به گزارش سیناپرس به نقل از زیست فن،سوخت‌های زیستی نسل اول (عمدتا اتانول ناشی از محصولات کشاورزی) و نسل دوم (ناشی از پسماندهای گیاهی و حیوانی)، علاوه بر یک سری مشکلات محیطزیستی، باعث کمبود زمین کشاورزی در دسترس می‌شوند و صنایع غذایی را با بحران مواجه می‌سازند. امید به سوخت‌های زیستی نسل سوم بود. به نظر می‌رسید که تولید این نوع سوخت که از جلبک‌ها حاصل می‌شود، با بحران کمبود زمین کشاورزی مواجه نیست. ادعا می‌شد که استفاده از جلبک‌ها در تولید سوخت زیستی از طریق حوضچه‌های باز، به نسبت گیاهان زمینی بسیار موثرتر عمل خواهد کرد و می‌توان از زمین‌های غیرزراعی نیز، برای این هدف کمک گرفت. امید می‌رفت که با تکنیک‌های مهندسی شیمی، بتوان فرایند تولید آن را تا حد امکان بهینه‌سازی کرد.
تجربیات کسب شده در طی سال‌های متمادی خلاف این موضوع را نشان می‌دهد؛ تحقیقات بیانگر این است که تولید سوخت‌های زیستی از جلبک به روش کشت حوضچه‌ای، نه از لحاظ اقتصادی پایدار است و نه محیطزیستی. سطح تولید تنها کسری از میزانی است که ادعا می‌شد. میزان سوخت زیستی حاصل شده در مقیاس پایلوت، تفاوتی آنچنانی با سوخت‌های زیستی نسل اول و دوم ندارد. سالانه در هر هکتار زمین، بین ۵۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ لیتر سوخت زیستی حاصل می‌شود. در واقع میزان زمین مورد نیاز، باید تقریبا همان مقداری باشد که جلبک‌ها در اقیانوس‌ها در اختیار دارند!
مانع اصلی، ناکارآمدی واکنش‌های بیوشیمیایی جلبک‌هاست. شبیه‌سازی فرایند تولید سوخت زیستی، نشان می‌دهد که برای تامین تنها %۱۰ از سوخت حمل و نقل اروپا به کمک جلبک، مساحت زمین مورد نیاز برای حوضچه‌ها سه برابر مساحت بلژیک خواهد بود. علاوه بر آن ماده اولیه مورد نیاز در هر سال، معادل %۵۰ ماده اولیه مورد نیاز سالانه محصولات زراعی است. برای تامین کربن دی‌اکسید نیز حوضچه‌ها باید در کنار صنایع سنگین باشند.
در کشت‌های تجاری برای اینکه فرایند تولید سوخت‌زیستی تجاری شود، باید غلظت جلبک و مواد کربنی ارزشمند داخل آن، به حد مطلوبی برسد. میزان تولید در حجم بالا به طرز محسوسی به نسبت مقیاس‌های آزمایشگاهی افت می‌کند؛ علت اصلی، مسئله تسهیم نور است. در مقیاس تجاری، نور به صورت موثر به همه سلول‌ها نمی‌رسد و سلول جلبک نمی‌تواند به صورت مطلوب فرایند فتوسنتز را جهت تولید مواد کربنی با ارزش طی کند.
مواد با ارزش کربنی، هنگامی به صورت مطلوب در جلبک تجمع پیدا می‌کنند که سلول‌های جلبک با استرس نیتروژنی مواجه شوند. مشکل این روش، کاهش نرخ رشد است. تخمین‌های اولیه علاوه بر تجمع مواد کربنی با ارزش، نرخ رشد بالایی برای جلبک در نظر گرفته بودند که تاکنون این حالت مشاهده نشده.
گروهی معتقدند که باید سراغ نسل چهارم، یعنی سوخت‌های زیستی ناشی از جلبک‌های مهندسی ژنتیک شده رفت، اما باید توجه داشت که ریسک و خطرات بالقوه زیادی ممکن است در این روش وجود داشته باشد؛ جلبک‌های مهندسی ژنتیک شده ممکن است به جلبک‌های مضر مهارنشدنی تبدیل شوند و باعث از بین رفتن صنعت ماهیگیری و منابع تامین آب آشامیدنی شوند. حتی در صورت رسیدن به بهترین نوع جلبک، باز هم مسئله تامین ماده اولیه و کربن دی‌اکسید کماکان باقی است.
با وجود تمامی مضرات برشمرده، راهکارهایی نیز ارائه شده که شاید بتواند صنعت سوخت زیستی ناشی از جلبک‌ها را همچنان پابرجا نگه دارد. به عنوان مثال برای مشکل تسهیم نور، می‌توان از کشت زیست‌لایه‌ای استفاده نمود. در این کشت سلول جلبک دیگر به صورت معلق کشت داده نمی‌شود، بلکه به صورت زیست‌لایه‌ای کشت داده می‌شود. کشت زیست‌لایه‌ای منجر می‌شود که نور به صورت موثر به تمامی سلول‌ها برسد، در صورتی که در کشت معلق تنها حدود %۳۰ از سلول‌ها به نور موثر دسترسی دارند. علاوه بر نور کافی، در حالت زیست‌لایه‌ای کربن دی‌اکسید بیشتری برای سلول در دسترس است، چرا که مقاومت‌های انتقال جرمی آن کمتر است. در این روش تولید زیست‌توده حدود ۷ برابر افزایش پیدا می‌کند و فرایند برداشت نیز بسیار تسهیل می‌گردد. البته بررسی‌ها نشان داده که در این حالت محتوای لیپیدی سلول کاهش می‌یابد و دیگر استرس نیتروژنی کارساز نیست. اما در نهایت این روش، به علت تولید زیست‌توده بیشتر و تسهیل فرایند تولید، باعث اقتصادی‌تر شدن فرایند تولید سوخت زیستی می‌شود.
برای مشکل مواد اولیه هم، می‌توان به تامین آن از پساب‌ها اشاره کرد. پساب‌های انسانی دارای مواد مورد نیاز جهت رشد جلبک‌اند. در این روش علاوه بر منبع اولیه بی‌هزینه، با مزایای محیطزیستی نیز مواجه‌ایم؛ چرا که به کمک این روش می‌توان به نصفیه پساب نیز پرداخت. البته باید اشاره کرد که این روش نیز معایب خاص خود همچون مسئله آلودگی، انتخاب سویه مناسب و … را دارد. اما بررسی‌ها نشان می‌دهد که این روش با تمامی معایب خود، در نهایت به اقتصادی‌تر شدن و محیطزیستی تر شدن فرایند کمک می‌کند.
در نهایت باید گفت که تولید سوخت زیستی نسل سوم به روش‌های کشت معلق، علی الخصوص کشت در حوضچه‌های باز، نه اقتصادی است و نه محیطزیستی. اما امید می‌رود که به کمک راهکارهای ارائه شده، یعنی کشت زیست‌لایه‌ای در پساب، بتوان بر موانع ذکر شده غلبه کرد.
با وجود تمامی مضرات برشمرده شده، همچنان تحقیقات برای تجاری کردن کشت حوضچه‌ای ادامه دارد، چرا که جلبک‌ها می‌توانند یکی از بهترین منابع مواد غذایی، همچون امگا ۳ و انواع پروتئین‌ها باشند. علاوه بر آن جلبک‌ها می‌توانند منبع مواد دارویی مختلفی، همچون آستازانتین و بتاکاراتن باشند.
No tags for this post.