walden-pond



جلبک ها عموما در غلظت های رقیقی در آب هستند و برداشت بیومس از بستر رقیق در حدود 20 تا 30 درصد هزینه سرمایه گذاری را به خود اختصاص می دهد. جلبک ها می توانند به صور زیر برداشت شوند: 1- ته نشینی( ته نشینی ثقلی) 2- جداسازی غشایی( فیلتراسیون میکرو/ اولترا) 3- انعقاد 4- شناورسازی 5- نیروی گریز از مرکز( سانتریفوژ)


ته نشینی فاز اولیه جداسازی جلبک از آب است. به مجرد اینکه به هم زنی کامل می شود، به جلبک ها اجازه داده می شود که ته نشین شده و متراکم گردند. با این حال، ممکن است کاربرد دیگر روش ها هم برای جداسازی کامل مورد نیاز باشد.
جداسازی غشایی شکلی از فیلتراسیون است. در آزمایشگاه، قیف به یک فلاسک خلا می چسبد. محتویات روی فیلتر قیف ریخته می شود و مادامی که خلا، عمل کشیدن را ادامه می دهد، مقادیر روی فیلتر خشک می شود. این روش می تواند برای جمع آوری جلبک های کوچک با دانسیته کم مورد استفاده قرار گیرد، ولی عموما در مقیاس کوچک مورد استفاده قرار می گیرد. با این حال عیب عمده غشا گندیدگی است. جهت بر طرف کردن مشکل سه اصلاح صورت گرفته است: 1- خلا جریان معکوس 2- خلا مستقیم با تیغه مخلوط کن بالای فیلتر 3- فشار دهنده کمربندی
انعقاد، فناوری دیگری است. انعقاد روشی است که طی آن چیزی به مخلوط آب و جلبک اضافه می شود تا سبب شود جلبک ها با هم توده شوند( تشکیل انبوهه بدهند) و کلوئیدها را درست کنند. از میان منعقد کننده های شیمیایی می توان به آلوم و کلرید فریک استفاده کرد. چیتوزان یک منعقد کننده بیولوژیکی است، ولی هزینه نسبتا بالایی دارد. انعقاد خود به خودی به افزودن دی اکسید کرین گفته می شود مه باعث می گردد جلبک خود به خود منعقد گردد. اغلب، انعقاد در ارتباط با فشاردهنده فیلتر( فیلتر فشاری) که در پاراگراف آخر عنوان شده است، مورد استفاده قرار می گیرد.
شناور سازی کف روش دیگری است که جهت برداشت و جداسازی جلبک از آب مورد استفاده قرار می گیرد. این فناوری قبلا برای زغال مورد استفاده قرار می گرفت و برای سال ها فناوری تمیز کردن سنگ معدن بود. این فناوری بر اساس چگالی مختلف مواد کار می کند. عموما حباب های هوا داخل واحد می شوند. بعضی وقت ها، مواد شیمیایی آلی اضافی یا تنظیم پی اچ، فرِایند جداسازی را بهبود می بخشد. برای سیستم های جلبکی، جلبک در بالا با کف حباب ها تجمیع می شود، از طریقی جمع آوری شده یا با زدودن کف، جلبک بالایی از آب جدا می شود. این فناوری گران است و از این نقطه نظر ممکن است برای استفاده اجتماع صرفه اقتصادی نداشته باشد. احتمال ترکیب شناورسازی کف و انعقاد هم وجود دارد. برای مثال، وقتی آلوم به عنوان منعقد کننده جلبک مورد استفاده قرار می گیرد، حباب هواهای تولیدی منعقد کننده را توسط چگالی جداسازی می کنند. فرآیند می تواند با فیلتر فشاری ترکیب گردد.
از میان ماشین ها و وسایل، سانتریفوژ جریان مستمر استفاده عمومی تری دارد. این وسیله کارآمد است و جلبک ها و دیگر ذرات را جمع آوری می کند. با این حال، عموما بیشتر برای تولید محصولات ارزش افزوده از جلبک و نه برای تولید سوخت استفاده می شود.
همراه با این روش های جداسازی، لازم است رطوبت جلبک حذف شود تا ماندگاری آن افزایش یابد. جلبک ها از طریق یک سری فرآیندها، از قبیل جداسازی، از آب تغلیظ می شوند. کنسانتره جلبک در برکه با 0.1 تا 0.15 درصد حجم به حجم آغاز می شود. بعد از عملیات انعقاد و ته نشینی، غلظت را به 0.7 درصد می رسانند. با استفاده از فیلتر کمربندی( بلت فیلتر) غلظت تا 2 درصد حجم به حجم بالا می رود. خشک کردن جلبک از 2 درصد تا 50 درصد تقریبا نیاز به 60 درصد انرژی محتوای جلبک دارد که یک فاکتور پران قیمت در استفاده از جلبک است.
فناوری های جداسازی چربی
یک جنبه مهم از جداسازی و استفاده از جلبک، تولید سوخت است. این امر احتمالا اختیار گرانی محسوب می شود. سلول های جلبکی مجبورند در معرض تخریب سلولی قرار گیرند تا محصولات مفید را بیرون بدهند. روش های فیزیکی مشتمل هستند بر: 1- تخریب مکانیکی. 2- میادین الکتریکی. 3- آوادهی 4- شوک اسمزی 5- فشار بیرون کننده. روش های بیولوژیکی و شیمیایی مشتملند بر: 1- استخراج حلال( حلال منفرد، حلال مشترک و واکنش مستقیم توسط مبادله استری) 2- مایعات فوق بحرانی 3- استخراج آنزیمی
