Современные технологии конверсии биомассы микроводорослей в различные виды биотоплива
Ключевые слова:
микроводоросли, биотопливо, гидротермальное сжижение, очистка сточных вод, улавливание СО2
Аннотация
Поиск альтернативных источников биомассы как сырья для биоэнергетики в настоящее время — актуальная фундаментальная и прикладная научная задача. Микроводоросли в силу особенностей их физиологии, высокой производительности, потенциала потребления углекислого газа из атмосферы являются одним из примеров таких источников.
Представлены результаты многолетних исследований НИЛ ВИЭ МГУ имени М.В. Ломоносова в области разработки технологии крупномасштабного культивирования микроводорослей, методов повышения производительности их по биомассе и целевым продуктам (липидам, углеводам), получения из биомассы различных видов биотоплива (биодизеля, бионефти, синтез-газа, метана и др.). Показана возможность попутной очистки сточных вод, утилизации СО2 и производства ценных сопутствующих продуктов при промышленном культивировании микроводорослей.
Литература
1. Chernova N.I., Kiseleva S.V., Popel’ O.S. Efficiency of the Biodiesel Production from Microalgae // Thermal Eng. 2014. V. 61. No. 6. Pp. 399—405.
2. Mathimani T., Pugazhendhi A. Utilization of Algae for Biofuel, Bio-products and Bio-Remediation // Biocatalysis and Agricultural Biotechnol. 2019. V. 17. Pp. 326—330.
3. Chi N. e. a. Evaluating the Potential of Green Alga Chlorella sp. for High Biomass and Lipid Production in Biodiesel Viewpoint // Ibid. Pp. 184—188.
4. Yang J. e. a. Life-cycle Analysis on Biodiesel Production from Microalgae: Water Footprint and Nutrients Balance // Bioresource Technol. 2011. V. 102(1). Pp. 159—165.
5. Muller E.E.L. e. a. Lipid-based Biofuel Production from Wastewater // Current Opinion in Biotechnol. 2014. V. 30. Pp. 9—16.
6. Чернова Н.И. Технологии производства моторных топлив из нетрадиционного сырья на основе микробной биомассы // Энергетик. 2018. № 10. С. 39—44.
7. Hielmann S.M. e. a. Hydrothermal Carbonization of Microalgae // Biomass and Bioenergy, 2010. V. 34. Pp. 875—882.
8. Алексеев В.В. и др. Энергетические плантации // География, общество, окружающая среда. Т. 3. Природные ресурсы их использование и охрана. М.: Издат. дом «Городец», 2004. С. 578—607.
9. Chernova N.I., Kiseleva S.V. Microalgae Biofuels: Induction of Lipid Synthesis for Biodiesel Production and Biomass Residues in to Hydrogen Conversion // Intern. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. No. 5. Pp. 2861—2867.
10. Пат. № 2539766 РФ. Штамм Arthrospira platensis T/05-117-продуцент липидосодержащей биомассы / Чернова Н.И. и др. // Бюл. изобрет. 2015. № 3.
11. Raslavičius L. e. a. Producing Transportation Fuels from Algae: in Search of Synergy // Renewable and Sustainable Energy Rev. 2014. V. 40. Pp. 133—142.
12. Chernova N.I. e. a. Manufacturing Gaseous Products by Pyrolysis of Microalgal Biomass // Intern. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. No. 3. Pp. 1569—1577.
13. Vlaskin. M.S. e. a. Influence of Solvent on the Yield and Chemical Composition Of Liquid Products of Hydrothermal Liquefaction of Arthrospira Platensis as Revealed by Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry // European J. Mass Spectrometry. 2018. V. 24. No. 4. Pp. 363—364.
14. Vlaskin M.S. e. a. Chemical Composition of Bio-oil Produced by Hydrothermal Liquefaction of Microalgae with Different Lipid Content // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Sci. 2018. V. 159. No. 1. Pp. 12004(1)—012004(6).
15. Chernova N.I. e. a. Hydrothermal Liquefaction of Microalgae for Biofuel Production: the Recycling of Nutrients from an Aqueous Solution after HTL // IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. 2019. No. 564. Pp. 012101–1—012101–6.
