Το νερό που βγαίνει από τη βρύση φαίνεται καθαρό, αλλά πίσω από αυτό υπάρχει ένα αυξανόμενο πρόβλημα οικιακής και βιομηχανικής ρύπανσης κάτι που γίνεται όλο και πιο δύσκολο να ελεγχθεί κάθε χρόνο. Μεταξύ των αστικών απορροών, της εξόρυξης, της εντατικής γεωργίας, των πετροχημικών και της παραγωγής τροφίμων, τα λύματα μεταφέρουν ένα δυσάρεστο μείγμα βαρέων μετάλλων, περίσσειας θρεπτικών συστατικών, τοξικών οργανικών ενώσεων και αναδυόμενων ρύπων όπως φαρμακευτικά προϊόντα και φυτοφάρμακα.
Αυτός ο συνδυασμός μετατρέπει πολλά ποτάμια, λίμνες και υδροφορείς σε πραγματικά χημικά κοκτέιλ όπου το νερό Παύει να είναι πόσιμο, είναι ακατάλληλο για ασφαλή άρδευση και βλάπτει σοβαρά τα υδάτινα οικοσυστήματα.Σε αυτό το πλαίσιο, μια ομάδα μικροσκοπικών συμμάχων αποκτά εξέχουσα θέση στα εργαστήρια και, ολοένα και περισσότερο, σε πραγματικά πιλοτικά έργα: τα μικροφύκη, πραγματικοί καταβροχθιστές ρύπων και δημιουργοί πόρων υψηλής προστιθέμενης αξίας.
Τι είναι τα μικροφύκη και γιατί παρουσιάζουν τόσο μεγάλο ενδιαφέρον για τον καθαρισμό του νερού;
Τα μικροφύκη είναι μονοκύτταροι φωτοσυνθετικοί οργανισμοί που ζουν σε υδάτινα περιβάλλονταΜπορούν να βρεθούν τόσο σε γλυκό όσο και σε αλμυρό νερό, ακόμη και σε λύματα με αρκετά σκληρές συνθήκες. Όπως τα φυτά, χρησιμοποιούν φως και CO2.2 να αναπτύσσονται, αλλά το κάνουν με πολύ ταχύτερο ρυθμό και με πολύ υψηλή φωτοσυνθετική απόδοση.
Από την άποψη της επεξεργασίας νερού, αυτό που τα κάνει τόσο ξεχωριστά είναι η ικανότητά τους να συλλαμβάνουν θρεπτικά συστατικά όπως άζωτο και φώσφορο, απορροφούν βαρέα μέταλλα και συγκρατούν τοξικές οργανικές ενώσειςΠολλοί από αυτούς τους ρύπους γίνονται μέρος της βιομάζας τους ή προσκολλώνται στην κυτταρική τους επιφάνεια, επιτρέποντάς τους να απομακρυνθούν από το νερό μέσω σχετικά απλών διαδικασιών συλλογής.
Επιπλέον, καθώς τα μικροφύκη αναπτύσσονται Καταναλώνουν διοξείδιο του άνθρακα και απελευθερώνουν οξυγόνοΑυτό είναι πολύ χρήσιμο σε συστήματα καθαρισμού επειδή προάγει την οξείδωση της οργανικής ύλης και βοηθά στην πρόληψη επεισοδίων ευτροφισμού σε ποτάμια, δεξαμενές και λιμνοθάλασσες.
Η ταχεία ανάπτυξή τους και η ικανότητά τους να ευδοκιμούν σε ακραίες συνθήκες σημαίνουν ότι, όταν διαχειρίζονται σωστά, μπορούν να ενσωματωθούν σε διαδικασίες... βιοαποκατάσταση και βιοδιυλιστήριο όπου ο στόχος δεν είναι μόνο η απολύμανση, αλλά και η μετατροπή του προβλήματος σε οικονομική ευκαιρία.
