استفاده از ماکروجلبک ها بعنوان منبع زیست توده برای تولید انرژی های تجدیدپذیر
الموضوعات :مهران پارسا 1 , مریم پازکی 2 , حسن هویدی 3
1 - دانشگاه تهران
2 - عضو هیات علمی دانشگاه تهران
3 - دانشگاه تهران
الکلمات المفتاحية: ماکروجلبک زیست توده انرژی های تجدیدپذیر,
ملخص المقالة :
افزایش شهرنشینی و استفاده از سوخت میزان نیاز به سوخت های فسیلی را به شکل چشم گیری افزایش داده است. این موضوع با تولید میزان بالایی آلودگی برای محیط زیست و در خطر قرار گرفتن آن و کاهش منابع سوخت های طبیعی همراه است. از این رو استفاده از سوخت های تجدید پذیر و پاک الزامی به نظر می رسد. ماکروجلبک ها در حال حاضر برای مصارف مختلف صنعتی و غذایی کشت در مناطق مختلف جهان کشت می شوند. ماکروجلبکها با توجه به میزان بالای ترکیباتی مانند کرببوهیدرات، لیپید و پروتئین می توانند منبعی مناسبی برای تولید سوخت می باشند. روش های مختلف بیوتکنولوژی برای تولید انرژی از ماکروجلبک وجود دارد. این روش ها به دو دسته کلی فرایندهای بیوشیمیایی مانند: تخمیر، و هضم بیهوازی و فرایندهای ترموشیمیایی مانند: سوزاندن، پیرولیز و مایع سازی هیدروترمال تقسیم‌بندی میشوند. در این روشها بسته به نوع روش ترکیبات گازی، مایع و جامد ارزشمندی تولید می شوند که کاربردهای فراوانی دارند. در حال حاضر تحقیقات زیادی بر روی ماکروجلبک ها صورت گرفته است، در این تحقیق مروری بر روشها و مطالعات صورت گرفته برروی تولید انرژی از گونه های مختلف ماکروجلبک خواهیم کرد.
1. Berndes G, Hoogwijk M, van den Broek R. The contribution of biomass in the future global energy supply: a review of 17 studies. Biomass and bioenergy. 2003;25(1):1–28.
2. Toor SS, Rosendahl L, Rudolf A. Hydrothermal liquefaction of biomass: a review of subcritical water technologies. Energy. 2011;36(5):2328–42.
3. Naik SN, Goud V V, Rout PK, Dalai AK. Production of first and second generation biofuels: a comprehensive review. Renew Sustain Energy Rev. 2010;14(2):578–97.
4. Mata TM, Martins AA, Caetano NS. Microalgae for biodiesel production and other applications: a review. Renew Sustain energy Rev. 2010;14(1):217–32.
5. Brennan L, Owende P. Biofuels from microalgae—a review of technologies for production, processing, and extractions of biofuels and co-products. Renew Sustain energy Rev. 2010;14(2):557–77.
6. Ross AB, Jones JM, Kubacki ML, Bridgeman T. Classification of macroalgae as fuel and its thermochemical behaviour. Bioresour Technol. 2008;99(14):6494–504.
7. Zhou D, Zhang L, Zhang S, Fu H, Chen J. Hydrothermal liquefaction of macroalgae Enteromorpha prolifera to bio-oil. Energy & Fuels. 2010;24(7):4054–61.
8. Shi W, Wang M. Green macroalgae blooms in the Yellow Sea during the spring and summer of 2008. J Geophys Res Ocean. 2009;114(C12).
9. Ansell A, Gibson R, Barnes M, Press U. Ecological impact of green macroalgal blooms. Oceanogr Mar Biol an Annu Rev. 1998;36:97–125.
10. Elliott DC. Review of recent reports on process technology for thermochemical conversion of whole algae to liquid fuels. Algal Res. 2016;13:255–63.
11. Dębowski M, Zieliński M, Grala A, Dudek M. Algae biomass as an alternative substrate in biogas production technologies—review. Renew Sustain Energy Rev. 2013;27:596–604.
12. Montingelli ME, Tedesco S, Olabi AG. Biogas production from algal biomass: a review. Renew Sustain Energy Rev. 2015;43:961–72.
13. Costa JC, Gonçalves PR, Nobre A, Alves MM. Biomethanation potential of macroalgae Ulva spp. and Gracilaria spp. and in co-digestion with waste activated sludge. Bioresour Technol.2012;114:320–6.
14. Chen J, Bai J, Li H, Chang C, Fang S. Prospects for Bioethanol Production from Macroalgae. Trends Renew Energy-Journal. 2015;1(3):185–97.
15. John RP, Anisha GS, Nampoothiri KM, Pandey A. Micro and macroalgal biomass: a renewable source for bioethanol. Bioresour Technol. 2011;102(1):186–93.
16. Jenkins Bm, Baxter LL, Miles TR. Combustion properties of biomass. Fuel Process Technol. 1998;54(1):17–46.
17. Demirbas A. Potential applications of renewable energy sources, biomass combustion problems in boiler power systems and combustion related environmental issues. Prog energy Combust Sci. 2005;31(2):171–92.