16. Chernova N.I., Kiseleva S.V. The Wastewater Using in Technologies of Bio-oil Production from Microalgae: CО2 Capture and Storage // IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. 2021. V. 1037. No. 11. P. 012045.
17. Пат. № 2034499 РФ. Способ приготовления премикса для сельскохозяйственной птицы / Околелова Т.М. и др. // Бюл. изобрет. 1995. № 3.
18. Пат. № 2137402 РФ. Пищевая добавка / Зайцев С.И. и др. // Бюл. изобрет. 1999. № 26.
19. Пат. № 2322489 РФ. Штамм Arthrospira platensis (Nordst.) Geitl. 1/02-T/03-5 — продуцент белковой биомассы / Коробкова Т.П. и др. // Бюл.изобрет. 2008. № 11.
20. Chernova N.I. e. a. Estimation of Microalgae Resource Potential for Bio-oil production and Sustainable Rural Development in the Climatic Conditions of Russia (the Republic of Dagestan) // Proc. MATEC Web Conf. 2018. No. 178. Pp. 09011–1–09011–6.
21. Чернова Н.И., Киселева С.В. Ресурсный потенциал производства биотоплива и сопутствующих продуктов из микроводорослей применительно к Республике Узбекистан // Сборник статей под ред. академика Р.А. Захидова. Ташкент: Изд-во Ташкентского гос. техн. ун-та им. Ислама Каримова. 2021. Т. 1. С. 29.
---
Для цитирования: Чернова Н.И., Киселева С.В. Современные технологии конверсии биомассы микроводорослей в различные виды биотоплива // Вестник МЭИ. 2022. № 4. С. 68—74. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-4-68-74
#
1. Chernova N.I., Kiseleva S.V., Popel’ O.S. Efficiency of the Biodiesel Production from Microalgae. Thermal Eng. 2014;61;6:399—405.
2. Mathimani T., Pugazhendhi A. Utilization of Algae for Biofuel, Bio-products and Bio-Remediation. Biocatalysis and Agricultural Biotechnol. 2019;17:326—330.
3. Chi N. e. a. Evaluating the Potential of Green Alga Chlorella sp. for High Biomass and Lipid Production in Biodiesel Viewpoint. Ibid:184—188.
4. Yang J. e. a. Life-cycle Analysis on Biodiesel Production from Microalgae: Water Footprint and Nutrients Balance. Bioresource Technol. 2011;102(1):159—165.
5. Muller E.E.L. e. a. Lipid-based Biofuel Production from Wastewater. Current Opinion in Biotechnol. 2014;30:9—16.
6. Chernova N.I. Tekhnologii Proizvodstva Motornykh Topliv iz Netraditsionnogo Syr'ya na Osnove Mikrobnoy Biomassy. Energetik. 2018;10:39—44. (in Russian).
7. Hielmann S.M. e. a. Hydrothermal Carbonization of Microalgae. Biomass and Bioenergy, 2010;34:875—882.
8. Alekseev V.V. i dr. Energeticheskie Plantatsii. Geografiya, Obshchestvo, Okruzhayushchaya Sreda. T. 3. Prirodnye Resursy Ikh Ispol'zovanie i Okhrana. M.: Izdat. Dom «Gorodets», 2004;578—607. (in Russian).
9. Chernova N.I., Kiseleva S.V. Microalgae Biofuels: Induction of Lipid Synthesis for Biodiesel Production and Biomass Residues in to Hydrogen Conversion. Intern. J. Hydrogen Energy. 2017;42;5:2861—2867.
10. Pat. № 2539766 RF. Shtamm Arthrospira Patensis T/05-117-Produtsent Lipidosoderzhashchey Biomassy. Chernova N.I. i dr.. Byul. Izobret. 2015. № 3. (in Russian).
11. Raslavičius L. e. a. Producing Transportation Fuels from Algae: in Search of Synergy. Renewable and Sustainable Energy Rev. 2014;40:133—142.
12. Chernova N.I. e. a. Manufacturing Gaseous Products by Pyrolysis of Microalgal Biomass. Intern. J. Hydrogen Energy. 2020;45;3:1569—1577.