Βαρέα μέταλλα από την εξόρυξη: η πρόκληση που αντιμετωπίζουν οι ερευνητές
Μία από τις πιο σύνθετες πηγές ρύπανσης που πρέπει να αντιμετωπιστεί είναι αυτή της λύματα από εξορυκτικές και ορισμένες μεταλλουργικές βιομηχανίεςΑυτά τα ρεύματα περιέχουν συνήθως ανησυχητικές συγκεντρώσεις καδμίου, χαλκού, μολύβδου και άλλων βαρέων μετάλλων που διαλύονται στο νερό και διασχίζουν ποτάμια και υδροφορείς.
Σε περιοχές με ισχυρή μεταλλευτική παράδοση, όπως η γύρω περιοχή Ποταμός Τίντο στην επαρχία της ΟυέλβαΈνα σοβαρό περιβαλλοντικό πρόβλημα συσσωρεύεται εδώ και δεκαετίες: νερό με υψηλά μεταλλικά φορτία που δεν μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν για άρδευση και που, εάν δεν υποστούν σωστή επεξεργασία, καταλήγουν να επηρεάζουν το έδαφος, την άγρια ζωή και την ανθρώπινη υγεία. Ένα παρόμοιο σενάριο αναδύεται και στην βόρεια Σουηδία, όπου έχει εντοπιστεί το μεγαλύτερο κοίτασμα σπάνιων γαιών στην Ευρώπη, με επακόλουθο τον αυξημένο κίνδυνο διαρροών που σχετίζονται με την εξόρυξη.
Για να ανταποκριθούν σε αυτήν την πρόκληση, ομάδες από Πανεπιστήμιο της Huelva και Πανεπιστήμιο της Ούμεο (Σουηδία) Έχουν αναπτύξει συστήματα βασισμένα σε μικροφύκη ικανά να παγιδεύουν και να συγκρατούν αυτά τα βαρέα μέταλλα, ακόμη και όταν φαίνονται αναμεμειγμένα μεταξύ τους, κάτι που συμβαίνει στην πραγματική ζωή και όχι σε πειράματα σχολικών βιβλίων.
Οι πρώτες δοκιμές έδειξαν ότι ορισμένα είδη μικροφυκών, ειδικά του γένους ChlorellaΜπορούσαν να απομακρύνουν πολύ αποτελεσματικά το κάδμιο ή τον χαλκό όταν απομονώνονταν στο περιβάλλον. Αλλά η πρόκληση ήταν να προχωρήσουν ένα βήμα παραπέρα και να κάνουν αυτή τη διαδικασία να λειτουργήσει. με σύνθετα μείγματα μετάλλων, προσομοιώνοντας συνθήκες παρόμοιες με αυτές που υπάρχουν σε πραγματικά λύματα εξόρυξης.
Βιοφίλμ μικροφυκών και πολυμερών: ένα φυσικό φίλτρο που αξιοποιεί τα απόβλητα
Το κλειδί για την πρόοδο αυτών των ερευνητικών ομάδων ήταν ο συνδυασμός μικροφύκη με πολυμερικά υλικά που λαμβάνονται από βιομηχανικά απόβληταΑντί να χρησιμοποιούν ακριβά υποστρώματα ή χημικά αντιδραστήρια μιας χρήσης, επέλεξαν να σχεδιάσουν ένα υλικό κατασκευασμένο από υπολειμματικό θείο και χρησιμοποιημένο μαγειρικό λάδι, δύο υποπροϊόντα που συνήθως καταλήγουν να πετιούνται.
Όταν τα μικροφύκη έρχονται σε επαφή με αυτό το πολυμερικό υλικό, ένα βιοφίλμ στο οποίο τα κύτταρα προσκολλώνται ισχυρά στην επιφάνεια του υποστρώματοςΑυτή η μεμβράνη δημιουργεί ένα φυσικό φίλτρο που παγιδεύει το κάδμιο, τον χαλκό και τον μόλυβδο, αυξάνοντας σημαντικά την επιφάνεια επαφής μεταξύ του μολυσμένου νερού, των μικροφυκών και του πολυμερούς.
Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν σε εξειδικευμένο περιοδικό Πράσινη Χημεία Δείχνουν ότι, μετά από οκτώ ώρες θεραπείας, το σύστημα είναι σε θέση να αφαιρούν περίπου το 95% του καδμίου και του χαλκού, και περισσότερο από το μισό του μολύβδου που υπάρχουν στο νερό, ακόμη και σε σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις (της τάξης των 8-10 χιλιοστογράμμων ανά λίτρο).
Αυτές οι δοκιμές έχουν επικεντρωθεί ιδιαίτερα στα μικροφύκη Chlorella sorokinianaΕίναι αξιοσημείωτο για το ανθεκτικό κυτταρικό του τοίχωμα, την ικανότητά του να ανέχεται περιβάλλοντα με μέτρια έως υψηλά επίπεδα τοξικότητας και τον πολύ υψηλό ρυθμό ανάπτυξης, ολοκληρώνοντας τον κύκλο ανάπτυξής του σε λίγες μέρες. Με άλλα λόγια, είναι ένα είδος καλά προσαρμοσμένο σε ακραίες συνθήκες και πολύ αποτελεσματικό για καθαρισμό.
Μια άλλη ενδιαφέρουσα πτυχή είναι ότι αυτό το σύστημα επιτρέπει, με τον σωστό σχεδιασμό, ανακτήσετε τα παγιδευμένα μέταλλα από το πολυμερές και τα μικροφύκη για επαναχρησιμοποίηση στη βιομηχανία. Αυτό μετατοπίζει την εστίαση από την απλή μεταφορά του προβλήματος (καθαρό νερό αλλά μολυσμένη βιομάζα) σε μια προσέγγιση που κλείνει τον κύκλο ανακτώντας και αξιοποιώντας αυτά τα μέταλλα.
Πώς αντιδρούν τα μικροφύκη στα βαρέα μέταλλα
Η ερευνητική ομάδα του Πανεπιστημίου της Ουέλβα επικεντρώθηκε στο Γενετική βελτίωση φωτοσυνθετικών οργανισμών, έχει μελετήσει λεπτομερώς τι συμβαίνει μέσα και έξω από τα κύτταρα των μικροφυκών όταν εκτίθενται σε νερά φορτωμένα με βαρέα μέταλλα.
Το έχουν δει αυτό, γύρω από το Το 90% των μετάλλων παραμένουν προσκολλημένα στην επιφάνεια του κυττάρουαγκυρωμένο στο τοίχωμα του μικροφυκού. Το υπόλοιπο 10% διεισδύει στο κύτταρο, όπου ενεργοποιούνται διεργασίες οξείδωσης και αναγωγής για τη μείωση της τοξικότητας αυτών των στοιχείων.
Μερικά από αυτά τα μέταλλα καταλήγουν να συσσωρεύονται στο κενοτόπια, μικρά κυτταρικά οργανίδια τα οποία λειτουργούν ως αποθηκευτικοί χώροι. Αυτό συμβαίνει, κυρίως, με το κάδμιο, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα μικροφύκη διαθέτουν ειδικούς μηχανισμούς για τον χειρισμό εξαιρετικά τοξικών ρύπων.
Αν και η εσωτερική συσσώρευση βοηθά στη μείωση της περιβαλλοντικής τοξικότητας, παρουσιάζει επίσης μια πρόκληση: εάν όλη αυτή η βιομάζα επιβαρυνθεί με βαρέα μέταλλα, η άμεση χρήση της για βιοκαύσιμα ή συστατικά προστιθέμενης αξίας είναι περιορισμένη, εκτός εάν αναπτυχθεί μια αποτελεσματική διαδικασία για την... πρώτα εξάγετε αυτά τα μέταλλα από τη βιομάζα.
Επομένως, μέρος της τρέχουσας εργασίας διερευνά πώς να ενθαρρυνθεί η ανάπτυξη μικροφυκών. προσροφούν κατά προτίμηση μέταλλα στην επιφάνειά τους και να διευκολύνουν την επακόλουθη εκρόφησή τους, έτσι ώστε τόσο τα μέταλλα όσο και το ίδιο το σύστημα καθαρισμού να μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν, ενσωματώνοντας έτσι μια σαφή προσέγγιση κυκλικής οικονομίας.
