Odabrana poglavlja zelene Odabrana poglavlja zelene kemijekemije

Modul: Odabrana poglavlja zelene kemijeAk. god. 2008./2009.Koordinator modula: dr. sc. M. Jukić, doc.

Alge u proizvodnji Alge u proizvodnji biogorivabiogoriva

Angela MasteliAngela Mastelićć

ŠŠto su alge?to su alge?•• Vrlo velika skupina jednostaniVrlo velika skupina jednostaniččnih i vinih i viššestaniestaniččnih autotrofnih nih autotrofnih

organizama koji sadrorganizama koji sadržže razlie različčite pigmente.ite pigmente.

•• Spadaju u eukariote.Spadaju u eukariote.

•• Alge su male Alge su male ““biolobiološške tvorniceke tvornice”” koje provode fotosintezu.koje provode fotosintezu.

Klasifikacija algiKlasifikacija algi

•• Makroalge i minialge su tzv. primitivne biljkeMakroalge i minialge su tzv. primitivne biljke•• MikroalgeMikroalge

crvene smeđe zelene dinoflagelati crvene smeđe zelene dinoflagelati

cijanobakterijecijanobakterije

ZaZaššto bismo trebali koristiti alge to bismo trebali koristiti alge u proizvodnji biogoriva?u proizvodnji biogoriva?•• Rastu svugdje : Rastu svugdje : --u pustinjama, u slanoj i slatkoj vodi, u pustinjama, u slanoj i slatkoj vodi, ččak ak i u otpadnoj i zagađenoj vodi te se stoga i u otpadnoj i zagađenoj vodi te se stoga koriste za bioremedijaciju.koriste za bioremedijaciju.

•• Brzo se razmnoBrzo se razmnožžavaju. avaju.

•• Koriste COKoriste CO22 za fotosintezu.za fotosintezu.

•• Smanjuju koncentraciju COSmanjuju koncentraciju CO22 za 40 % , a za 40 % , a koncentraciju dukoncentraciju duššikovih oksida za 85 %.ikovih oksida za 85 %.

•• BiorazgradiveBiorazgradive--biomasa se koristi kao biomasa se koristi kao stostoččna hrana.na hrana.

•• Iz 2 kg algi se dobije 1 kg suhe biomase. Iz 2 kg algi se dobije 1 kg suhe biomase. Potrebna su 2.5 kg suhe biomase da bi Potrebna su 2.5 kg suhe biomase da bi se dobio 1 kg ulja.se dobio 1 kg ulja.

•• Visoki prinosi Visoki prinosi –– 1010--100 puta vi100 puta višši nego kod i nego kod drugih izvora biogoriva.drugih izvora biogoriva.

•• Biogorivo iz algi ne sadrBiogorivo iz algi ne sadržži sumpor, nije i sumpor, nije toksitoksiččno i biorazgradivo je.no i biorazgradivo je.

•• Alge su jedini prirodni izvor koji ima Alge su jedini prirodni izvor koji ima potencijal da u potpunosti zamijeni fosilna potencijal da u potpunosti zamijeni fosilna goriva.goriva.

MikroalgeMikroalge•• Mikroalge sadrMikroalge sadržže visok udio masti i masnih kiselina.e visok udio masti i masnih kiselina.•• Do nakupljanja lipida dolazi tijekom izloDo nakupljanja lipida dolazi tijekom izložženosti enosti

stresnim okolistresnim okoliššnim uvjetima ukljunim uvjetima uključčujuujućći i gladovanje.i i gladovanje.•• Prinosi ulja su puno vePrinosi ulja su puno većći nego kod ostalih izvora npr. i nego kod ostalih izvora npr.

soja, kokos.soja, kokos.•• RazliRazliččiti sojevi mikroalgi daju razliiti sojevi mikroalgi daju različčite prinose.ite prinose.•• Nema soja koji bi bio najbolji za proizvodnju Nema soja koji bi bio najbolji za proizvodnju

biodizela. Ipak, dijatomeje i zelene alge predstavljaju biodizela. Ipak, dijatomeje i zelene alge predstavljaju najbolji potencijal.najbolji potencijal.

