در قرن اخیر همراه با پیشرفت روز افزون تکنولوژی و انفجار جمعیت مشکلات مختلفی در مقابل جامعه ی بشری قرار گرفته است.کاهش میزان سوختهای فسیلی و افزایش قیمت آنها دنیا را در بحران انرژی قرار داده است.همچنین گرم شدن زمین در اثر افزایش تولید گازهای گلخانه ای و آلودگی های ناشی از سوختهای فصیلی مشکلات زیادی برای نسل بشریت ایجاد کرده است. مسائل پیش آمده در سالهای اخیر باعث روی آرودن انسانها به منابع انرژی تجدید پذیر و تمیز شده است. یکی از این منابع سوختای زیستی می باشد.
در سالهای اخیرعلاوه بر مشکل انرژی مشکل تامین غذا ی جوامع انسانی از مسائل دیگری است که جامعه ی بشری را تهدید می کند. سرمایه گذاری های زیادی در زمینه ی منابع غذای جدیدی مانند پروتئین های تک سلولی که از منابع میکروبی و جلبک ها تولید می شود انجام شده است.
جایگاه و اهمیت جلبک ها در آینده
جلبک ها و تولید سوختهای زیستی
ریز جلبک ها میتوانند چندین نوع سوخت زیستی تجدید پذیر مختلف را تولید کنند. اینها شامل تولید بیواتانل و متان توسط هضم بی هوازی توده زنده ی جلبک ها، بیودیزل مشتق شده از روغن ریزجلبک ها و تولید زیست نوری بیوهیدروژن می باشد.
استفاده از ریز جلبک ها به عنوان منبع سوختی ایده ی جدیدی نیست اما اخیرا به دلیل افزایش قیمت سوختهای فصیلی و مهم تر از آن بحران گسترده در مورد مساله ی گرم شدن زمین که ناشی از استفاده سوختهای است مورد توجه قرار گرفته است
تولید بیودیزل
بیودیزل یک نوع سوخت تجدیدپذیر و تجزیهپذیر است که از روغن گیاهی و یا چربی حیوانی به دست میآید. در این روش سوخت مورد نیاز خودرو ها، کارخانه ها و... به وسیله ی گیاهان، جلبک ها و دیگر منابع زیستی تولید می شود.
ادامه ی استفاده از سوختهای فصیلی به عنوان منبع انرژی به دلیل خالی شدن منابع و تجمع کربن دی اکسید امروزه به صورت گسترده ای نامناسب تشخیص داده شده است. بیودیزل مشتق شده از روغن محصولات زراعی دارای پتانسیل منبع تجدید پذیر مناسب جایگزین سوختهای فصیلی می باشد. متاسفانه بودیزل مشتق شده از محصولات زراعی، روغن های ضایعات آشپزی و چربی های حیوانی در عمل حتی قادر به تولید گوشه ای از نیاز سوختی دنیا نمی باشد. همانگونه که توضیح داده خواهد شد ریزجلبک ها تنها نماینده ی تولید سوخت جایگزین دنیا می باشند. جلبک ها همانند گیاهان از انرژی خورشید برای تولید روغن استفاده می کنند اما بازده و سرعت تولید آنها بسیار بالاتر از گیاهان زراعی می باشد. تولید روغن بسیاری از ریزجلبک ها بسیار بیشتر از روغن تولید شده به وسیله ی بهترین گیاهان زراعی روغنی می باشد.
اخیرا بیودیزل از گیاهان و چربی های حیوانی تهیه می شود. شرکت های زیادی در صدد تولید صنعتی بیودیزل از جلبک ها می باشند. در ایالات متحده ی آمریکا ، بیودیزل اکثرا از دانه های سویا تهیه می شود. از منابع دیگر تولید صنعتی بیودیزل میتوان روغن کانولا ، چربی های جانوری، روغن خرما، روغن ذرت ، روغن های ضایعات آشپزی و روغن جاتروفا نام برد.
مقادیر مقایسه ای بین روغن های زراعی و روغن های جلبکی در جدول 1 آمده است. در ستون دوم تولید روغن این محصولات بر حسب لیتر بر هکتار داده شده است. در ستون سوم مساحت مورد نیاز برای تولید نیمی از سوخت حمل و نقل کشور آمریکا و در ستون آخر درصد نسبت زمین مورد نیاز برای تولید نیمی از سوخت این کشور به کل زمین های زیر کشت آن آورده شده است. برای استفاده از این جدول چند نکته لازم است. اولا مقادیر برای جلبک ها تقریبی بوده و بسته به نوع جلبک و سیستم و شرایط کشت مورد استفاده و موارد بسیار دیگر متفاوت است. ثانیا این مقادیر صرفا جهت مقایسه بوده زیرا کشت جلبک در زمین کاملا بایر و غیر قابل کشت انجام می شود و مانند گیاهان زراعی احتیاج به خاک حاصلخیز ندارد.