Πέρα από τα μέταλλα: πετρελαϊκές ενώσεις και πετροχημική ρύπανση
Τα βαρέα μέταλλα δεν είναι ο μόνος πονοκέφαλος στα λύματα. Υπάρχουν επίσης οργανικές ενώσεις που προέρχονται από το πετρέλαιο και τη βιομηχανία πετροχημικώνπολλά από αυτά είναι επίμονα και εξαιρετικά τοξικά για τα ψάρια, τα πουλιά και τον άνθρωπο.
Πρόσφατη έρευνα, δημοσιευμένη στο περιοδικό τοξικών ουσιών, έχουν δείξει ότι ορισμένα μικροφύκη μπορούν να χρησιμοποιήσουν πολυκυκλικοί αρωματικοί υδρογονάνθρακες και άλλες ενώσεις που προέρχονται από το πετρέλαιο ως πηγή άνθρακαΜε άλλα λόγια, είναι σε θέση να «τρώνε» μέρος αυτών των ρύπων, αποικοδομώντας τους ή μετατρέποντάς τους σε λιγότερο επιβλαβή μόρια.
Στο Πανεπιστήμιο της Ουέλβα εργάζονται ήδη σε έργα όπως ΆλγκαΠολ, όπου η χρήση προσροφητικών πολυμερών και μικροφυκών συνδυάζεται για την αντιμετώπιση σύνθετων ρύπων από την πετροχημική βιομηχανία: από φαινολικά παράγωγα έως εξαιρετικά επικίνδυνες πολυκυκλικές αρωματικές ενώσεις.
Αυτός ο τύπος έρευνας επιδιώκει να προσαρμόσει την έννοια των βιοφίλμ και των υβριδικών συστημάτων μικροφυκών-πολυμερών έτσι ώστε να μην λειτουργούν μόνο με μείγματα μετάλλων, αλλά και με διαρροές φορτωμένες με υδρογονάνθρακες και ανθεκτικές οργανικές ουσίες, για τα οποία δεν υπάρχει ακόμη πλήρως ικανοποιητική βιομηχανική επεξεργασία.
Οι εξελίξεις υποδηλώνουν ότι, με μια καλή επιλογή ειδών και έναν εκλεπτυσμένο σχεδιασμό των υλικών υποστήριξης, τα μικροφύκη μπορούν να αποτελέσουν βασικό συστατικό των ήπιων τεχνολογιών απολύμανσης, με χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας και λιγότερη χρήση επιθετικών χημικών αντιδραστηρίων.
Μικροφύκη σε λύματα από ελαιοτριβεία: απολύμανση και παραγωγή βιολογικών προϊόντων
Ένας άλλος τομέας με μεγάλο ενδιαφέρον είναι η διαχείριση των Απορρίμματα από ελαιοτριβεία και τον τομέα του ελαιολάδουΑυτά τα νερά περιέχουν οργανική ύλη υψηλής συγκέντρωσης και τοξικές φαινολικές ενώσεις, οι οποίες εμποδίζουν σε μεγάλο βαθμό την άμεση απόρριψή τους ή τη χρήση τους στην άρδευση χωρίς αυστηρή προηγούμενη επεξεργασία.
Μια ομάδα από το Τμήμα Χημικής, Περιβαλλοντικής και Υλικής Μηχανικής του Πανεπιστήμιο της Χαέν έχει μελετήσει τη χρήση των μικροφυκών Neochloris oleoabundans να επεξεργάζονται με ακρίβεια αυτά τα νερά από τα ελαιοτριβεία, επιτυγχάνοντας αξιοσημείωτα αποτελέσματα τόσο στην απολύμανση όσο και στην παραγωγή βιομάζας με βιομηχανικές εφαρμογές.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Μηχανική στις ΒιοεπιστήμεςΑυτό καταδεικνύει ότι οι πετρελαιοκηλίδες μπορούν να γίνουν πηγή θρεπτικών συστατικών για την ελεγχόμενη ανάπτυξη αυτού του μικροφυκούΠαρά την αρχική τοξικότητα των λυμάτων, το επιλεγμένο είδος είναι σε θέση να ευδοκιμήσει και να χρησιμοποιήσει τις ενώσεις που υπάρχουν στο νερό ως πόρο για τη δική του ανάπτυξη.
