海藻为食品和燃料 Bashny.Net

藻类中增长最快的生物体，这不能不引起兴趣在它们的使用作食品和能源用途—如生物燃料。 该活跃的研究和培育的海藻开始从1960年独立实体，在世界和在俄罗斯。 该条约谈判的现实和前景的粮食和能源使用的藻类、经济和环境方面的生产藻类的生物燃料。

藻类系统中的生物

开始交谈，有关海藻和它们的价值观权力，更不要说所有能源在地球上，有所例外的潮汐能和地热，是直接或改变能源的阳光。

阳光加热的土地面导致运动的空气，创造风能。 反过来，风在海洋表面生成的波浪的能量。 暖气由太阳水面导致蒸发的水分，并创建一个水循环性质，没有它，就能移动的水。





最后，没有太阳的生活是不可能、生物量和生物能源。 此外，石油、天然气、煤、泥炭，所有这一切都是生物物质转化到各种程度，也是来自太阳的能量。

至于藻类，这一组的活的生物体造成的，毫不夸张地说，地球上生命的基础，直接利用太阳能为增长。

藻类(lat。 藻类)在日常的理解是植物相关的水生生物的栖息地，然而，并不总是这种情况。 藻类被一个非常庞杂的人口。 不是所有的藻类的只生活在水，以及不是所有的水生植物属于藻类。

活的有机体分类的各种方法。 目前的分类包括两个主要部门(分类)或两个帝国的生物体:

1. 病毒precellular的生物体。

2. 细胞生物体。 细胞生物体分为两个主要类群的较低顺序(netcarta域或):

1. 原核生物的不限膜细胞核。

2. 真核生物细胞核。

原核生物包括两个王国的生物—的古细菌或细菌和古细菌或真细菌. 真核生物—更广泛的集团的活的生物体，包括众所周知的合王国的真菌、植物和动物。

生物相结合的概念"藻类"，都几乎在所有各级的生物分类梯子细胞生物分离菌的植物(表。 1)和包括两个主要群体：原核藻类合王国在该领域的原核生物，包括subkingdom(对于一个不同的分类分)蓝绿色和prochlorophyte藻；这些藻类podtsarstvo在植物王国中，其中包括一些部门。





有趣的是，生物分类地位的原核蓝绿藻类仍然是一个有争议的问题。 微生物学家罗杰Stanier和Cornelis van尼尔，他制定了一个理论上的分裂活生物体成两个全球域的原核生物和真核生物，建议考虑在条款"原核生物"和"细菌"是相当的。 从这一刻起，蓝绿藻类在两个方面—就像细菌(蓝藻)和工厂，光合有机体。 此外，所有的细胞生物可以划分为单细胞(原生动物、较低、原生生物)和多细胞(高)，并建立分类在这个基础上，突出的原生动物作为一个单独的王国。 其中的藻类，有的是单细胞和多细胞和殖民时期的生物形成一个系统相互连接的细胞。





尺寸的藻类广泛变化，从0.5–1微米(10-6米)的一些蓝藻数十米在一些植物形式的藻类。 藻类生活在海洋和淡水水域和土壤中的。

一个共同特征的绿色植物和藻类，包括原核，是能够光合作用或转换的电磁能量的太阳光转化为能量的化学键的有机物质是进行中的轻由于存在光合色素叶绿素在植物和细菌视紫红质叶绿素在原核生物。

反应的光合作用--转变为二氧化碳和水变成葡萄糖和氧气看起来是这样的：





为绿色的植物和藻类的光合作用是力量的来源和增长。 反过来，生物光合我们欠的外观和维护一个透气氛围。

光合作用生物属于该类别的自养直接用来源的无机物质并将它们转化为有机。 其它生物，包括动物和人的异养无法合成有机物从无机的。 对于他们，反过来，自养生物提供必要的饲料基地和来源的物理存在。 因此，藻类的生物体，在一方面，所欠它的存在直接的太阳，在其他—是的基础的其余部分有机地球上的生命。

在这方面需要考虑的关键的量化指标：体积和生物量增长的植物和藻类。 生物物质的地球作为一个整体，估计在1.3亿吨，其中phytomass(植物)账户，超过1.2万亿吨，超过95％的地球的生物质(标签。 2).





