Selama beberapa tahun sekarang, penyelidikan dan eksperimen telah dijalankan dengan mikroalga untuk kegunaan dalam pembuatan biofuel. Penyiasatan ini adalah berdasarkan fakta bahawa mikroalga mempunyai beberapa kelebihan berbanding bahan mentah tradisional lain, seperti tanaman sayuran atau sisa pertanian. Pada masa ini, mikroalga ini digunakan untuk pelbagai tujuan, seperti dalam industri farmaseutikal atau makanan, tetapi potensinya sebagai sumber tenaga nampaknya sangat menjanjikan.
Mikroalga ialah mikroorganisma bersel tunggal fotoautotropik yang mempunyai keupayaan untuk menjana tenaga melalui fotosintesis dan mensintesis biomolekulnya daripada sebatian ringkas seperti Air y karbon dioksida (CO2). Ini menjadikan mikroalga sebagai alat utama bukan sahaja untuk pengeluaran biofuel, tetapi juga untuk pengurangan gas rumah hijau, kerana ia menyerap CO2 semasa pertumbuhannya.
Apakah mikroalga dan bagaimana ia berfungsi?
Mikroalga ialah organisma fotosintetik unisel yang terdapat dalam pelbagai jenis persekitaran akuatik. Sekitar 30.000 spesies diketahui, walaupun hanya 50 telah dikaji secara mendalam dan kurang daripada 10% digunakan secara komersial. Ini meninggalkan skop yang sangat besar untuk penyelidikan untuk mencari spesies yang mempunyai ciri-ciri cekap untuk pengeluaran biofuel.
Tambahan pula, mikroalga mempunyai kitaran pertumbuhan yang sangat pesat. Walaupun tumbuhan darat boleh mengambil masa berbulan-bulan untuk berkembang, sesetengah spesies mikroalga boleh menggandakan jisimnya dalam masa beberapa jam. Ini memberikan kelebihan daya saing apabila menghasilkan kuantiti biojisim yang banyak dalam ruang kecil dan dalam masa yang lebih singkat, yang seterusnya meningkatkan keuntungan penggunaannya.
Kelebihan mikroalga dalam pengeluaran biofuel
- Kelimpahan dan kepelbagaian di planet ini: Mikroalga sangat banyak dan pelbagai. Keupayaan mereka untuk menyesuaikan diri dengan pelbagai jenis persekitaran, kedua-dua akuatik dan daratan, memberikan mereka fleksibiliti yang hebat untuk penanaman dalam pelbagai keadaan. Tambahan pula, rangkaian spesiesnya yang luas membolehkan pemilihan yang paling sesuai untuk setiap jenis biofuel.
- Prestasi teratas: Mikroalga jauh lebih produktif dari segi biojisim daripada tanaman konvensional yang digunakan untuk biofuel, seperti jagung atau kacang soya. Mereka menghasilkan sehingga 100 kali lebih banyak biojisim seunit kawasan, yang diterjemahkan kepada jumlah biobahan api yang lebih besar sehektar.
- Mereka tidak bersaing dengan tanaman makanan: Tidak seperti sumber tumbuhan biofuel yang lain, mikroalga tidak memerlukan tanah ladang yang subur untuk berkembang. Mereka boleh berkembang dalam air sisa, garam atau bahkan di tanah yang tidak sesuai untuk pertanian, meminimumkan kesan ke atas keselamatan makanan.
- Penggunaan CO2 dan kesan alam sekitar yang lebih rendah: Mikroalga mengambil sejumlah besar CO2 semasa pertumbuhannya. Ini bukan sahaja memberi manfaat kepada proses fotosintesis, tetapi juga membantu mengurangkan kepekatan gas ini di atmosfera, menyumbang kepada perjuangan menentang perubahan iklim.
- Penghasilan pelbagai sebatian: Mikroalga mampu menghasilkan lipid untuk biodiesel, karbohidrat untuk bioetanol, dan protein yang boleh digunakan sebagai makanan atau suplemen. Juga, produk sekunder dengan aplikasi dalam industri farmaseutikal dan kosmetik boleh diperoleh daripada biojisimnya.
Pengeluaran biofuel daripada mikroalga
Terdapat pelbagai jenis biofuel yang boleh dihasilkan daripada mikroalga, masing-masing mempunyai ciri-ciri tertentu yang menjadikannya sesuai untuk pelbagai jenis kegunaan. Antara biofuel yang paling biasa ialah biodiesel, The bioethanol., The biogas dan biohidrogen. Setiap bahan api ini diperoleh daripada komponen mikroalga yang berbeza, seperti lipid dan karbohidrat.