Στις δοκιμές, παρατηρήθηκε μείωση μεταξύ ενός 66% και 94% των κύριων ρύπων από αυτά τα νερά, φτάνοντας σε ένα τελικό απόβλητο κατάλληλο για επαναχρησιμοποίηση. Ταυτόχρονα, τα μικροφύκη συσσώρευσαν μια βιομάζα με πολύ ενδιαφέρουσες συνθέσεις: περίπου 56% υδατάνθρακες, 51% λιπίδια και 49,5% πρωτεΐνες.
Με αυτές τις αναλογίες, η βιομάζα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή βιοντίζελ, βιοαιθανόλη, βιολιπάσματα, συστατικά καλλυντικών ή ζωοτροφέςδημιουργώντας έτσι νέους επιχειρηματικούς τομείς παράλληλα με την παραγωγή ελαιολάδου και ενισχύοντας ένα μοντέλο κυκλικής οικονομίας για τον ελαιώνα.
Μείγματα λυμάτων: βελτιστοποίηση των θρεπτικών συστατικών και μείωση της τοξικότητας
Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Χαέν δεν μελέτησαν απλώς ένα μόνο ρεύμα νερού από το ελαιοτριβείο. Αξιολόγησαν τρεις διαφορετικοί τύποι λυμάτων: το νερό που χρησιμοποιείται για το πλύσιμο των ελιών πριν από την άλεση, το νερό που χρησιμοποιείται για το πλύσιμο του λαδιού μετά τη φυγοκέντρηση και μια ροή από αστικά λύματα από μια εγκατάσταση επεξεργασίας λυμάτων.
Κάθε ρέμα έχει τη δική του «προσωπικότητα»: αυτά από τα ελαιοτριβεία φέρουν πολλή οργανική ύλη και φαινολικές ενώσεις, ενώ το αστικό κλάσμα συμβάλλει κυρίως Το άζωτο και ο φώσφορος είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη των μικροφυκώνΗ ιδέα ήταν να συνδυαστούν σε κατάλληλες αναλογίες για να αραιωθεί η τοξικότητα, παρέχοντας παράλληλα τα απαραίτητα θρεπτικά συστατικά.
Ρυθμίζοντας τα μείγματα, επιτεύχθηκε μια πολύ πιο σταθερή διαδικασία, στην οποία τα μικροφύκη μπορούσαν να αναπτυχθούν χωρίς να καταρρεύσουν λόγω τοξικότητας, και επιτεύχθηκαν τα ακόλουθα: μειώσεις κατά 94% στα νιτρικά και νιτρώδη, 93% στη χημική ζήτηση οξυγόνου και 66% στις φαινολικές ενώσειςΜε άλλα λόγια, μια πολύ βαθιά διαδικασία καθαρισμού χρησιμοποιώντας απόβλητα που, μέχρι πρόσφατα, αποτελούσαν μεγάλο πονοκέφαλο για τα ελαιοτριβεία.
Αυτή η προκύπτουσα βιομάζα, πλούσια σε λιπίδια, πρωτεΐνες και υδατάνθρακες, γίνεται έτσι ένας πόρος με πολλαπλές βιομηχανικές εκροέςΑπό βιοκαύσιμα μέχρι οργανικά λιπάσματα και πρόσθετα για καλλυντικά ή ζωοτροφές, που ταιριάζουν απόλυτα με τις αρχές της κυκλικής οικονομίας.