درصد زمین مورد نیاز برای تولید نیمی از سوخت آمریکا نسبت به کل زمینهای زراعی این کشور | زمین مورد نیاز برای تولید نیمی از سوخت آمریکا (میلون هکتار) | میزان روغن تولیدی (لیتر بر هکتار در سال) | نوع کشت |
846 | 1540 | 172 | ذرت |
326 | 594 | 446 | سویا |
122 | 223 | 1190 | کانولا |
77 | 140 | 1892 | ژاتروفا |
54 | 99 | 2689 | نارگیل |
24 | 45 | 5950 | نخل روغنی |
1/1 | 2 | 136900 | ریز جلبک ها* |
5/2 | 5/4 | 58700 | ریز جلبک ها** |
جدول 1) مقایسه ی میزان تولید روغن محصولات زراعی مختلف با جلبک ها
* 70 درصد روغن در وزن توده ی زیستی (درصد روغن بر اساس نوع جلبک مورد استفاده متفاوت است)
** 30 درصد روغن در وزن توده ی زیستی
همانطور که در جدول 1 آمده است اگر بخواهیم از نخل روغنی که بالاتربن در صد روغن را در بین محصولات زراعی داراست برای تولید بیودیزل استفاده کنیم برای تامین تنها نیمی از سوخت آمریکا احتیاج به استفاده از 24 درصد زمین های زیر کشت است درحالی که نخل در همه ی زمینهای زراعی و آب و هوا نمیتواند رشد کند پس عملا امکان پذیر نیست و هزینه ی بسیار زیادی دارد.
همانطور که مشاهده می کنید برای تولید بیودیزل از جلبک ها مساحت بسیار کمی مورد نیاز است که میتوان از زمین های بایر و غیر قابل کشت مانند محیط های بیابانی و کوهستانی استفاده کرد.
برخلاف گیاهان زارعی روغنی ریز جلبک ها بسیار سریع رشدند و غنی از روغن می باشند. ریز جلبک ها قادرند در عرض 24 ساعت توده ی زیستی خود را دو برابر کنند. در جریان رشد نمایی مدت زمان دو برابر شدن توده ی زیستی معمولا به کوتاهی 5/3 ساعت است. محتوای چربی ریز جلبک ها می توانند تا 80 درصد در وزن خشک برسد. سطح چربی 20 تا 50 درصد در جلبک ها متداول است. تولید روغن که به صورت روغن تولید شده در واحد حجم مایع کشت حاوی جلبک در روز تعیین می شود به سرعت رشد جلبک و محتوی روغن جلبک وابسته است. بنابرین جلبک های سریع رشد و با روغن بالا برای تولید دیزل انتخاب می شوند.
چگونه بیودیزل از روغن های گیاهی و جلبکی تولید می شود:
روغن های مادری که برای تولید بیودیزل از آنها استفاده می شود شامل مولکول های تری گلیسرید می باشد که در آن ها سه ملکول اسید چرب و یک مولکول گلیسرول به وسیله ی پیوند کوالانسی متصل شده اند(تصویر 1). در تولید بیودیزل تری گلیسرید ها با متانول واکنشی با نام ترانس استریفیکاسیون یا الکولیز انجام میدهد. ترانس استریفیکاسیون متیل استر اسید چرب (بیودیزل) و گلیسرول تولید می کند. بیودیزل پس از حذف گلیسرول و متانل اضافی توسط چند با شستشو با آب آماده می شود.
دیگر سوختها
به وسیله ی حضم بی هوازی بیومس جلبک ها توسط باکتری ها ی بی هوازی می توان بیومتان، بیواتانل، بیوبوتانل و ... تولید کرد
همچنین بیومس تولید شده از جلبک ها را می توان به وسیله ی سوزاندن مستقیما به عنوان منبع انرژی استفاده کرد.
استفاده های متنوع دیگر جلبک ها
از جلبک ها ترکیبات مختلفی استخراج می شود که در جدول 3 به تعدادی از آن اشاره شده است.
بسیاری از مواد جدول فوق بسیار با ارزش بوده و مصارف غذایی و دارویی دارند. تولید اینها به وسیله ی جلبک در مقیاس زیاد بسیار ارزانتر از سایر منابع زیستی موجود قابل انجام است. برای مثال بهترین منبع استخراج اسید چرب 12د‰3'> به عنوان افزودنی غذایی و دارویی جلبک ها می باشند. همچنین ماده ی آگار که به عنوان پایه ی محیط کشت برای باکتری ها و قارچ ها همچنین در صنایع غذایی از آن استفاده های فراوانی می شود از جلبک ها به دست می آید.