18. Bridgwater A V. Review of fast pyrolysis of biomass and product upgrading. Biomass and bioenergy. 2012;38:68–94.
19. Tripathi M, Sahu JN, Ganesan P. Effect of process parameters on production of biochar from biomass waste through pyrolysis: A review. Renew Sustain Energy Rev. 2016;55:467–81.
20. Kositkanawuth K, Sattler ML, Dennis B. Pyrolysis of Macroalgae and Polysytrene: A Review. Curr Sustain Energy Reports. 2014;1(4):121–8.
21. Wang J, Zhang M, Chen M, Min F, Zhang S, Ren Z, et al. Catalytic effects of six inorganic compounds on pyrolysis of three kinds of biomass. Thermochim Acta. 2006;444(1):110–4.
22. Bae YJ, Ryu C, Jeon J-K, Park J, Suh DJ, Suh Y-W, et al. The characteristics of bio-oil produced from the pyrolysis of three marine macroalgae. Bioresour Technol. 2011;102(3):3512–20.
23. Bermúdez JM, Francavilla M, Calvo EG, Arenillas A, Franchi M, Menéndez JA, et al. Microwave-induced low temperature pyrolysis of macroalgae for unprecedented hydrogen-enriched syngas production. RSC Adv. 2014;4(72):38144–51.
24. Plis A, Lasek J, Skawińska A, Zuwała J. Thermochemical and kinetic analysis of the pyrolysis process in Cladophora glomerata algae. J Anal Appl Pyrolysis. 2015;115:166–74.
25. Biller P, Ross AB. Hydrothermal processing of algal biomass for the production of biofuels and chemicals. Biofuels. 2012;3(5):603–23.
26. Möller M, Nilges P, Harnisch F, Schröder U. Subcritical water as reaction environment: fundamentals of hydrothermal biomass transformation. ChemSusChem. 2011;4(5):566–79.
27. Vardon DR, Sharma BK, Blazina G V, Rajagopalan K, Strathmann TJ. Thermochemical conversion of raw and defatted algal biomass via hydrothermal liquefaction and slow pyrolysis. Bioresour Technol. 2012;109:178–87.
28. Bennion EP, Ginosar DM, Moses J, Agblevor F, Quinn JC. Lifecycle assessment of microalgae to biofuel: Comparison of thermochemical processing pathways. Appl Energy. 2015;154:1062–71.
29. Akhtar J, Amin NAS. A review on process conditions for optimum bio-oil yield in hydrothermal liquefaction of biomass. Renew Sustain Energy Rev. 2011;15(3):1615–24.
30. Chiaramonti D, Prussi M, Buffi M, Rizzo AM, Pari L. Review and experimental study on pyrolysis and hydrothermal liquefaction of microalgae for biofuel production. Appl Energy. 2016;
31. Tian C, Li B, Liu Z, Zhang Y, Lu H. Hydrothermal liquefaction for algal biorefinery: a critical review. Renew Sustain Energy Rev. 2014;38:933–50.
32. Duan P, Savage PE. Hydrothermal liquefaction of a microalga with heterogeneous catalysts. Ind Eng Chem Res. 2010;50(1):52–61.
33. Peterson AA, Vogel F, Lachance RP, Fröling M, Antal Jr MJ, Tester JW. Thermochemical biofuel production in hydrothermal media: a review of sub-and supercritical water technologies. Energy Environ Sci. 2008;1(1):32–65.
34. Anastasakis K, Ross AB. Hydrothermal liquefaction of the brown macro-alga Laminaria saccharina: effect of reaction conditions on product distribution and composition. Bioresour Technol. 2011;102(7):4876–83.
35. Bach Q-V, Sillero MV, Tran K-Q, Skjermo J. Fast hydrothermal liquefaction of a Norwegian macro-alga: screening tests. Algal Res. 2014;6:271–6.
36. Anastasakis K, Ross AB. Hydrothermal liquefaction of four brown macro-algae commonly found on the UK coasts: an energetic analysis of the process and comparison with bio-chemical conversion methods. Fuel. 2015;139:546–53.
37. Li D, Chen L, Xu D, Zhang X, Ye N, Chen F, et al. Preparation and characteristics of bio-oil from the marine brown alga Sargassum patens C. Agardh. Bioresour Technol. 2012;104:737–42.
38. Elliott DC, Hart TR, Neuenschwander GG, Rotness LJ, Roesijadi G, Zacher AH, et al. Hydrothermal processing of macroalgal feedstocks in continuous-flow reactors. ACS Sustain Chem Eng. 2013;2(2):207–15.
39. Barreiro DL, Beck M, Hornung U, Ronsse F, Kruse A, Prins W. Suitability of hydrothermal liquefaction as a conversion route to produce biofuels from macroalgae. Algal Res. 2015;11:234–41.
40. Neveux N, Yuen AKL, Jazrawi C, Magnusson M, Haynes BS, Masters AF, et al. Biocrude yield and productivity from the hydrothermal liquefaction of marine and freshwater green macroalgae. Bioresour Technol. 2014;155:334–41.