Το επόμενο βήμα που εξετάζει η ομάδα είναι κλιμακώθηκε σε πραγματικές συνθήκες ελαιοτριβείουσχεδιασμό συστημάτων που μπορούν να λειτουργήσουν με μεγάλους όγκους καθ' όλη τη διάρκεια της ελαιοπαραγωγικής περιόδου και να αντέξουν τη μεταβλητότητα της σύνθεσης των λυμάτων καθ' όλη τη διάρκεια της σεζόν.
Μικροφύκη στην επεξεργασία αστικών και βιομηχανικών λυμάτων
Η παραδοσιακή επεξεργασία αστικών λυμάτων βασίζεται σε φυσικοχημικές και βιολογικές διεργασίες οι οποίες, αν και αποτελεσματικές, μπορούν να δαπανηρό σε ενέργεια και αντιδραστήριακαι μερικές φορές δημιουργούν λάσπη που είναι δύσκολο να διαχειριστεί. Σε αυτό το πλαίσιο, η χρήση μικροφυκών θεωρείται ως μια πολύ ελκυστική εναλλακτική λύση ή συμπλήρωμα.
Τα αστικά και βιομηχανικά λύματα συνήθως περιέχουν ένα μείγμα από θρεπτικά συστατικά (άζωτο και φώσφορος), βαρέα μέταλλα και αναδυόμενοι ρύποιΑυτά περιλαμβάνουν ίχνη φαρμάκων, προϊόντων προσωπικής υγιεινής και φυτοφαρμάκων. Πολλές από αυτές τις ενώσεις είναι ανθεκτικές και δύσκολο να απομακρυνθούν με συμβατικές θεραπείες.
Τα μικροφύκη, από την πλευρά τους, είναι ικανά να για τη δέσμευση μεγάλων ποσοτήτων θρεπτικών συστατικών, τη δέσμευση ορισμένων μετάλλων και, σε συνδυασμό με τα σχετικά βακτήρια, τη διάσπαση σύνθετων οργανικών ενώσεωνΚατά τη φωτοσύνθεση απελευθερώνουν οξυγόνο, το οποίο μειώνει την ανάγκη για μηχανικό αερισμό στους αντιδραστήρες, μία από τις πιο ενεργοβόρες πτυχές μιας συμβατικής μονάδας επεξεργασίας λυμάτων.
Σύμφωνα με πρόσφατη επιστημονική βιβλιογραφία, τα συστήματα επεξεργασίας που βασίζονται σε μικροφύκη μπορούν να ενσωματώσουν μια προσέγγιση ολοκληρωμένη βιοαποκατάστασηΚαθαρίζουν το νερό, παράγουν οξυγόνο και δεσμεύουν CO₂.2 και να παρέχουν αξιοποιήσιμη βιομάζα σε βιοκαύσιμα, βιολιπάσματα και άλλα προϊόντα υψηλής αξίας.
Ωστόσο, δεν είναι όλα τέλεια: οι παραδοσιακές μέθοδοι συλλογής και ξήρανσης της βιομάζας των μικροφυκών είναι συχνά ακριβό και πολύ ενεργοβόροΑυτό περιορίζει την εφαρμογή του σε μεγάλη κλίμακα εάν δεν βελτιωθούν οι διαδικασίες διαχωρισμού και αξιοποίησης.
Ευρωπαϊκό έργο WWTBP-by-Microalgae: σπιρουλίνα και χρωστικές υψηλής αξίας
Η Ευρωπαϊκή Ένωση διαθέτει ένα γιγάντιο δίκτυο αποχέτευσης, άνω των... 3,2 εκατομμύρια χιλιόμετρα αγωγώντα οποία τελικά απορρίπτονται σε μονάδες επεξεργασίας. Εδώ ακριβώς έρχεται στο προσκήνιο το ευρωπαϊκό έργο. Λύματα σε μπλε χρωστική από μικροφύκη (WWTBP από μικροφύκη), επικεντρώθηκε στην αξιοποίηση των δυνατοτήτων ορισμένων μικροφυκών, όπως η σπιρουλίνα, για τον καθαρισμό των λυμάτων, παράγοντας παράλληλα προϊόντα υψηλής αξίας.