13. Vlaskin. M.S. e. a. Influence of Solvent on the Yield and Chemical Composition Of Liquid Products of Hydrothermal Liquefaction of Arthrospira Platensis as Revealed by Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry. European J. Mass Spectrometry. 2018;24;4:363—364.
14. Vlaskin M.S. e. a. Chemical Composition of Bio-oil Produced by Hydrothermal Liquefaction of Microalgae with Different Lipid Content. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Sci. 2018;159;1:12004(1)—012004(6).
15. Chernova N.I. e. a. Hydrothermal Liquefaction of Microalgae for Biofuel Production: the Recycling of Nutrients from an Aqueous Solution after HTL. IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. 2019;564:012101–1—012101–6.
16. Chernova N.I., Kiseleva S.V. The Wastewater Using in Technologies of Bio-oil Production from Microalgae: CO2 Capture and Storage. IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. 2021;1037;11:012045.
17. Pat. № 2034499 RF. Sposob Prigotovleniya Premiksa dlya Sel'skokhozyaystvennoy Ptitsy. Okolelova T.M. i dr.. Byul. Izobret. 1995. № 3. (in Russian).
18. Pat. № 2137402 RF. Pishchevaya Dobavka / Zaytsev S.I. i dr.. Byul. Izobret. 1999. № 26. (in Russian).
19. Pat. № 2322489 RF. Shtamm Arthrospira Platensis (Nordst.) Geitl. 1/02-T/03-5 — Produtsent Belkovoy Biomassy. Korobkova T.P. i dr.. Byul.izobret. 2008. № 11. (in Russian).
20. Chernova N.I. e. a. Estimation of Microalgae Resource Potential for Bio-oil production and Sustainable Rural Development in the Climatic Conditions of Russia (the Republic of Dagestan). Proc. MATEC Web Conf. 2018;178:09011–1–09011–6.
21. Chernova N.I., Kiseleva S.V. Resursnyy Potentsial Proizvodstva Biotopliva i Soputstvuyushchikh Produktov iz Mikrovodorosley Primenitel'no k Respublike Uzbekistan. Sbornik Statey pod Red. Akademika R.A. Zakhidova. Tashkent: Izd-vo Tashkentskogo Gos. Tekhn. Un-ta im. Islama Karimova. 2021;1:29. (in Russian).
---
For citation: Chernova N.I., Kiseleva S.V. Modern Technologies for Converting Microalgae Biomass into Various Kinds of Biofuel. Bulletin of MPEI. 2022;4:68—74. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-4-68-74
2. Mathimani T., Pugazhendhi A. Utilization of Algae for Biofuel, Bio-products and Bio-Remediation // Biocatalysis and Agricultural Biotechnol. 2019. V. 17. Pp. 326—330.
3. Chi N. e. a. Evaluating the Potential of Green Alga Chlorella sp. for High Biomass and Lipid Production in Biodiesel Viewpoint // Ibid. Pp. 184—188.
4. Yang J. e. a. Life-cycle Analysis on Biodiesel Production from Microalgae: Water Footprint and Nutrients Balance // Bioresource Technol. 2011. V. 102(1). Pp. 159—165.
5. Muller E.E.L. e. a. Lipid-based Biofuel Production from Wastewater // Current Opinion in Biotechnol. 2014. V. 30. Pp. 9—16.
6. Чернова Н.И. Технологии производства моторных топлив из нетрадиционного сырья на основе микробной биомассы // Энергетик. 2018. № 10. С. 39—44.
7. Hielmann S.M. e. a. Hydrothermal Carbonization of Microalgae // Biomass and Bioenergy, 2010. V. 34. Pp. 875—882.
8. Алексеев В.В. и др. Энергетические плантации // География, общество, окружающая среда. Т. 3. Природные ресурсы их использование и охрана. М.: Издат. дом «Городец», 2004. С. 578—607.
9. Chernova N.I., Kiseleva S.V. Microalgae Biofuels: Induction of Lipid Synthesis for Biodiesel Production and Biomass Residues in to Hydrogen Conversion // Intern. J. Hydrogen Energy. 2017. V. 42. No. 5. Pp. 2861—2867.