بعضی از جلبک ها به حدی منابع غذایی کاملی هستند که در کشور های پیشرفته به صورت مکمل های غذایی مخصوصا برای کودکان و سالمندان توصیه می شود. مثلا جلبک کلرلا[1] در بسیاری از کشور ها به صورت قرص در داروخانه ها به فروش می رسد.این جلبک دارای تمام ویتامین های خانواده ی B و اکثر ویتامین ها ی دیگر همچنین مواد معدنی مورد نیاز بدن است. این جلبک یک منبع کامل پروتئینی بوده و تمام اسید های آمینه ی اساسی مورد نیاز بدن را داراست(اسید های امینه ی اساسی آن دسته از اسید های آمینه هستند که بدن ما قادر به ساختن آنها نمی باشد).
همچنین از جلبک ها به عنوان افزودنی غذای دام استفاده می شود که بسیار مقوی بوده و باعث افزایش تولید گوشت و شیر دام ها می شود.
[1] -Chlorella
جلبک کلرلا که به عنوان مکمل غذایی به صورت قرص و پودر عرضه می شود
استفاده از جلبک ها جهت کاهش CO2کارخانه ها
جلبک ها در غلظت ها ی بالای دی اکسید کربن (گاز گلخانه ای) و دی اکسید نیتروژن (گاز سمی ناشی از سوخت دیزل و نیروگاه ها) زندگی می کنند. این آلودگی ها در اتمسفر ناشی از اتوموبیل ها، کارخانه های سیمان، کارخانه های فولاد سازی، کارخانه های سازنده ی کودهای شیمیایی و... به مقادیر بالا تزریق می شوند که غذایی برای رشد جلبک ها می باشد. بنابرین کارخانه های تولید جلبک می توانند به وسیله گازهای خروجی از این کارخانه ها تغذیه شوند.این گازها تولید جلبک ها را بسیار افزایش داده و از طرف دیگر جذب آنها توسط جلبک ها مانع از آزاد شدن این گاز ها به اتمسفر و آلودگی های ناشی از آن می شود.
استفاده از جلبک ها برای تصفیه ی فاضلاب ها
فاضلاب ها شامل مواد آلی، مواد معدنی و بسیار ی از فلزات سنگین می باشند. در صورتی که جلبک ها را در فاضلاب ها کشت کنند اکسیژن تولید شده توسط جلبک ها به وسیله ی باکتری ها جذب شده و باکتری ها مواد آلی فاضلاب را بهتر تجزیه می کنند. از طرف دیگر مواد سمی مانند فسفات ها، نیترات ها، سولفات ها و بسیاری از فلزات سنگینی که به وسیله ی روش ها ی معمول قادر به جداسازی آنها از آب نمی باشیم توسط جلبک ها جذب شده و از آنها برای رشد خود استفاده می کنند. استفاده از جلبک ها برای تصفیه ی فاضلاب فرایندی بسیار موثر و باصرفه ی اقتصادی می باشد.
تولید جلبک ها در مقیاس بزرگ
هدف ما از تولید جلبک هر کدام از موارد گفته شده باشد نهایتا باید جلبک ها را در مقیاس بزرگ و با تولید بالا تکثیر کرد تا تامین هدف مورد نظر(برای مثال تولید بیودیزل) توجیه اقتصادی داشته باشد.
جلبک ها برای رشد احتیاج به چند عامل دارند.
1- آب: اکثر جلبک ها در محیط های آبی رشد می کنند و برای رشد بدان وابسته اند.
2- نور: جلبک ها برای فتوسنتز احتیاج به نور دارند. محیط کشت جلبک ها هر چه سطح تحت تابش نور بیشتری داشته باشد تولید افزایش میابد زیرا نور به مقدار کمی در عمق آب نفوذ می کند.
3- دی اکسید کربن:جلبک ها برای ساخت مواد آلی خود احتیاج به دی اکسید کربن دارند. میزان دی اکسید کربن هوا بسیار کم است. به هر حال افزایش دی اکسید کربن حل شده در آب محیط کشت جلبک ها باعث افزایش زیادی در رشد آنها می شود.
4- مواد معدنی: جلبک ها برای رشد احتیاج به مواد معدنی به صورت محلول در آب دارند. یکی از اینها نیترات است که فقدان آن رشد را متوقف می کند.
5- دمای مناسب:اکثر جلبک ها در دمای 25 تا 27 درجه بهترین رشد را دارند. کاهش و افزایش دما تاثیر زیادی بر رشد جلبک ها می گذارد و می تواند باعث مرگ آنها شود.
مواردی که در بالا گفته شد باید حتما در کشت جلبک رعایت شود.