Σε αυτό το έργο, η σπιρουλίνα χρησιμοποιείται για να για τη δέσμευση θρεπτικών συστατικών όπως τα νιτρικά και τα φωσφορικά άλατα, καθώς και για την απομάκρυνση ρύπων, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων βαρέων μετάλλωνΚατά τον καθαρισμό του νερού, παράγει φυκοκυανίνη, μια μπλε χρωστική ουσία που εκτιμάται ιδιαίτερα στις βιομηχανίες τροφίμων, καλλυντικών και θρεπτικών συστατικών.
Ένα από τα σημαντικότερα σημεία συμφόρησης ήταν το κόστος συλλογής και ξήρανσης της βιομάζας, επομένως η ομάδα επικεντρώθηκε σε να αναπτύξουν πιο αποτελεσματικές τεχνικές συγκομιδής με χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειαςΕισήχθη μια διφασική διαδικασία επεξεργασίας και δοκιμάστηκε μια νέα μέθοδος ενθυλάκωσης για τα φωτοσυνθετικά βακτήρια. Συνεχόκοκκος, πολύ συνηθισμένο στο θαλάσσιο περιβάλλον.
Επιπλέον, σχεδιάστηκε ένα καινοτόμο σύστημα για να διήθηση με ηλεκτροπηξία για τη συγκομιδή σπιρουλίνας, μειώνοντας σημαντικά την απαιτούμενη ενέργεια σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους διαχωρισμού. Αυτό φέρνει αυτά τα συστήματα ένα βήμα πιο κοντά στην οικονομική βιωσιμότητα σε εφαρμογές στον πραγματικό κόσμο.
Μελέτες από το έργο έχουν επίσης δείξει ότι, υπό ορισμένες συνθήκες, το Ο φωτισμός με κόκκινο φως αυξάνει την παραγωγή βιομάζας και την παραγωγικότητα των χρωστικών ουσιώνΣυγκεκριμένα, έχουν επιτευχθεί καλά αποτελέσματα στην επεξεργασία λυμάτων από ζυθοποιεία, όπου η δέσμευση CO2 συνδυάζεται με άλλες διεργασίες.2, επεξεργασία νερού και παραγωγή χρωστικών και βιομάζας με εμπορική αξία.
Προκλήσεις εφαρμογής: κλίμα, κανονισμοί και κοινωνική αποδοχή
Αν και τα τεχνικά αποτελέσματα είναι πολύ ελπιδοφόρα, η μαζική εφαρμογή συστημάτων που βασίζονται σε μικροφύκη εξακολουθεί να αντιμετωπίζει δυσκολίες. διάφορες πρακτικές προκλήσειςΈνα από αυτά είναι το κλίμα: πολλά στελέχη μικροφυκών αναπτύσσονται χειρότερα με χαμηλές θερμοκρασίες και λιγότερη ηλιακή ακτινοβολία, κάτι τυπικό των ευρωπαϊκών χειμώνων.
Για να ξεπεραστεί αυτό το εμπόδιο, οι ερευνητικές ομάδες δοκιμάζουν ποικιλίες προσαρμοσμένες σε συνθήκες κρύου και χαμηλού φωτισμού, όπως αυτά που βρίσκονται στη βόρεια Ευρώπη. Αυτά τα ανθεκτικά μικροφύκη μπορούν να συνεχίσουν να καθαρίζουν ακόμα και όταν ο καιρός δεν είναι ιδανικός.
Επιπλέον, η επεκτασιμότητα των συστημάτων καλλιέργειας εγείρει τεχνικά και οικονομικά ερωτήματα: οι αντιδραστήρες και οι φωτοβιοαντιδραστήρες πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε διατηρήστε σταθερές καλλιέργειες σε μεγάλες ποσότητεςεπιτρέπουν καλό φωτισμό, διευκολύνουν τη συγκομιδή και είναι ανταγωνιστικές από άποψη κόστους σε σύγκριση με τις συμβατικές τεχνολογίες.