•• Rodovi koji se trenutno istraRodovi koji se trenutno istražžuju: uju: DunalielaDunaliela i i SpirulinaSpirulina

1.Kultivacija (uzgoj) mikroalgi1.Kultivacija (uzgoj) mikroalgi

•• FotobioreaktoriFotobioreaktori

•• Otvoreni bazeniOtvoreni bazeni

2.2.ŽŽetva mikroalgietva mikroalgi

•• FiltracijaFiltracija•• CentrifugiranjeCentrifugiranje•• FlotacijaFlotacija•• FlokulacijaFlokulacija

3.Dobivanje biogoriva3.Dobivanje biogoriva

Izdvajanje ulja iz algiIzdvajanje ulja iz algi

•• MehaniMehaniččkiki-- ulrazvukulrazvuk--sonikacijasonikacija-- prepreššaa•• KemijskiKemijski--ekstrakcija benzenomekstrakcija benzenom--ekstrakcija superkritiekstrakcija superkritiččnim COnim CO22

Proizvodi dobiveni iz algiProizvodi dobiveni iz algi

Alge

Biodizel Metan Stočna hranaVodikBioetanol

BiodizelBiodizel

TransesterfikacijaTransesterfikacijaIzvodi se dodatkom etanola i natrijevog Izvodi se dodatkom etanola i natrijevog etoksida kao katalizatora. Trigliceridi i etoksida kao katalizatora. Trigliceridi i etanol reagiraju, a kao proizvod nastaju etanol reagiraju, a kao proizvod nastaju biodizel i glicerol koji se mobiodizel i glicerol koji se možže koristiti e koristiti u proizvodnji polihidroksialkanoata.u proizvodnji polihidroksialkanoata.

BioetanolBioetanol

•• Za proizvodnju se koriste makroalge koje su bogate Za proizvodnju se koriste makroalge koje su bogate ugljikohidratima (ugljikohidratima (šškrob i celuloza)krob i celuloza)--SargassumSargassum, , GracilariaGracilaria

•• Postupak proizvodnje:Postupak proizvodnje:--izdvojena biomasa se razgradiizdvojena biomasa se razgradi--ooššeeććerenje erenje --fermentacijafermentacija-- doda se kvasac(doda se kvasac(SaccharomycesSaccharomycescerevisiaecerevisiae , S, Saccharomycesaccharomyces uvarumuvarum) )

--izdvajanje bioetanola izdvajanje bioetanola

VodikVodik

•• obnovljiv izvor energijeobnovljiv izvor energije•• sagorijevanjem ne nastaje COsagorijevanjem ne nastaje CO22

•• velike kolivelike količčine energijeine energije•• jednostavna konverzija u strujujednostavna konverzija u struju

Proizvodnja pomoProizvodnja pomoćću mikroalgi zahtijeva u mikroalgi zahtijeva korikorišštenje jednostavnih solarnih tenje jednostavnih solarnih bioreaktora uz mali utrobioreaktora uz mali utroššak energijeak energije..

MetanMetan

•• MoguMoguććnost dobivanja iz ugljikohidrata, nost dobivanja iz ugljikohidrata, proteina ili masti.proteina ili masti.

•• Uzgoj algi u fotobioreaktorima, a Uzgoj algi u fotobioreaktorima, a godigodiššnji prinos je 150nji prinos je 150--300 tona algi / ha.300 tona algi / ha.MoguMogućće je proizvesti 200 000e je proizvesti 200 000-- 400 000 400 000 mm33 metana / ha godimetana / ha godiššnje.nje.

•• Ukoliko se koriste otvoreni bazeni, Ukoliko se koriste otvoreni bazeni, prinosi su manji. prinosi su manji.