جلبک ها را می توان هم در سیستم های باز و هم در سیستم های بسته کشت داد. مثالی از سیستم های باز استخر است که برای رشد جلبک ها از آن استفاده می کنند. به سیستم های بسته فتوبیوراکتور می گویند که مزایا و معایب هر کدام از اینها را مورد بحث قرار خواهیم داد.
تلاشهای اولیه برای رشد جلبک ها در استخر های باز به آلمان و در جنگ جهانی دوم باز می گردد. در آن زمان جلبک ها را به عنوان مکمل غذایی پرورش میدادند. وقتی صنعتی شدن آغاز گردید، چند گروه در انستیتو کارناگی واشنگتون کشت جلبک ها را برای کاهش CO2ناشی از کارخانه ها انجام دادند. بین اوایل و اواخر دهه 1970 تولید تجاری جلبک ها در اروپای شرقی، اسرائیل و ژاپن آغاز شد. در جریان این دوره جلبک ها به صورت تجاری در استخر های باز به عنوان غذای سالم کشت می شد. در آفریقا دریاچه ی چاد و دریاچه تکس کوکو منبع اصلی جلبک اسپیرولینابرای ساکنان منطقه بود. در ایالات متحده ی آمریکا سیستم های استخر تولید کننده جلبک برای تصفیه ی آب استفاده شد. توده زیستی تولید شده را تبدیل به متان می کردند که مصرف سوختی داشت. از این به بعد جلبک ها کاربرد های فراوانی یافتند. کم کم لزوم استفاده از سیستم های بسته و مزایای آنها آشکار شد و تحقیقات به این سو حرکت کرد. درفتوبیوراکتور های بسته کنترل محیط کشت بهتر انجام میشود. در این سیسستم ها تولید بسیار بالاتر است و جلوگیری از آلوده شدن محیط کشت به آسانی انجام می شود. بنابرین تعداد زیادی فتوبیوراکتور در آزمایشگاه ساخته شد اما تعداد کمی از آنها شرایط لازم برای رشد جلبک در مقیاس وسیع را دارا می باشند. یکی از مشکلات صنعتی نشدن تولید جلبک در سیستم های بسته نبود فتوبیوراکتور مناسب و با صرفه ی اقتصادی می باشد. طراحی یک فتوبیوراکتور مناسب مهمترین مرحله در تولید صنعتی جلبک ها می باشد.در ادامه بهترین فتوبیوراکتور های طراحی شده با سطح جذب نوری بالا و قابلیت استفاده در مقیاس های بزرگ به تفصیل بحث خواهد شد.
استخر های باز
کشت جلبک در استخر در سالهای گذشته بسیار مورد پژوهش قرار گرفت استخر های باز را می توان به دو دسته ی طبیعی مانند دریاچه، تالاب و برکه و استخر های مصنوعی دسته بندی کرد. عمده ترین سیستم های استفاده شده شامل استخر های بزرگ کم عمق، تانکر ها، استخرهای با گردش آب و استخر های نهری می باشد. مهمترین مزیت این سیستم ها سادگی ساختن و استفاده از آنها می باشد. این سیستم ها معایب بسیاری دارند که یکی از عمده تریم آنها سطح جذب نور پایین است. نور فقط در سطح آب نفوذ کرده و توسط جلبک ها جذب می شود و در عمق استخر نور نفوذ نمی کند بنابرین این استخر ها را کم عمق می سازند. به همین خاطر تولید مقادیر بالای جلبک به این روش مساحت زیادی از زمین را اشغال می کند. محدودیت دیگر این سیستم ها از دست رفتن آب به وسیله ی تبخیر سطحی است. کشور ما با مشکل کم آبی مواجه است بنابرین این سیستم ها به هیچ وجه در نواحی مرکزی ایران قابل استفاده نیستند. مشکلات دیگر این سیستم ها انتشار CO2محلول به درون اتمسفرو آلودگی آسان سیستم های باز به باکتری ها، قارچ ها و دیگر جلبک ها می باشد. همچنین در فصول گرم و سرد سال تامین دمای بهینه برای جلبک ها در این سیستم کار بسیار دشوار و پر هزینه ای است. در مجموع تولید جلبک ها در این سیستم بسیار پایین است.



با وجود مشکلات استخر باز، تمام توجه به سمت توسعه ی فتوبیوراکتور ها معطوف شد.
فتو بیوراکتور لوله ای
فتوبیوراکتور لوله ای یکی از مناسب تربن انواع فتوبیوراکتور می باشد. اکثر فتوبیوراکتور های لوله ای شامل لوله های پلاستیکی یا شیشه ای می باشد و کشت آنها به وسیله ی پمپ یا سیستم های فشار هوا درون لوله ها چرخش می کنند. اینها می توانند به شکل ها ی مختلفی مانند افقی مارپیچی، عمودی، نزدیک افقی، مخروطي] و شیب دارباشند.