Biodiesel daripada mikroalga
El biodiesel Ia adalah salah satu biofuel yang paling terkenal dan diperoleh terutamanya daripada lipid (lemak) yang disimpan oleh mikroalga di dalamnya. Untuk menghasilkannya, lipid diekstrak daripada sel alga dan seterusnya menjalani proses kimia yang dikenali sebagai transesterifikasi, yang menukarkannya kepada metil ester, komponen utama biodiesel.
Proses pengekstrakan adalah mahal, tetapi penyelidikan tentang teknik pengekstrakan lipid baru dan pembangunan mikroalga yang diperkaya dengan asid lemak sedang berkembang pesat. Tambahan pula, kemajuan tertentu dalam rawatan biojisim alga untuk menghasilkan biofuel telah membolehkan kecekapan yang lebih besar dalam mendapatkan biodiesel, terutamanya melalui teknik seperti pencairan hidroterma (HTL), yang merawat biojisim basah pada tekanan dan suhu tinggi.
Bioetanol daripada mikroalga
El bioethanol. Ia diperoleh melalui penapaian karbohidrat yang disimpan dalam mikroalga. Selepas prarawatan biojisim untuk memisahkan gula, yis dan bakteria digunakan untuk menukar karbohidrat tersebut kepada etanol. Walaupun prosesnya serupa dengan yang digunakan untuk jagung atau tebu, mikroalga mempunyai kelebihan kerana mereka tidak memerlukan kawasan tanah atau baja yang luas, dan mereka tidak bersaing dengan tanaman yang dimaksudkan untuk kegunaan manusia.
Biogas daripada mikroalga
El biogas Ia adalah satu lagi biofuel yang boleh dihasilkan menggunakan mikroalga. Melalui proses pencernaan anaerobik, karbohidrat dan lipid yang terdapat dalam alga akan terurai tanpa kehadiran oksigen untuk menghasilkan metana dan karbon dioksida. Biogas ini boleh digunakan dengan cara yang sama seperti gas asli, membolehkan penjanaan elektrik atau penggunaan dalam sistem pemanasan.
Biofuel dalam industri dan pengangkutan
Selain pengeluaran tenaga elektrik daripada biogas, biofuel yang diperoleh daripada mikroalga mempunyai aplikasi utama dalam sektor seperti pengangkutan dan penerbangan. Pada masa ini, biodiesel yang dihasilkan daripada mikroalga sedang disiasat sebagai alternatif yang berdaya maju untuk bahan api dalam penerbangan komersial, yang merupakan salah satu sektor yang paling sukar untuk dinyahkarbon. Dia biokerosene yang diperoleh daripada mikroalga boleh menjadi penyelesaian yang berdaya maju untuk mengurangkan pelepasan CO2 dalam sektor ini.
Permohonan juga sedang dikaji dalam pengeluaran biopolimer, iaitu plastik terbiodegradasi yang dihasilkan daripada hasil sampingan seperti gliserol yang diperoleh semasa proses transesterifikasi lipid. Ini boleh menambah nilai ekonomi tambahan kepada pengeluaran mikroalga, menjadikannya lebih berdaya saing dengan bahan mentah lain yang digunakan untuk biofuel.
Kos pengeluaran terus menjadi penghalang utama kepada pengkomersilan besar-besaran biofuel daripada mikroalga, tetapi kemajuan saintifik dan teknologi mencadangkan masa depan yang menjanjikan untuk industri ini. Apabila kecekapan dalam proses penanaman dan pengekstrakan bertambah baik, dan teknologi penapisan biofuel disempurnakan, tidak syak lagi bahawa mikroalga akan meletakkan diri mereka sebagai salah satu sumber utama tenaga boleh diperbaharui di dunia.
Ringkasnya, mikroalga bukan sahaja memegang janji berkenaan dengan pengeluaran biofuel, tetapi juga menawarkan penyelesaian yang mampan untuk mengurangkan masalah tenaga dan alam sekitar masyarakat kita. Keupayaannya untuk menyesuaikan diri dengan persekitaran yang berbeza, prestasi produktifnya yang tinggi dan potensinya untuk menyerap CO2 menjadikan mikroalga sebagai pilihan terbaik dalam mencari alternatif tenaga yang bersih dan berdaya maju.