Postupci proizvodnje metanaPostupci proizvodnje metana

•• Direktna piroliza Direktna piroliza mikroalgimikroalgi

•• AnaerobnoAnaerobno--obrada algi i dobivanje obrada algi i dobivanje suspenzijesuspenzije--suspenzija prolazi preko suspenzija prolazi preko sloja imobilizirnih enzimasloja imobilizirnih enzima--transformacija polisaharida u transformacija polisaharida u ššeeććere pa u hlapljive masne ere pa u hlapljive masne kiselinekiseline--dekantiranjedekantiranje--tekutekuććina prolazi preko sloja ina prolazi preko sloja metanogenih bakterijametanogenih bakterija

StaniStaniččni ostacini ostaci

•• StaniStaniččni ostaci se mogu koristiti kao ni ostaci se mogu koristiti kao stostoččna hrana, a buduna hrana, a budućći da sadri da sadržže e uravnoteuravnotežženu kolienu količčinu duinu duššika i fosfora, ika i fosfora, koriste se kao organsko gnojivo.koriste se kao organsko gnojivo.

Malo zanimljivostiMalo zanimljivosti……

•• Iz algi je moguIz algi je mogućće proizvoditi i biodizel i e proizvoditi i biodizel i bioetanol istovremeno. Fermentacijom nastaju bioetanol istovremeno. Fermentacijom nastaju bioetanol i CObioetanol i CO22 koji se koristi za uzgoj koji se koristi za uzgoj mikroalgi. Iz mikroalgi se dobiva biodizel.mikroalgi. Iz mikroalgi se dobiva biodizel.

•• Tajlandski znanstvenici su otkrili novu vrstu Tajlandski znanstvenici su otkrili novu vrstu algi koja bi se mogla koristiti za komercijalnu algi koja bi se mogla koristiti za komercijalnu proizvodnju biodizela poproizvodnju biodizela poččetkom travnja ove etkom travnja ove godine. Nazvana je KKUgodine. Nazvana je KKU--S2. U dva dana se S2. U dva dana se njena masa udvostrunjena masa udvostručči, a za dva tjedna je i, a za dva tjedna je mogumogućća ekstrakcija.a ekstrakcija.

•• SAD, EU, Japan i Kina SAD, EU, Japan i Kina --Zakoni o Zakoni o korikorišštenju biogoriva.tenju biogoriva.

•• Zrakoplovne kompanije koriste biogorivo Zrakoplovne kompanije koriste biogorivo da bi smanjile troda bi smanjile trošškove i emisiju COkove i emisiju CO22..U posljednjih godinu dana odrU posljednjih godinu dana održžana su ana su ččetiri probna leta s biogorivom etiri probna leta s biogorivom dobivenim iz algi. dobivenim iz algi.

In the beginning there were algae,In the beginning there were algae,

But there was no oil then, from algae came But there was no oil then, from algae came oil.oil.

Now, the algae are still there, but oil is fast Now, the algae are still there, but oil is fast depleting.depleting.

In future there will be no oil, but there will In future there will be no oil, but there will still be algae.still be algae.

So, doesn` t it make sense to explore if we So, doesn` t it make sense to explore if we can get oil from algae?can get oil from algae?

Hvala na paHvala na pažžnji!!!nji!!!

LiteraturaLiteratura

�� http://en.wikipedia.org/wiki/Algae_fuelhttp://en.wikipedia.org/wiki/Algae_fuel

�� www.www.oilgaeoilgae.com.com

�� www.www.emergingemerging--markets.com/markets.com/biodieselbiodiesel//

�� www.sciencedirect.comwww.sciencedirect.com

�� ScienceDaily (Aug. 19, 2008) ScienceDaily (Aug. 19, 2008) Algae: Algae:

Biofuel Of The Future?Biofuel Of The Future?

�� Ohio UniversityOhio University--Institute for Sustainable Institute for Sustainable Energy and the EnvironmentEnergy and the Environment