Исследователи Вашингтонского государственного университета разработали способ более эффективного выращивания водорослей - за несколько дней, а не недель - и сделать водоросли более жизнеспособными для нескольких отраслей, включая производство биотоплива.
Их работа была опубликована в журнале Algal Research.
Исследователи хотели бы эффективно производить водоросли из-за их потенциальных экологических преимуществ. Масло из водорослей можно использовать в качестве альтернативы нефти, а водоросли также можно использовать в качестве пищи, корма, волокна, удобрения, пигментов и фармацевтических препаратов. Выращивание и сбор его в потоках сточных вод также может уменьшить воздействие многих производственных процессов на окружающую среду.
Но его использование в промышленности не получило широкого распространения, прежде всего потому, что для его выращивания требуется много времени и воды. Как правило, требуются большие пруды, а сбор урожая трудоемкий. Исследователи начали разрабатывать биопленочные реакторы для выращивания водорослей, но реакторы неэффективны из-за колебаний pH или температуры или ограниченного количества углекислого газа.
Под руководством аспиранта Сандры Ринкон и ее советника Халука Бейенала, профессора Школы химической инженерии и биоинженерии Джина и Линды Войланд, исследователи разработали уникальный биопленочный реактор, который перерабатывает газы и использует меньше воды и меньше света, чем типовые реакторы.
Производимые водоросли были полны жиров, которые делают их пригодными для производства биодизеля, и «жирнее», чем производились другие биопленочные реакторы. Из-за съемной мембраны собирать урожай было проще, чем в обычных системах.
Система уникальна, потому что она позволяет водорослям одновременно осуществлять фотосинтез, как растения, а также «поедать» углерод и дышать, как животные, сказал Бейеналь. Исследователи кормили водоросли глицерином, дешевым отходом производства биодизельного топлива, и мочевиной, еще одним недорогим химическим веществом, которое служит источником азота для водорослей. Конструкция системы предусматривает рециркуляцию углекислого газа и кислорода в системе.
«Клетка, по сути, становится очень эффективной фабрикой, в которую питательные вещества поступают из среды, но клеточный метаболизм удовлетворяет свои потребности в углекислом газе изнутри», - сказал Ринкон.
Как и многие новые исследовательские проекты, этот проект был сложным, сказала Бейеналь. Он благодарит Ринкон за ее постоянные усилия, несмотря на несколько неудач, которые могли побудить других бросить работу.
«Идея новая», - сказала Бейеналь. «Сандра продемонстрировала, что это работает в лабораторных условиях».
Исследователи подали заявку на патент на технологию и работают над оптимизацией процесса. Исследование, финансируемое за счет стипендии Фулбрайта, соответствует программе Grand Challenges WSU, набору исследовательских инициатив, направленных на решение крупных социальных проблем. Это особенно актуально для удовлетворения потребностей в энергии при защите окружающей среды.