هوادهی و هم خوردگی کشت در فتوبیوراکتور لوله ای به وسیله ی پمپ هوا انجام می شود. این نوع راکتور سطح زیادی برای جذب نور دارد. یکی از عیوب این سیستم تجمع اکسیژن محلول در آن می باشد. اکسیژن تولید شده در اثر فرایند فتوسنتز در صورتی که در محیط کشت جلبک ها تجمع پیدا کند باعث ایجاد تنفس نوری می شود که به شدت از بازدهی فتوسنتز می کاهد. قطر لوله ها نباید از حدی بالاتر رود زیرا نسبت سطح به حجم کاهش یافته و بنابرین سطح جذب نور کم می شود.بنابرین برای تولید مقادیر زیاد جلبک احتیاج به میزان زیادی لوله با قطر محدود می باشد. محدودیت های دیگر این سیستم تجمع، ته نشیشنی و چسبندگی جلبک ها به دیواره ی لوله ها می باشند.باز کردن و تمیز کردن لوله ها کاری بسیار سخت و پرهزینه است. از معایب دیگر این سیستم مشکل تنظیم دمای آن همچنین ناکارامدی هوادهی می باشد زیرا تنظیم دما و هوادهی در به صورت مرکزی انجام شده و کشت به داخل لوله ها پمپ می شود. در ابتدای لوله غلظت دی اکسید کربن بالا و اکسیژن پایین است و دما ی آن تنظیم شده می باشد اما در نزدیکی انتهای لوله ها این مقادیر برعکس شده و دمای مورد نظر تغییر می کند.


تصویر 8)فتوبیوراکتور لوله ای افقی:کشت هوادهی، تغذیه و جداسازی شده به داخل لوله ها پمپ می شود. سپس از انتهای دیگر مجددا وارد سیستم هوادهی و تغذیه می شود و این چرخه دائما تکرار می شود.
تصویر 9)فتوبیراکتور لوله ای مایل
تصویر 10)فتوبیراکتور لوله ای عمودی
فتوبیوراکتور صفحه صاف
فتوبیوراکتور صفحه صاف به خاطر سطح جذب نوری بالایی که دارد بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این راکتور در سال 1953 توسط میلر پیشنهاد شد. بعد از او دانشمندان زیادی روی آن کار کردند. به طور کلی فتوبیوراکتور صفحه صاف از دو صفحه ی مسطح شفاف تشکیل شده که به صورت مکعب مستطیل به هم متصل می شوند و شکل یک آکواریوم با قطر کم را پدید می آورند. تجمع اکسیژن محلول در این روش نسبت به فتوبیوراکتور لوله ای افقی بسیار پایین تر می باشد. مقادیر بالایی از تولید در فتوبیوراکتور های صفحه صاف گزارش شده است
گزارش فتوبیوراکتور ساخته شده توسط دانشگاه اصفهان
مقدمه:
همانطور که گفته شد فتوبیوراکتور تاسیساتی است که در آن بر اثر جذب نور توده ی زنده تولید می شود. طراحی یک فتوبیوراکتور مناسب جهت تولید اقتصادی جلبک ها بسیار حائز اهمیت است. فتوبیوراکتور ها برای تولید بهینه باید خصوصیات زیر را داشته باشند:
1- سطح جذب نور بالایی داشته باشند. افزایش سطح مستقیما باعث افزایش تولید می شود.
2- به صورت مناسب هوادهی شود. این عمل دی اکسید کربن فرایند فتوسنتز را تامین می کند. هر چه میزان دی اکسید محلول در آب افزایش یابد میزان تولید توده ی زنده افزایش میابد.
3- اکسیژن تولید شده در فرایند فتوسنتز از داخل محیط کشت جلبک خارج شود و تا حد امکان از تجمع و افزایش میزان اکسیژن در راکتور جلوگیری شود. افزایش اکسیژن باعث انجام فرایند ی به نام تنفس نوری می شود که بازده فتوسنتز را به شدت کاهش می دهد.
4- دمای فتوبیوراکتور باید قابل تنظیم باشد و از افزایش زیاد دما در فصل های گرم و کاهش زیاد دما در فصلهای سرد سال جلوگیری به عمل آید.
5- داخل راکتور باید دائما جریان های گردشی آب وجود داشته باشد. این جریانها به سمت مرکز و سطوح بیرونی راکتور باعث جابجایی جلبک ها بین محیط تاریک(اعماق راکتور) و روشن(سطح تحت تابش نور راکتور) می شود.این حرکتها باعث افزایش توان فتوسنتزی جلبک می شود.این جریانها همچنین باعث هم خوردن محلول و یکنواخت شدن غلظت مواد و دما در داخل راکتور می شود.