استخراج حلال منفرد یکی از عمومی ترین روش ها است. یک حلال که از لحاظ شیمیایی مشابه چربی ها است، مثل هگزان یا اتر نفتی( که دقیقا یک نفت سبک دارای پایه حلال است) مورد استفاده قرار می گیرد. این یک فرآیند تجاری است. استخراج در درجه حرارت ها و فشارهای بالا صورت می گیرد. مزایا عبارت از افزایش نرخ انتقال جرم و قابل دسترس بودن حلال و کاهش ثابت دی الکتریک حلال مخلوط نشدنی می باشند. استفاده از فرآین حلال مشترک کمی فرق دارد. دو معیار برای انتخاب حلال مشترک وجود دارد. انتخاب باید شامل موارد زیر باشد: 1- یک حلال مشترک قطبی تر که غشای سلولی جلبک را تخریب می کند. 2- یک حلال مشترک با قطبیت کمتر که با پلاریته مایعاتی که قرار است تحت استخراج قرار گیرند بهتر سازگار می شود0 آلکان ها این معیار را برآورده می کنند) مثال هایی از استخراج حلال مشترک وجود دارند. یک روش در 1959 و توسط بلیغ و درایر ارائه شد. الکل و کلروفرم حلال هستند و اغلب چربی ها در فاز کلروفرم حل می شوند. تبادل داخلی آب- متانول بیش از متانول- کلروفرم بوده و تبادل داخلی متانول- کلروفرم از چربی- کلروفرم بیشتر است. دیگر ترکیبات حلال مشترک مشتملند بر: 1- هگزان/ ایزو پروپانول، 2- دی متیل سولفوکساید/ اتر نفتی و 3- هگزان/ اتانول
استخراج فوق بحرانی مشابه استخراج حلال است. اختلاف اساسی در این است که حلال تا زمانی که شرایط ویژه فشار و درجه حرارت برآورده شوند نگهداری می شود و این امر با تغییر خواص حلال، به استخراج مواد کمک می کند. این امر اساسا در مقیاس کوچکتر صورت گرفته و ممکن است در سطح صنعتی مورد استفاده نباشد.
استخراج آنزیمی هم مشابه استخراج حلال است، به استثنای اینکه به جای حلال از آنزیم برای جداسازی مواد کمک گرفته می شود.
واکنش تبادل استری اغلب به منظور تبدیل چربی ها به متیل استرهای استر چرب با استفاده از الکل و کاتالیست صورت می گیرد. مزایای استفاده از این روش، بازیافت بالای بستر فرار زنجیره تری گلیسریدها و عدم نیاز به آنتی اکسیدان ها جهت حفاظت از چربی های غیر اشباع می باشند. روش های دیگر هم خوب هستند.
تولید سوخت زیستی مستقیم از جلبک
در کنار جداسازی چربی ها برای تولید سوخت دیزل، دیگر سوخت ها هم می توانند مستقیما از جلبک حاصل شوند. این ها شامل الکل هایی از قبیل اتانول و بوتانل، هیدروژن و متان هستند.
الکل ها می توانند توسط تخمیر هتروتروفیکی( مواد مغذی کربنی از مواد آلی) نشاسته به الکل، شامل اتانل و بوتانل، ساخته شوند. جلبک های دریایی مورد استفاده برای این منظور، کلرلا ولگاریس و کلامیدوموناس پریگرامولاتا هستند. رویه شامل تجمع نشاسته از طریق فتوسنتز، تخمیر بی هوازی بعدی تحت شرایط تاریکی برای تولید الکل و استخراج مستقیم الکل از بستر کشت جلبکی می باشد. هیدروژن نیز می تواند مستقیما از جلبک از طریق تخمیر نوری و تخمیر تاریکی تولید شود. متان می تواند از تخمیر بی هوازی جلبک تولید شود. می تواند با دیگر فرآیندها هم ترکیب شود( برای مثال، با استفاده از باقیمانده بعد از اینکه چربی ها حذف شوند) چالش ها شامل محتوای بالای پروتئین جلبک هستند که می تواند موجب بازدارندگی آمونیاک شده و در هضم مشترک با سوبستره های مشترک کربن بالا خلل ایجاد نماید.
تصویر زیر شمایی از فرآیندهای مختلف تبدیل جلبک و محدوده محصولات مختلف سوختی قابل تولید را نشان می دهد.

jolagab
تصویر: محصولات سوختی فرآیندهای مختلف جلبکی
نکته اول: چنانچه متن بالا نیاز شما را بر آورده نکرده است، کلیدواژه خود را در قسمت جستجو( بالای صفحه) وارد کرده و مقالات مرتبط با خواسته خود را ملاحظه نمایید. شاید یکی از آن ها بر طرف کننده نیاز شما باشد
نکته دوم: در صورت تمایل به اخذ مشاوره تلفنی از قوانین مشاوره، مندرج در بالای صفحه یا صفحه نخست، کسب اطلاع نمایید.
نکته سوم: چنانچه مایل هستید فعالیت خود را با صرف هزینه ای معقول در سایت "یاشار بوم راشین" تبلیغ نمایید، لطفا اینجا را کلیک کنید.