Streszczenie
Jednym ze sposobów pozyskania surowca na cele fermentacji metanowej, jak również w innych gałęziach energetyki alternatywnej, jest wykorzystanie biomasy alg oraz cyjanobakterii. Charakteryzują się one dużo szybszym współczynnikiem przyrostu biomasy w stosunku do roślinności lądowej, a także potrzebują znacznie mniejszą powierzchnię przeznaczoną na hodowlę. Celem podjętego zagadnienia badawczego było określenie możliwości poddania procesowi fermentacji metanowej biomasy glonów z gatunku Chlorella vulgaris, Platymonas subcordiformis, Botryococcus braunii oraz biomasy cyjanobakterii z gatunku Arthrospira platensis. Beztlenowy rozkład substratu w postaci mikroglonów Platymonas subcordiformis pozwolił na osiągnięcie współczynnika produkcji biogazu na poziomie 451 ± 11 cm3 · gs.m. -1. Zbliżoną wartość produkcji biogazu uzyskano w przypadku fermentacji metanowej cyjanobakterii z gatunku Arthrospira platensis oraz mikroglonów z gatunku Chlorella vulgaris wynosząca odpowiednio 447 ± 10 cm3 · gs.m. -1 i 447 ± 14 cm3 · gs.m. -1. Najniższym współczynnikiem produkcji biogazu charakteryzował się beztlenowy rozkład glonów z gatunku Botryococcus braunii, w przypadku którego uzyskano wartość na poziomie 314 ± 12 cm3 · gs.m. -1.
Słowa kluczowe: fermentacja metanowa, cyjanobakterie, mikroglony
Abstract
One of the methods of obtaining the substrate for methane fermentation and other alternative energy sectors is the use of biomass of microalgae and cyanobacteria. This microorganisms have a high biomass growth rate compared to terrestrial plants and need less area for cultivation. The aim of the research was to determine the possibility of methane fermentation of biomass of Chlorella vulgaris, Platymonas subcordiformis, Botryococcus braunii and cyanobacteria Arthrospira platensis. The methane fermentation of the Platymonas subcordiformis microalgae allowed to achieve a biogas production coefficient of 451 ± 11 cm3 · g TS-1. A similar value of biogas production was obtained in the methane fermentation of Arthrospira platensis and Chlorella vulgaris, amounting to 447 ± 10 cm3 · g TS-1 and 447 ± 14 cm3 · g TS-1, respectively. The lowest biogas production coefficient was characterized by the methane fermentation of Botryococcus braunii algae, where the value reached 314 ± 12 cm3 · g TS-1.
Keywords: methane fermentation, cyanobacteria, microalgae
Gospodarka oparta na wykorzystywaniu biopaliw wymaga metod produkcji, które są uzasadnione ekonomicznie jak i technicznie konkurencyjne w stosunku do powszechnie stosowanych. Ograniczenia zasobów paliw kopalnych jak również postępujące zmiany klimatu spowodowały poszukiwanie nowych odnawialnych źródeł energii. Paliwa wytwarzane na bazie biomasy organizmów fotosyntetycznych są powszechnie uważane za zrównoważone i stanowią alternatywę dla paliw kopalnych. Biopaliwa i inne formy bioenergii są obecnie produkowane z roślin lądowych [6]. Wytwarzanie biopaliw pierwszej generacji, pochodzących z upraw żywnościowych, zostaje ograniczane ze względu na konkurencję produkcji energii z produkcją żywności dla ludzi i zwierząt. Dąży się do zwiększenia produkcji biopaliw drugiej generacji, wytwarzanych z biomasy lignocelulozowej, jednak potrzeba stosowania skomplikowanych metod wstępnej obróbki wpływa niekorzystnie na rozwój instalacji do energetycznego przetwarzania biomasy lignocelulozowej [1]. W ostatnich latach coraz większą uwagę poświęca się wytwarzaniu biopaliw trzeciej generacji z kultur mikroalg [2]. Wśród procesów produkcji biopaliw, wykorzystujących biomasę mikroalg, wytwarzanie biogazu wydaje się najmniej skomplikowane. W przeciwieństwie do produkcji biodiesla i bioetanolu, gdzie wykorzystywane są pojedyncze frakcje komórek, np.: lipidy lub cukry, biogaz może być produkowany przy użyciu wszystkich trzech frakcji: węglowodanów, lipidów i białek. Mikroalgi mogą stanowić alternatywę dla roślin lądowych, ponieważ mają większą wydajność procesu fotosyntezy i wyższy przyrost biomasy. Mogą być uprawiane w wodach słodkich, słonych, zanieczyszczonych i marginalnych obszarach lądowych [5]. Podobnymi właściwościami charakteryzują się inne mikroorganizmy fotosyntetyzujące - cyjanobakterie. Przy zastosowaniu optymalnych warunków hodowli ich tempo wzrostu jest zbliżone do mikroglonów, a budowa i skład komórek sprawiają, że biomasa cyjanobakte [...]
 

Bibliografia

[1] González-Fernández C., Sialve B., Bernet N., Steyer J.P. 2012. “Thermal pretreatment to improve methane production of Scenedesmus biomass" Biomass and bioenergy, 40:105-111.
[2] Kröger M., Müller-Langer F. 2012. “Review on possible algal-biofuel production processes’ Biofuels, 3(3): 333-349.
[3] Lürling M., Eshetu F., Faassen E.J., Kosten S., Huszar V.L. 2013. “Comparison of cyanobacterial and green algal growth rates at different temperatures" Freshwater Biology, 58(3): 552-559.
[4] Mendez L., Mahdy A., Ballesteros M., González-Fernández C. 2015. “Chlorella vulgaris vs cyanobacterial biomasses: comparison in terms of biomass productivity and biogas yield" Energy Conversion and Management, 92: 137-142.
[5] Posten C., Schaub G. 2009. “Microalgae and terrestrial Biomass as source for fuels-a proces view" J. Biotechnol, 142: 64-69.
[6] Schenk P.M., Thomas-Hall S.R., Stephens E., Marx U.C., Mussgnug J.H., Posten C., Kruse O., Hankamer B. 2008. “Second Generation biofuels: high-efficiency microalgae for biodiesel production"Bioenergy Res. 1: 20-43.
[7] Wang M., Park C. 2015. “Investigation of anaerobic digestion of Chlorella sp. and Micractinium sp. grown in high-nitrogen wastewater and their co-digestion with waste activated sludge"Biomass and Bioenergy, 80: 30-37.