Ένα άλλο σημαντικό μέτωπο είναι αυτό της κανονιστικής και κοινωνικής αντίληψης: η χρήση βιομάζας μικροφυκών από λύματα σε τομείς όπως τα τρόφιμα, τα καλλυντικά ή τα φαρμακευτικά προϊόντα Υπόκειται σε αυστηρούς κανονισμούς και σε κάποιο βαθμό δυσπιστίας των καταναλωτών, παρόλο που τα τελικά προϊόντα καθαρίζονται και ελέγχονται.
Επομένως, έργα όπως το WWTBP-by-Microalgae ενσωματώνουν επίσης την ανάπτυξη επιχειρηματικά σχέδια, έρευνα αγοράς, νομική ανάλυση και στρατηγικές επικοινωνίας, με στόχο την εύρεση βιώσιμων εξειδικευμένων εφαρμογών και τη διασφάλιση ότι οι διαδικασίες συμμορφώνονται με όλους τους ισχύοντες κανονισμούς.
Προς μια κυκλική οικονομία βασισμένη στα μικροφύκη
Πολλές από τις πρωτοβουλίες που περιγράφονται μοιράζονται μια κοινή προσέγγιση: τη μετατροπή των κάποτε προβληματικών αποβλήτων σε πολύτιμο πόρο. Η χρήση χρησιμοποιημένο μαγειρικό λάδι, υπολειμματικό θείο, λύματα ελαιοτριβείων ή λύματα ζυθοποιίας ως υποστρώματα ή υποστρώματα για την καλλιέργεια μικροφυκών εντάσσονται απόλυτα στη λογική της κυκλικής οικονομίας.
Αντί να επενδύεται ενέργεια και χρήματα μόνο για την απομάκρυνση ρύπων, η ιδέα είναι να ενσωματωθούν διαδικασίες στις οποίες τα μικροφύκη Απολυμαίνουν το νερό, δεσμεύουν CO₂2 και να παράγουν βιομάζα που προορίζονται για βιοκαύσιμα, βιολιπάσματα, φυσικές χρωστικές ουσίες ή άλλα προϊόντα βιομηχανικού ενδιαφέροντος.
Αυτοί οι τύποι συστημάτων μπορούν επίσης να μειώσουν την πίεση στα υδάτινα σώματα, μειώνοντας τον κίνδυνο ευτροφισμού, βελτιώνοντας την οικολογική ποιότητα των ποταμών και των λιμνών και συμβάλλοντας στην... μείωση του αποτυπώματος άνθρακα πολλών βιομηχανικών δραστηριοτήτωνΌλα αυτά χωρίς να χρειάζεται πάντα να καταφεύγετε σε επιθετικές ή εξαιρετικά ακριβές χημικές επεξεργασίες.
Υπάρχουν ακόμη πολλά που πρέπει να γίνουν: υπάρχουν προκλήσεις στην κλιμάκωση, τη βελτιστοποίηση της συγκομιδής, την ανάκτηση μετάλλων και την προσαρμογή σε διαφορετικούς τύπους λυμάτων. Ωστόσο, οι εμπειρίες στην Ουέλβα, την Ουμέα, τη Χαέν, τη Γάνδη και άλλα κέντρα δείχνουν ότι τα μικροφύκη είναι πολύ περισσότερο από έναν πόρο για βιοκαύσιμαΕίναι στρατηγικοί σύμμαχοι στην επανεξέταση του τρόπου με τον οποίο καθαρίζουμε το νερό και τι κάνουμε με τα απόβλητα.
Σε ένα σενάριο που χαρακτηρίζεται από κρίση νερού, κλιματική αλλαγή και την ανάγκη για πιο υπεύθυνες βιομηχανικές διαδικασίες, τα μικροφύκη εδραιώνουν τη θέση τους ως... μια φυσική, ευέλικτη και εκπληκτικά ευέλικτη λύση, ικανό να ενώσει τη βιοτεχνολογία, την προστασία του περιβάλλοντος και τις νέες οικονομικές ευκαιρίες σε ένα ενιαίο σύστημα.