10. Пат. № 2539766 РФ. Штамм Arthrospira platensis T/05-117-продуцент липидосодержащей биомассы / Чернова Н.И. и др. // Бюл. изобрет. 2015. № 3.
11. Raslavičius L. e. a. Producing Transportation Fuels from Algae: in Search of Synergy // Renewable and Sustainable Energy Rev. 2014. V. 40. Pp. 133—142.
12. Chernova N.I. e. a. Manufacturing Gaseous Products by Pyrolysis of Microalgal Biomass // Intern. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. No. 3. Pp. 1569—1577.
13. Vlaskin. M.S. e. a. Influence of Solvent on the Yield and Chemical Composition Of Liquid Products of Hydrothermal Liquefaction of Arthrospira Platensis as Revealed by Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry // European J. Mass Spectrometry. 2018. V. 24. No. 4. Pp. 363—364.
14. Vlaskin M.S. e. a. Chemical Composition of Bio-oil Produced by Hydrothermal Liquefaction of Microalgae with Different Lipid Content // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Sci. 2018. V. 159. No. 1. Pp. 12004(1)—012004(6).
15. Chernova N.I. e. a. Hydrothermal Liquefaction of Microalgae for Biofuel Production: the Recycling of Nutrients from an Aqueous Solution after HTL // IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. 2019. No. 564. Pp. 012101–1—012101–6.
16. Chernova N.I., Kiseleva S.V. The Wastewater Using in Technologies of Bio-oil Production from Microalgae: CО2 Capture and Storage // IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. 2021. V. 1037. No. 11. P. 012045.
17. Пат. № 2034499 РФ. Способ приготовления премикса для сельскохозяйственной птицы / Околелова Т.М. и др. // Бюл. изобрет. 1995. № 3.
18. Пат. № 2137402 РФ. Пищевая добавка / Зайцев С.И. и др. // Бюл. изобрет. 1999. № 26.
19. Пат. № 2322489 РФ. Штамм Arthrospira platensis (Nordst.) Geitl. 1/02-T/03-5 — продуцент белковой биомассы / Коробкова Т.П. и др. // Бюл.изобрет. 2008. № 11.
20. Chernova N.I. e. a. Estimation of Microalgae Resource Potential for Bio-oil production and Sustainable Rural Development in the Climatic Conditions of Russia (the Republic of Dagestan) // Proc. MATEC Web Conf. 2018. No. 178. Pp. 09011–1–09011–6.
21. Чернова Н.И., Киселева С.В. Ресурсный потенциал производства биотоплива и сопутствующих продуктов из микроводорослей применительно к Республике Узбекистан // Сборник статей под ред. академика Р.А. Захидова. Ташкент: Изд-во Ташкентского гос. техн. ун-та им. Ислама Каримова. 2021. Т. 1. С. 29.
---
Для цитирования: Чернова Н.И., Киселева С.В. Современные технологии конверсии биомассы микроводорослей в различные виды биотоплива // Вестник МЭИ. 2022. № 4. С. 68—74. DOI: 10.24160/1993-6982-2022-4-68-74
#
1. Chernova N.I., Kiseleva S.V., Popel’ O.S. Efficiency of the Biodiesel Production from Microalgae. Thermal Eng. 2014;61;6:399—405.
2. Mathimani T., Pugazhendhi A. Utilization of Algae for Biofuel, Bio-products and Bio-Remediation. Biocatalysis and Agricultural Biotechnol. 2019;17:326—330.
3. Chi N. e. a. Evaluating the Potential of Green Alga Chlorella sp. for High Biomass and Lipid Production in Biodiesel Viewpoint. Ibid:184—188.
4. Yang J. e. a. Life-cycle Analysis on Biodiesel Production from Microalgae: Water Footprint and Nutrients Balance. Bioresource Technol. 2011;102(1):159—165.
5. Muller E.E.L. e. a. Lipid-based Biofuel Production from Wastewater. Current Opinion in Biotechnol. 2014;30:9—16.
6. Chernova N.I. Tekhnologii Proizvodstva Motornykh Topliv iz Netraditsionnogo Syr'ya na Osnove Mikrobnoy Biomassy. Energetik. 2018;10:39—44. (in Russian).