请注意，如果该类别的生物质来考虑人类和地球的人口，它与人口约7亿人将为300万吨，大约1/3000中或0.03%的总陆地面生物量和大约1%的Tomassi的。





虽然每年的增长的生物质是17%的总量，或大约220亿吨，包括海洋生物质的超过87亿吨。

最高速再生，因此，增加的生物质特性的用于最小的生物，其中包括大多数的海藻。 特别是，生物物质的浮游植物(浮游藻类)在海洋估计(湿重量)为1.5亿吨，其每年的增长—550亿吨。 换句话说，这一年大量藻类可以长在350次。 根据一些估计，藻类占2/3的总生物量的土地。 这完全相同的计算，在这种情况下几乎是不可能的。





与最伟大的繁殖速度最小的单细胞藻类或微藻之间的时间间隔的部门细胞有利的条件下可能被减少到20分钟甚至更少。 在这种情况下，只需一天一个单元理论上可以得到大约5×1021后裔。 当质量的一个单细胞的大约665femtograms(的6.65×10至16公斤或6.65×10-13的g)，其总质量的日间将超过100吨，价值的所有现有生物量的土达到12个小时以后。 甚至在真实的，不是理想的条件下，高殖率的海藻复盖水面，是众所周知的，并且在成长中的池塘microalga螺旋藻(螺旋藻)，因为实践表明，它加倍其生物质的每一个给一些国家比如天。

海藻为食品和燃料

有了这样一个巨大潜力的再现是由于几乎完全太阳能和水，而无需耗费的有机物质的！ —微藻直到几十年前已经成为目的的密切关注和研究的可能性，用作食品和能源产品。

前景的培养的海藻每年费用的数十数百吨物质从1公顷的水面的时间甚至数量更大比率的任何已知的作物，并且不会产生显着成本不可能看起来非常具有诱惑力。

原食物利用海藻具有悠久的历史。 特别是，已知的是，阿兹特克人印加人和人民的中部非洲和东部非洲生活在地区的乍得湖和东非大裂谷，吃蛋糕做成螺旋藻干燥的。

在这方面，自从1960年独立实体在世界各地有兴趣在藻类(大部分，螺旋藻)，主要是因为粮食用于动物和人类。 还发现了一些有用的特性的藻类的有关加强的免疫力，预防和治疗某些疾病，提高生产力的牲畜和农作物。

在下半1970年独立实体螺旋藻粉末或胶囊上出现了世界粮食市场，它是作为一个新的自然产品的能源的天然食品补充剂与高内容的蛋白质，即"食物的未来"。





在美国企业对日益增长的微藻在人工池塘操作的实验模式，是在1977年。 第一个池塘出现在旷野中，在该县的帝王谷(帝王谷)在东南部的状态的加利福尼亚州。 条件有利，由于组合的温暖和阳光明媚的气候与可能的供水来自科罗拉多河。

与此同时，海藻了日本，然后在处理的合资企业，在印度、中国、泰国、台湾和墨西哥。

在1980年代和第一半，1990年代生产的微藻类在全世界增加到1000吨。 由2000年年底的独立实体的世界生产的微藻，其中包括螺旋藻绿藻(绿藻)、杜氏藻(杜氏藻)中，红球藻(haematoccocus)达到10万吨的干重。

几乎在同一时间，在1980-1990年独立实体的苏联和俄罗斯开始的研究，种植螺旋藻为食品目的而，对于用作补充，在人类的食物和饲料用于家畜和家禽。

在这些工作，积极参与也雇员的研究实验室的可再生能源(SILVIA)地理学的密歇根州立大学名M.V.罗蒙诺索夫。 建立了积极效果的使用螺旋藻，特别是作为食品添加剂，用于家禽。 目前在俄罗斯有一些小规模生产的螺旋藻。

