Техника выращивания водорослей может продвинуть производство биотоплива

Исследователи из Университета штата Вашингтон разработали способ выращивать водоросли более эффективно — за дни вместо недель — и сделать их более пригодными для нескольких отраслей, включая производство биотоплива.

Их работа опубликована в журнале Algal Research.

Исследователи стремятся производить водоросли эффективно из-за их потенциальной экологической пользы. Масло из водорослей может использоваться как альтернатива нефти, а сами водоросли — как пища, корм, волокно, удобрение, пигменты и фармацевтические продукты. Их выращивание и сбор в сточных водах также может снизить экологический след многих производственных процессов.

Однако их промышленное использование не получило широкого распространения, в основном из-за больших затрат времени и воды на выращивание. Обычно требуются большие пруды, а сбор трудоемок. Исследователи начали разрабатывать биопленочные реакторы для выращивания водорослей, но эти реакторы неэффективны из-за колебаний pH или температуры или ограниченной подачи углекислого газа.

Под руководством аспирантки Сандры Ринкон и ее научного руководителя, профессора Халука Бейенала, исследователи разработали уникальный биопленочный реактор, который рециркулирует газы и использует меньше воды и более слабое освещение, чем типичные реакторы.

Полученные водоросли были богаты жирами, подходящими для производства биодизеля, и были «жирнее», чем в других биопленочных реакторах. Благодаря съемной мембране их также было легче собрать, чем в типичных системах.

Система уникальна, потому что позволяет водорослям одновременно осуществлять фотосинтез, как растение, и «поедать» углерод и дышать, как животное, — сказал Бейенал. Исследователи кормили водоросли глицерином — дешевым побочным продуктом производства биодизеля — и мочевиной, еще одним недорогим химическим веществом, служащим источником азота для водорослей. Конструкция системы означает, что углекислый газ и кислород рециркулируют в системе.

«Клетка, по сути, становится очень эффективной фабрикой, где питательные вещества поставляются средой, но потребности в углекислом газе удовлетворяются за счет внутреннего метаболизма клетки», — сказала Ринкон.

Как и многие новые исследовательские проекты, эта работа была сложной, сказал Бейенал. Он отмечает настойчивость Ринкон, несмотря на несколько неудач, которые могли бы заставить других бросить работу.

«Идея новая, — сказал Бейенал. — Сандра продемонстрировала, что она работает в лабораторных масштабах».

Исследователи подали заявку на патент на эту технологию и работают над оптимизацией процесса. Исследование, финансируемое по стипендии Фулбрайта, соответствует «Гранд-челленджам» Университета штата Вашингтон — серии исследовательских инициатив, направленных на решение крупных социальных проблем. Оно особенно актуально для задачи удовлетворения энергетических потребностей при защите окружающей среды.