6- چسبندگی، تجمع و تهنشینی جلبک ها در راکتور باعث از دور خارج شدن این جلبک ها و مشکلات بعدی میشود که باید از آن جلوگیری شود.
7- ارزان قیمت و قابل اجرا در سطوح زیاد باشد. در ضمن در هر زمین و شرایطی قابل بهره برداری باشد.
انواع مختلفی فتوبیوراکتور در سطح آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته که فقط تعداد اندکی از آنها مناسب و قابل استفاده در سطوح بالا می باشند.
طرز کار و خصوصیات اجرایی
اولین فتوبیوراکتوری که مورد بررسی قرار دادیم یک نوع فتوبیوراکتور لوله ای افقی می باشد.لوله های این راکتور از جنس لوله های پلی اتیلنی(لوله های پلاستیکی شفاف) می باشد که بسیار ارزان قیمت بوده و به راحتی گسترده می شود.این لوله ها شفافیت زیادی داشته و مقاومت نسبتا خوبی دارند. داخل لوله ها با آب حاوی محیط کشت جلبک اسپیرولینا پر شد. آب داخل لوله ها دائما حرکت می کندهوادهی در تشتکی انجام می شود. آب هوادهی شده در تشتک به داخل لوله ها پمپ شده و از انتهای لوله آب دوباره وارد تشتک شده و هوادهی می شود و این چرخه ادامه میابد. حدود 30 دقیقه طول می کشد تا آب در طول لوله یک دور کامل بزند. طول لوله ها 18 متر بوده و حاوی حدود 600 لیتر آب می باشند.قطر لوله ها 20 سانتیمتر بوده و روی زمین پهن شده اند.
در این پژوهش ما از جلبک اسپیرولینا استفاده کردیم. در شروع کار 400 میلی لیتر جلبک اسپیرولینا به داخل محیط کشت اضافه کردیم که بعد از 8 روز تمام لوله ها به طور کامل به رنگ سبز تیره در آمدند
مزایا و معایب فتوبیوراکتور طراحی شده
مزایا:
1- ارزان قیمت است و به راحتی سوار میشود.
معایب:
1- تجمع اکسیژن به مقدار زیادی داخل لوله ها انجام می شود.
2- تهنشینی جلبک ها در لوله مانع از به جریان افتادن آنها می شود.
3- هم خوردگی و جریان گردشی داخل لوله ها کامل نیست.
4- هوا دهی به صورت بهینه و در تمام مسیر انجام نمی شود و تنها این عمل در تشتک هوادهی صورت می گیرد.
5- تنظیم دمای سیستم کار بسیار مشکلی است.
6- سوراخ شدن و آسیب لوله مشاهده شد.
7- سطح نسبتا کمی برای جذب نور دارد.
8- برای سوار شدن لوله ها احتیاج به زمین مناسب و هموار است و در زمین های شیب دار و کوهستانی قابل اجرا نیست.
پایان...
موفقیت ایران در تبدیل آب شور به آب آشامیدنی با استفاده از ریزجلبکها | |
رئیس پژوهشگاه بیوتکنولوژی منطقه شمال غرب و غرب ایران از طراحی و ساخت دستگاهی برای تبدیل آب شور به شیرین خبر داد و گفت: این دستگاه با استفاده از ریز جلبک ها آبهای شور را به شیرین تبدیل می کند که برای آشامیدن و کشاورزی قابل استفاده است. | |
دکتر محمدامین حجازی در گفتگو با خبرنگار مهر با اشاره به محدودیت آب منابع آب شیرین در کشور افزود: در این راستا پروژه ای در این پژوهشگاه با عنوان تبدیل آب شور به شیرین تعریف شد. در این پروژه با استفاده از ریز جلبک ها اقدام به شیرین سازی آب کردیم. وی ریز جلبک ها را از پتانسیل های جدید برای تولید انواع فراورده ها در کشور معرفی کرد و اظهار داشت: ریز جلبک ها از قدیمی ترین ساکنان اقیانوس ها و آبهای شیرین به شمار می روند که حاوی کلروفیل هستند و قابلیت فتوسنتز دارند. این گیاهان قادرند با فتوسنتز مواد غیرارگانـیک را بـه مـواد ارگانیک تبدیل کنند. رئیس پژوهشگاه بیوتکنولوژی منطقه شمال غرب تولید غذا برای انسان، طیور و آبزیان و تولید بیودیزل را از کاربردهای این گیاهان نام برد و ادامه داد: با توجه به پتانسیل های مناسبی که