Διερεύνηση εναλλακτικών μεθόδων παραγωγής βιοκαυσίμων από μικροάλγη

Abstract

Σκοπός της παρούσας μεταπτυχιακής εργασίας είναι η μελέτη των συστημάτων καλλιέργειας μικροαλγών με μέσο ανάπτυξης τα λύματα και η παραγωγή βιοκαυσίμων από την παραχθείσα βιομάζα. Αρχικά διευκρινίσθηκε ο όρος βιοκαύσιμα και διακρίθηκαν οι επιμέρους κατηγορίες αυτών με χαρακτηριστικά παραδείγματα προϊόντων. Σε μία από αυτές τις κατηγορίες και συγκεκριμένα στην τρίτη γενιά ανήκουν και τα βιοκαύσιμα που προέρχονται από τα μικροάλγη. Προκειμένου να γίνει κατανοητή η σχέση των βιοκαυσίμων με τα μικροάλγη αναλύθηκε η λειτουργία των μικροαλγών και δόθηκαν πλήρη στοιχεία για τα λιπίδια που περιέχονται σε αυτά και αποτελούν πρόδρομες ενώσεις για την παραγωγή βιοντήζελ. Σχετικά με την καλλιέργεια των μικροαλγών τονίσθηκε ότι το μέσο καλλιέργειας, ειδικά όταν η διεργασία αποσκοπεί στην παραγωγή βιοκαυσίμων πρέπει να είναι λύματα, ώστε η διεργασία να είναι οικονομικά αποδεκτή. Ακολούθως, μελετήθηκαν τα στάδια επεξεργασίας για την παραγωγή των βιοκαυσίμων ξεκινώντας από τα συστήματα καλλιέργειας των αλγών. Παρουσιάσθηκαν τόσο τα ανοιχτά όσο και τα κλειστά συστήματα με έμφαση στα πρώτα λόγω χαμηλότερου κόστους. Εν συνεχεία, περιγράφηκαν λεπτομερώς οι διεργασίες που εφαρμόζονται για την εξαγωγή των ελαίων από τη βιομάζα. Για το τελικό στάδιο της παραγωγής παρατέθηκαν οι εφαρμοζόμενες διαδικασίες ανάλογα με το είδος του βιοκαυσίμου που πρόκειται να παραχθεί. Τέλος, παρουσιάστηκε μέρος της έρευνας που διεξήχθηκε από το Πανεπιστήμιο του Berkeley για πέντε διαφορετικά συστήματα καλλιέργειας μικροαλγών καθώς και η οικονομική εκτίμηση των συστημάτων αυτών.

The purpose of the present post graduate project is to study the microalagae cultivation systems through the use of wastewater and the biofuel production from the algae biomass. Initially the term biofuels was defined and was categorized in separate sections with specific examples of the products. In one of these categories and more specifically in the third generation belong the biofuels that come from the microalgae. In order to make clear the connection between biofuels and microalgae, the operation of the microalgae was analysed and were given elements in full details for the lipids, that consist the primary molecules for the biodiesel production. In connection with the cultivation of the microalgae it was emphasized that the mean of the cultivation, especially when the procedure aims to the biofuels production, must be wastewater, so as the system to be economically accepted. In addition, the fuel production stages were analysed beginning from the algae cultivation systems. It was presented not only the open but also the closed systems with emphasis in the first ones because of lower cost. Furthermore, the oil extraction procedures were described. For the final stage of the production the applied procedures were given according to the kind of the biofuel that is going to be produced. Finally, a part of the survey that conducted by the University of Berkeley (California), was presented for five different microalgae cultivation systems and their economical evaluation.