再生可能なもの技術における2008年4月6日のArjan High石油価格によるBioenergyとAlgaeに関する小さい序論、地球温暖化、および強調は生物燃料の潜在的に金持ちの源への新たな関心を引き付けています: 藻。 現在、どんな代替の技術も私たちの広大なエネルギー需要を完全に取り替えることができるように思えません。 しかし、私たちは私たちが必要とするエネルギーを私たちに提供する新技術を必要とします。 さらにrecievingして、より多くの注意であるこれらの技術の1つは藻から得られた生物エネルギです。
微小藻類は最大40%の油を保管できて、彼らは廃水と農業がないのが可能であるライブ場所で成長できます。 彼らは非常に速く成長できます、そして、そうしている間、大きい量の二酸化炭素を捕らえさえします。 これらの事実は生物エネルギにおける藻の使用に非常に有望に見えますが、これらの藻は本当に配送されることができますか?
現在の、私はメタンと電気の中への藻を通して太陽エネルギーの統合について研究しています。 論文の目的はmicroalgalバイオマスの生物エネルギへの変換の潜在的使用について研究開発することです。
それで、これはどのように働いていますか? 藻は私たちの実験室の塩水の池で育てられます。 藻はバイオマス、光合成と呼ばれる過程に太陽放射からのエネルギーがある二酸化炭素を変換します。 ある密度に達した後に、20日間藻を含む水の量を嫌気性のdigestorに入れます。 このdigestorでは、藻のバイオマスはバイオガスに変換されます(65%のメタン、残りは二酸化炭素です)。(digestorは基本的に微生物の接種物がある密閉容器です)。 空気が全く入らない方法でこのdigestorを造りますが、分析のためにバイオガスを得ています。 理論的に、それはグラムの乾いた藻あたりのバイオガスを~0、5l発生させるべきです。
algal流体を読みこなすとき、Microbial Fuel Cell(残されるように見られるので)にそれを移します。(Microbial Fuel Cellは一種のバイオバッテリーです)。 微生物の燃料電池の第一目的はさらにdigestorの流出物を下げている間、電気を起こすことになっています。 それは膜によってseperatedされた165mlの2つのコンパートメントを含んでいます。 1つのコンパートメントが読みこなされた流体と有機材料を変換する活性微生物のマットを含んでいて、もう片方が溶存酸素がある水を含んでいます。 最初のコンパートメントのバクテリアは有機化合物を代謝します、そして、もう片方のコンパートメントへの電極で電子を移します。(そこでは、それらが酸素とフォーム水によって取られます)。 電気としてこの電流を使用できます。
微生物の燃料はおよそ100mV以上の可能性といくらかの電流を発生させるはずです。 流体が微生物の燃料電池を通り抜けた後に、藻への池に注がれて、再び成長できるということです。
図: 微生物の燃料電池の計画。 左のコンパートメントでは、基板が酸化します。 電子は、もう片方のcompartimentに移して、酸素と反応します。
今、あなたはこの研究の綱領に関して何かを知っています。 この仕事はただ生物エネルギ分野への急速に成長しているalgalでの小さい添加です。 バイオガスと電気に藻を変換するのは、藻が唯一の可能なアプリケーションではありません。 藻に関する他のプロジェクトはエネルギー植物(MIT--米国)からの二酸化炭素排出を抑えることにおける藻の使用にかかわります。 会社の中にはオメガ-3個(SBAE--ベルギー)の脂肪酸か製薬品を作り出すのに藻を使用するものもあります。 或るものは、バイオディーゼル(AlgaeLink--オランダ、シェル/Cellana--ハワイ)を生産するために高い油のコンテンツで藻の緊張を育てます。 世界中の他の多くのプロジェクトが現在、生物エネルギ創造のためのalgal生産について研究しています。
来たる数カ月、私は定期的にこれらの潜在的に必要な「再-探索」の進歩に関する最新情報を掲示するつもりです。
A small introduction on Bioenergy and Algae
April 6, 2008 by Arjan
High oil prices, global warming, and emphasis in renewable technology are attracting new interest in a potentially rich source of biofuels: algae. Currently, no alternative technology seems to be able to entirely replace our vast energy demands. Yet, we need new technologies to provide us the energy we need. One of these technologies which is recieving more and more attention is bioenergy derived from algae.
Microalgae can contain up to 40% oil, they can grow in wastewater and in live places where no agriculture is possible. They are able to grow very fast and they even capture large amounts carbon dioxide while doing so. These facts look very promising for use of algae in bioenergy, but can these algae really deliver?
Currently I am researching the integration of solar energy via algae into methane and electricity. The aim of the thesis is to research and develop the potential use of microalgal biomass for conversion into bioenergy.
So, how does this work? The algae are grown in salt water ponds in our laboratories. The algae convert carbon dioxide with energy from solar radiation into biomass, a process which is called photosynthesis. After they reach a certain density, an amount of water containing algae is put into an anaerobic digestor for 20 days. In this digestor, which is basically an airtight container with an microbial inoculum, the biomass of the algae is converted into biogas (65% methane, the rest is carbon dioxide). This digestor is built in a way that no air comes in, but the biogas is being captured for analysis. Theoretically, it should generate ~0,5 l biogas per gram dry algae.
When the algal fluid is digested, it is transferred into an Microbial Fuel Cell (as seen left), which is a sort of bio battery. The main goal of the microbial fuel cell is to generate electricity while further degrading the effluent of the digestor. It contains two 165 ml compartments seperated by a membrane. One compartment contains the digested fluid and an active microbial mat which converts the organic material, the other contains water with dissolved oxygen. Organic compounds are metabolised by bacteria in the first compartment, and the electrons are transferred via the electrode to the other compartment, where they are taken up by oxygen and form water. This current can be used as electricity.
Microbial fuels should generate a potential about 100 mV or more and some current. After the fluid has passed through the microbial fuel cell, it is poured into the ponds to the algae can grow again.
Figure: scheme of a microbial fuel cell. In the left compartment, substrate is oxidized. Electrons transfer to the other compartiment and react with oxygen.
Now you know something about the general principles of this research. This work is just a tiny addition in the rapidly growing algal to bioenergy field. Converting algae to biogas and electricity is not the only possible application for algae. Other projects on algae involve the use of algae in reducing carbon dioxide emissions from energy plants (MIT - USA). Some companies use algae to produce omega-3 (SBAE - Belgium) fatty acids or pharmaceuticals. Some grow algae strains with high oil contents in order to produce biodiesel (AlgaeLink - Netherlands, Shell/Cellana - Hawaii). Many other projects worldwide are currently researching algal production for bioenergy creation.
In the coming months I’ll regularly post updates on the progress of these potentially vital researchs.
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