برای کشت ریز جلبک ها در کشور وجود دارد در ادامه تحقیقات، طراحی سیستمی برای کشت ریز جلبک ها در دستور کار قرار گرفت. وی هدف از طراحی این سیستم را استفاده از مبدل هایی برای تبدیل آب شور به شیرین ذکر کرد و یادآور شد: در این راستا دستگاهی طراحی شد که همزمان با تولید بیومس (زیست توده) جلبک، قادر به استحصال آب شیرین است. حجازی اضافه کرد: در فاز اول این دستگاه در اشل آزمایشگاهی برای تولید 80 لیتر آب شیرین طراحی شد و با به دست آوردن نتایج مطللوب در فاز دوم این دستگاه در اشل بزرگتر برای تولید 250 لیتر آب شیرین طراحی و ساخته شد. این محقق تعیین مصارف آب خروجی از این دستگاه را بسته به میزان سطح کشت جلبک ها دانست و خاطر نشان کرد: با توجه به سطح کشت جلبک ها می توان از آب خروجی برای کشت گیاهان گلخانه ای استفاده کرد و یا می توان برای فراوری ریز جلبک ها که نیاز به آب شیرین دارند به کار برد. به گفته رئیس پژوهشگاه بیوتکنولوژی منطقه شمال غرب از این دستگاه می توان آب قابل آشامیدن نیز استحصال کرد. وی همچنین با تاکید بر اینکه تبدیل آب شور به شیرین با استفاده از جلبک ها از جمله روش های انحصاری است که در اختیار ایران است گفت: در این روش از میکروارگانیزم های (ریز جلبک) فتوسنتز کننده که برای رشد نیاز به مواد آلی پیشرفته ای ندارند استفاده شد. این میکروارگانیزم ها در محیط های کشت با استفاده از دی اکسید کربن (CO2) و نور خورشید، ترکیبات با ارزشی برای ما تولید می کنند. حجازی، بی نیازی این میکروارگانیزم ها به آب شیرین و زمین های کشاورزی مساعد را از ویژگی های مهم این گیاهان نام برد و افزود: با توجه به محدودیت منابع آب و زمین های کشاورزی برای شیرین سازی آب های شور می توانیم از زمین های لم یزرع و آب های شور استفاده کنیم. | |
|
|
جلبك ، تحول در صنايع غذايي:
مصرف جلبك به عنوان يك ماده غذايي به چهار هزار سال پيش باز مي گردد. اقوام متمدني مثل ماياها و آزتكها در محيط زندگيشان به كشت جلبك مي پرداختند و به عنوان يك ماده غذايي از آن سود ميبردند اينك در قرن بيست و يكم استفاده از اين ماده غذايي نمودي ديگر پيدا كرده است.
دكتر محمدرضا جبه دار كه در حال حاضر با يك گروه تحقيقاتي (فرداي سبز) در آلمان كار مي كند عنوان داشت: از سال 1990 سازماني مشترك بين ايران و آلمان تشكيل شد كه در نظر دارد تكنولوژي توليد جلبكهاي خوراكي را پس از يك دوره آزاد و تشكيل كانالهاي مصرف آن ماده به جامعه ايران منتقل سازد.
مصاحبه دكتر جبهدار به صورت خلاصه شده با يكي از روزنامه هاي كشورمان در مورد نحوه ورود به فرداي سبز و فعاليتهاي گروه و نحوه استفاده از اين جلبكها ميخوانيد.
نحوه آشنايي شما با اين گروه و پروفسور اشنايدر (سرپرست گروه تحقيقاتي ) چگونه بوده است ؟
آشنايي من با پروفسور به سال 1990 بر مي گردد. در آن مقطع زماني و با توجه به علاقه بسيار فراوان نسبت به تحقيقات اشنايدر عضو رسمي گروه شده و تا امروز نيز در اين گروه عضويت دارم .
آقاي جبه دار از چه زماني طرح انتقال تكنولوژي جلبك هاي خوراكي در ايران مطرح شد؟
در سال 1380 اين طرح براي رييس جمهور وقت ارايه شد و در آن مقطع دستور داده شد ارگان ها، سازمان ها و وزارتخانه ذيربط تحقيقات لازم را انجام دهند. تحقيقات انجام شد و سمينارهاي مختلفي در اين زمينه با صاحبان صنايع ، بنگاه هاي مالي ، دانشگاهيان ، محققين ، وزارتخانه ها، سازمان مديريت و برنامه ريزي كشور و رياست جمهوري برگزار شد.