关于可能的直接充满活力的使用藻类生产生物燃料，积极研究这个方向开始在从1960到1970年十年当中。 领导人在这些调查，特别是，法国石油研究所(研究所法语du petrole，IFP)和美国国家可再生能源实验室(国家可再生能源实验室、NREL)美国能源部(部门的能量，DoE)。





NREL在1978年推出了一个计划，以研究的可能性产生燃料，从藻类水生物种的程序(字面意思—该计划的水生物种或水中)。 这是逐步淘汰通过1996年，当它被发现的生物燃料，从藻将太过昂贵比化石碳氢化合物，但是在2010年它宣布重新恢复的研究在连接不稳定的油价和不断增加的需求能源安全、环境保护和减少温室气体的排放。

在过去几年来，从藻类的生物燃料获得和使用试验模式。

在并行，研究在这个方向发生在苏联，包括在NELVIA的。 特别是，在1989年和2002年的实验室进行的研究的生物生产力和可能性的使用微藻作为一种能源用于生产生物气和液体生物燃料的基础上实验的区域海洋hydrophysical研究所科学院，乌克兰苏维埃社会主义共和国，在南部海岸的克里米亚附近的村庄Katsiveli的。 工作人员的实验室的设计和建造的系统"Biosolar"培养微藻—光合作用的单位或biogenerator，住在海上和陆地总面积的几百平方米。





目的实验中被选中，钝顶螺旋藻microalga螺旋藻(钝顶螺旋藻)，也称为arthospira(Arthospira钝顶螺旋藻). 一个设有实验逐步适应的种类(体内的螺旋藻生活在淡水的亚热带和热带水域)对海水的黑海。 实验表明相当高的生产率每年输出的物质，每单元的海藻种植面积的70m2达到一吨。 推断是超过140万吨，每1公顷，而实现这种结果在很大的地区在俄罗斯的条件是一个单独的任务。

此外，原料的生物燃料—脂(脂肪)，其中不同的种类而变化。 螺旋藻具有高比例的蛋白质的大约60％的干质量，除其他事项外，使其成为一个有价值的食品。 在同一时间，脂质内容仅为7%。 为了便于比较，油菜籽和向日葵脂占30％至60％的质量，在这种的大豆和玉米的15-25％及以上的果实的油棕榈为45-70％。 这些文化是目前作为主要原料用于生物燃料的生产。 因此，我们正在与微藻的高脂质内容，同时承载在我们的国家(包括西尔维娅)，并在世界上主要的实验性质的。





海藻作为能源的优点和缺点

所以微藻是非常高的。 在每公顷产量可以从理论上的每月达到吨甚至几十吨在干重，有时甚至令的幅度高于传统的作物。 内容的类脂中的有些物种，如botryococcus布朗尼(Botryococcus藻)、杜氏藻(杜氏藻),nannochloris(Nannochloris),stichococcus(Stichococcus)在最佳条件下可达到80%以上。 因此，理论上可能产生物燃料在几十甚至几百次高于目前使用的油料作物(表。 3款)。





这是可能避免冲突与食品为导向的农业土地使用。 种植园的微藻可设在自然和人工水库，不舒服和未使用的土地和水的区域，而占领军的一个基本上为较小的区域。

最后，种植传统作物的土地上与大型温室气体排放和其他污染物。 在此背景下，培育的海藻看起来环境安全，而且，增加吸收的二氧化碳和氧气氛，创造一个双积极的影响—得到食品和燃料，没有伴随的污染和净化环境。 这个问题，因为通常是实际的条件通常都远非最佳和理论上的可能。

在该框架内的上述ASP程序在美国微藻具有高含量的脂质是种植在开放池塘在新墨西哥州的州(西南的国家)。 平均生产率是20克/m2的每日(相当于73吨，每年每公顷)，并在某些时期—70g/m2的每一天。