7. Hielmann S.M. e. a. Hydrothermal Carbonization of Microalgae. Biomass and Bioenergy, 2010;34:875—882.
8. Alekseev V.V. i dr. Energeticheskie Plantatsii. Geografiya, Obshchestvo, Okruzhayushchaya Sreda. T. 3. Prirodnye Resursy Ikh Ispol'zovanie i Okhrana. M.: Izdat. Dom «Gorodets», 2004;578—607. (in Russian).
9. Chernova N.I., Kiseleva S.V. Microalgae Biofuels: Induction of Lipid Synthesis for Biodiesel Production and Biomass Residues in to Hydrogen Conversion. Intern. J. Hydrogen Energy. 2017;42;5:2861—2867.
10. Pat. № 2539766 RF. Shtamm Arthrospira Patensis T/05-117-Produtsent Lipidosoderzhashchey Biomassy. Chernova N.I. i dr.. Byul. Izobret. 2015. № 3. (in Russian).
11. Raslavičius L. e. a. Producing Transportation Fuels from Algae: in Search of Synergy. Renewable and Sustainable Energy Rev. 2014;40:133—142.
12. Chernova N.I. e. a. Manufacturing Gaseous Products by Pyrolysis of Microalgal Biomass. Intern. J. Hydrogen Energy. 2020;45;3:1569—1577.
13. Vlaskin. M.S. e. a. Influence of Solvent on the Yield and Chemical Composition Of Liquid Products of Hydrothermal Liquefaction of Arthrospira Platensis as Revealed by Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry. European J. Mass Spectrometry. 2018;24;4:363—364.
14. Vlaskin M.S. e. a. Chemical Composition of Bio-oil Produced by Hydrothermal Liquefaction of Microalgae with Different Lipid Content. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Sci. 2018;159;1:12004(1)—012004(6).
15. Chernova N.I. e. a. Hydrothermal Liquefaction of Microalgae for Biofuel Production: the Recycling of Nutrients from an Aqueous Solution after HTL. IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. 2019;564:012101–1—012101–6.
16. Chernova N.I., Kiseleva S.V. The Wastewater Using in Technologies of Bio-oil Production from Microalgae: CO2 Capture and Storage. IOP Conf. Series: Materials Sci. and Eng. 2021;1037;11:012045.
17. Pat. № 2034499 RF. Sposob Prigotovleniya Premiksa dlya Sel'skokhozyaystvennoy Ptitsy. Okolelova T.M. i dr.. Byul. Izobret. 1995. № 3. (in Russian).
18. Pat. № 2137402 RF. Pishchevaya Dobavka / Zaytsev S.I. i dr.. Byul. Izobret. 1999. № 26. (in Russian).
19. Pat. № 2322489 RF. Shtamm Arthrospira Platensis (Nordst.) Geitl. 1/02-T/03-5 — Produtsent Belkovoy Biomassy. Korobkova T.P. i dr.. Byul.izobret. 2008. № 11. (in Russian).
20. Chernova N.I. e. a. Estimation of Microalgae Resource Potential for Bio-oil production and Sustainable Rural Development in the Climatic Conditions of Russia (the Republic of Dagestan). Proc. MATEC Web Conf. 2018;178:09011–1–09011–6.
21. Chernova N.I., Kiseleva S.V. Resursnyy Potentsial Proizvodstva Biotopliva i Soputstvuyushchikh Produktov iz Mikrovodorosley Primenitel'no k Respublike Uzbekistan. Sbornik Statey pod Red. Akademika R.A. Zakhidova. Tashkent: Izd-vo Tashkentskogo Gos. Tekhn. Un-ta im. Islama Karimova. 2021;1:29. (in Russian).
---
For citation: Chernova N.I., Kiseleva S.V. Modern Technologies for Converting Microalgae Biomass into Various Kinds of Biofuel. Bulletin of MPEI. 2022;4:68—74. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2022-4-68-74
Опубликован
2022-02-02
Выпуск
Раздел
Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии (05.14.08)