آيا كشور ما شرايط لازم را براي رشد اين جلبك دارا است ؟
براي كشت اين جلبك ها بايد محيط و شرايط فراهم شود چون در غير اين صورت مشكلاتي را فراهم مي كند. به عنوان مثال اگر قرار است در درياچه كشت شود مشكلاتي اعم از آلودگي هاي محيطي و امكان بارش باران اسيدي وجود خواهد داشت . در واقع دماي هوا در درياچه كم يا زياد مي شود و در مواقعي يخ مي بندد كه در اين صورت جلبك مي خوابد و رشد نمي كند يا در هواي خيلي گرم ، جلبك مي ميرد. پس بايد شرايط لازم فراهم شود و از ورود آلودگي ها، سموم شيميايي و... جلوگيري شود از اين رو در كشورهاي مختلف از روش هاي متفاوتي براي كشت و رشد آن استفاده مي كنند. بزرگترين توليد كننده جلبك ها در حال حاضر چه كشوري است ؟
ايالات متحده در حال حاضر بزرگترين توليد كننده اين جلبك است كه در كاليفرنيا و هاوايي كشت مي شود.
دكتر، عمده ترين نقطه ضعف كشت اين جلبك ها چيست ؟
ورود آلودگي هاي محيطي در آن بسيار زياد است كه در اين صورت آن را از مصرف انساني خارج مي سازد. البته سرمايه گذاري زيادي از طريق بنياد راكفلر، دانشگاهي در ژاپن در اين زمينه صورت گرفته و موفقيت هاي زيادي هم به دست آمده است . اما مشكل اساسي اين جلبك ها اين است كه در مقايسه با ساير منابع تامين پروتئين در جهان گران است و در واقع اين جلبك ها قابل مقايسه با برنج و گندم نيست.
آيا اين فرآورده مي تواند به مصرف دام و طيور و براي بهتر شدن منابع حيواني قرار گيرد؟
بله و جالب است كه در تايوان 500 واحد توليد كلرلا ولگاريس وجود دارد كه هر مرغداري در كنار مزرعه خود كشت و پس از خشك شدن آن به مصرف مرغ ها مي رسد.
كلرلا و لگاريس چه فوايد عمدهاي دارند؟
در حال حاضر پزشكان براي بيماران آن را به نام تجاري آلگومد كه الگي خواص درماني التيام بخشي دارد استفاده مي كنند بخصوص پزشكان متخصص سرطان و تغذيه.
دكتر چه عواملي باعث شد كه شما به فكر استفاده از اين فرآورده در ايران بيفتيد؟
مشكلاتي كه طبق آمارهاي جهاني در ايران وجود داشت اعم از كوتاهي قد افراد، مشكلاتي حاصل از نوع فرآوري محصولات كشاورزي در ايران ، كاشت ، داشت ، برداشت ، بسته بندي ، تغيير شكل دادن و... وجود داشت كه ما را بر آن داشت تا به فكر استفاده از اين فرآورده ها در ايران بيفتيم .
آقاي جبه دار چه كشورهايي در حال حاضر كار توليد جلبك ها را به عهده دارند؟
در چين ، تايوان ، تايلند از آسياي شرقي، تمام كشورهاي اروپايي و امريكا و كانادا كشت مي شود.
دكتر، شهروندان چگونه و با چه هزينه اي و از كجا مي توانند اين ماده را تهيه كنند؟
اين ماده در حال حاضر در مرحله اول يعني مصرفي و فرهنگ سازي بسر مي برد. البته در حال حاضر مقدار كمي از اين ماده به بازار عرضه مي شود كه شهروندان مي توانند از داروخانه و با نام تجاري آلگومد دريافت كنند.
چه مقدار براي مصرف روزانه اين ماده پيشنهاد مي كنيد؟
براي انسان بالغ حداقل 3 قرص و براي كودكان يك و براي افراد بيمار كه دوران نقاهت را پشت سر مي گذارند اين ميزان مي تواند به 2 برابر افزايش يابد.
آيا تاكنون ارگان خاصي از كشت اين جلبك ها حمايت كرده است ؟
دفتر بهبود تغذيه وزارت بهداشت حمايت خود را از اين طرح اعلام كرده .
آقاي جبه دار براي كشت جلبك ها چه ميزان فضا و مساحت نياز است ؟
گلخانه شيشه يي به مساحت 5\1 هكتار كه در داخل آن 500 كيلومتر لوله كشي ، شبكه لامپ مهتابي به صورت مارپيچ و رودي تزيين شده باشد.
برداشت جلبك ها به چه صورت انجام مي گيرد؟
روزانه 500 كيلوگرم پودر خالا از زمان اوليه كشت كه حدودا 28 روز است برداشت مي شود.
آيا خودتان از اين جلبك ها استفاده مي كنيد؟
بله . اين قرص مانند اسمارتيس است حتي گاهي اوقات مصرف روزانه من به 50 عدد در روز مي رسد و در واقع محدوديتي براي استفاده از آن وجود ندارد. ضمن اينكه با مصرف 60 قرص ، بدن نيازي به مصرف گوشت پيدا نمي كند.