشت تامین می شود. جلبک ها می توانند CO۲ را از فاز گاز گرفته و O۲ را به داخل آن تخلیه کنند.

نتیجه گیری

تولید زیست توده ریز جلبکی به عنوان یک فناوری برای کاهش انتشار CO۲ توجه را به خود جلب کرده است. یک میکروجلبک تک سلولی (سویه NS۰۰۱C) جدا شده از تجهیزات تصفیه فاضلاب در کارخانه فولاد، نرخ رشد بالایی با تحمل آمونیاک بالا را نشان داد. در آزمایش‌هایی که در آن، سویه NS۰۰۱C به کشت بستر سطحی در مقیاس کوچک اعمال شد، حداکثر بهره‌وری زیست توده ۴/۱۵ گرم بر متر مربع در روز بود. با استفاده موثر از نور خورشید در سیستم، بهره وری زیست توده ۳۰-۲۰ گرم در متر مربع در روز را می توان تحقق بخشید. کشت بستر سطحی یک تکنیک امیدوارکننده برای دستیابی به تولید زیست توده بالا در مقیاس بزرگ ریزجلبک ها است و باید توسعه یک بیوراکتور در مقیاس بزرگ را مورد مطالعه قرار داد.