Piemērotu mikroaļģu pētījumi biogāzes digestāta un dūmgāzu attīrīšanai un biomasas iegūšanai #SMARB

Mikroaļģes tiek uzskatītas par daudzsološu ilgtspējīgu enerģijas avotu to augšanas ātruma un augstās produktivitātes dēļ. Mikroaļģu biomasai ir plaša pielietojamība. Tā kalpo kā izejviela dažādiem atjaunojamās enerģijas veidiem, piem. biogāze, biodīzeļdegviela, biometāns, biogļūdeņradis, bioetanols. Turklāt mikroaļģu biomasu un augstvērtīgus savienojumus, kas iegūti no tās, var plaši izmantot pārtikas rūpniecībā, medicīnā, tekstilrūpniecībā, lopbarībā, akvakultūrā, lauksaimniecībā un kosmetoloģijā.

Optimālu kultivēšanas apstākļu nodrošināšana mikroaļģēm ir viens no priekšnoteikumiem augstas biomasas ražas iegūšanai. Svarīgākie vides faktori, kas ietekmē kultūru augšanu, ir 1) gaisma, 2) temperatūra, 3) barības vielas, 4) CO₂ koncentrācija, 5) pH, 6) maisīšana. Dabā pastāv tūkstošiem dažādu mikroaļģu sugu, kas pielāgojušās dzīvei dažādos vides apstākļos, tādēļ optimālie apstākļi ir atkarīgi no konkrētās mikroaļģu sugas un pat celma.

Viens no projekta SMARB uzdevumiem ir piemērotāko mikroaļģu sugu izvēle Latvijas apstākļiem biogāzes digestāta un dūmgāzu attīrīšanai un mikroaļģu biomasas iegūšanai. Latvijas klimatiskajiem apstākļiem raksturīgs mainīgums, straujas temperatūras izmaiņas, plašs temperatūras svārstību diapazons ne tikai gada griezumā, bet arī atsevišķu sezonu ietvaros. Ziemas ir īpaši izaicinošas ar īsu diennakts gaišo laiku, augstu mākoņu koncentrāciju un zemu saules krišanas leņķi. Daļu grūtību var pārvarēt nodrošinot mākslīgo sildīšanu un apgaismojumu ziemā, tomēr ekonomiski izdevīgai biomasas ražošanai būtiskas ir mikroaļģes ar pietiekami lielu spēju pielāgoties mainīgiem apstākļiem un plašu optimuma diapazonu, kā arī spēju izdzīvot zemā temperatūrā. Potenciāli veiksmīgai mikroaļģu sugai digestāta attīrīšanai un biomasas ražošanai jāatbilst noteiktām prasībām:

• Liels augšanas ātrums un biomasas produktivitāte;
• Spēja pielāgoties mainīgiem vides apstākļiem;
• Spēja pielāgoties plašam temperatūras diapazonam;
• Spēja pielāgoties mainīgiem gaismas apstākļiem;
• Spēja konkurēt ar citiem mikroorganismiem;
• Nespecifiskas barības vielu prasības;
• Izturība un spēja absorbēt augstas CO₂ koncentrācijas;
• Izturība pret dažāda veida piesārņojumu;
• Satur produktus ar augstu pievienoto vērtību.

Gaisma ir viens no būtiskākajiem parametriem ātras augšanas nodrošināšanai. Kultivējot mikroaļģes atvērtos kultivēšanas baseinos, mikroaļģes piedzīvo ļoti mainīgus gaismas apstākļus no nepietiekamas gaismas intensitātes līdz pārmērīgam apgaismojumam, kas bojā šūnas. Kultūras maisīšana nodrošina vienmērīgāku gaismas piekļuvi šūnām un samazina potenciālos šūnu bojājumus. Maisīšana nodrošina arī vienmērīgu temperatūras izkliedi un gāzu apmaiņu sistēmā. Ir pierādīts, ka mikroaļģu augšanu uzlabo paaugstināts CO₂ līmenis (augstāks nekā gaisā), tās spēj absorbēt augstas CO₂ koncentrācijas un izmantot biomasas ražošanai, tāpēc mikroaļģes var tikt izmantotas oglekļa bio-sekvestrācijai. Spēja absorbēt CO₂ dažādām mikroaļģu sugām daudzkārt atšķiras, tāpēc biogāzes dūmgāzu attīrīšanai ir būtiski atlasīt sugas ar pietiekami augstu CO₂ akumulāciju.

Projekta gaitā ir veikta plaša literatūras analīze, apkopojot publicēto zinātnisko informāciju par dažādām mikroaļģu sugām. Izvērtējot sugu piemērotību, sagatavota zinātniskā publikācija, kas ir pieejama šeit. Atlasītas mikroaļģu sugas ar konkrētām vēlamajām īpašībām un izvēlētas potenciālās sugas tālākiem pētījumiem laboratorijas apstākļos. Tālāk jau atlasītās mikroaļģes tiek audzētas laboratorijas kultūrās un testētas dažādos vides apstākļos.

VIDEO