然而，事实证明，这是不可能长时间维持一个单一的微藻类在一个开放的系统，不可避免地存在其他生物体。 此外，高生产力的藻类是可能有一个足够大的施肥的氮在没有它就崩溃。 在这种情况下，显示出相似之处，与传统的农作物也需要的氮肥。 同时，在没有氮的脂肪细胞藻类是较高的。 因此，问题的同步增长的生产力和脂质内容，促进能源效率的文化是棘手的，并需要找到最佳比例的两个。

日本的研究人员的研究院的创新性技术的地球(研究所的创新性技术的地球(仪式))，谁曾在同样的任务，在1991-1999年，来到类似的结果。

在1997年至2001年，一个大型研究项目，在这个方向进行的夏威夷群岛、用微藻红球藻生红球藻(红球藻生红球藻)，其中第一阶段是生长在封闭式光生物反应器、第二放在露天水库中。 平均生产力的培养藻类生物物质共达到38吨为1公顷，最大的超过了90吨，产生物燃料，分别有11.4–27.5吨为1公顷，这是多次高于大多数生产的油料作物的土地上。

同时，当越来越多在公开的条件和生产率，和类脂含量显着降低，而且越来越多，在一个封闭的生物反应器导致显着较高的成本。

翻译成能量当量，事实证明，生产1l生物柴油从微藻的需要的能源相当的0.56–0,81我的燃料(平均约为0.7l)，包括电力、营养和更多。 在这种情况下，除了经济方面，还有生态的，由于能源用于种植的藻类是已经开采自非可再生能源和无害环境的不，这是环境影响的生物柴油的生产很大程度上贬值。 此外，还有一个负面环境效应与氮肥和水使用的种植园中的藻类，这是相同于传统的农业生产。 此外，谈成本，不包括投资、工资、其他费用，特别是运输燃料。

计算成本的获取生物柴油从微藻给予明显不同的结果在非常高度依赖于生产方法的藻类，自然条件和其他因素。 特别是，通过计算计划的参与者ASP的费用1升"藻类"生物柴油作26-86美分($39-127每桶)，在夏威夷的项目约有40美分($56每桶)和研究人员来自不列颠哥伦比亚(加拿大)得到高得多的数字，从美元的2.5至7美元，每1L.

根据我们的计算，投资费用的1公顷的海藻农场开放条件，包括安装的耕种、设备对于准备食物、混合、干燥和过滤，生物质和其他将约为50万。

运营成本非常高度依赖于地方条件下从气候和结束与水平的报酬。 他们可以美元估算的50至100万，但在俄罗斯，他们可以进行几次较高，尤其是因为明显更大比亚热带和热带地区的电力消费和生长季节短时成长中的开放条件。

这是相当可接受的条件，培育的海藻为食品和药物的添加剂，但是作为燃料来源的，他们太昂贵。

如果这些费用，甚至在的情况下，收集从1公顷至30吨的物质，每年每吨将花费$1600–3200($1,6–3,2每1公斤)，即使没有考虑到初始投资成本获得燃料。 它靠近的数字由加拿大的研究人员。





前景藻类的能量

感兴趣的海藻作为来源的生物燃料的自然用于石油价格在每桶100美元及以上，因为它是在2000年下半年当中。 目前，情况不是如此有利，并且它几乎是不可能的预测是否将会改变为更好地用于可再生能源方面的可预见的未来。

目前是而且将继续寻找方法，以降低成本生物能源生产，从藻类。 此外，它包括搜查、选择和培育文化的藻类具有高脂质内容、更多的生产性和弹性。

作为一种食品(其中也可以考虑一种能源)、藻类已经使用，并有明确的前景。 也许，因为在这种情况下的泥炭，在未来，它是合理使用耕种藻类创造一个整体范围内的食品、医药和能源产品的输出。 对于俄罗斯来说，这也可能是一个方向的中期和长期的创新增长和创造高科技经济体在国内知识产权和生产的基础。 出版

 

资料来源：www.c-o-k.ru/articles/vodorosli-i-energetika