Ved å skape en symbiose mellom biogassproduksjon og mikroalgedyrking, utvikler forskere ved Riga tekniske universitet (RTU) fremtidig teknologi for produksjon av biogassråvarer og innovative materialer.
Mikroalger har stort energipotensial og høye verdiskapende produkter innen mat-, tekstil-, landbruks-, akvakultur- og medisinsk industri. Algbiomasse kan også erstatte fossilt brensel, som plast. Bruken blir for tiden aktivt studert over hele verden og algedyrking er utbredt i Europa, hvor det er etablert store algedyrkingsfelt i Frankrike. På grunn av endrede klimatiske forhold, temperatursvingninger og sesongvariasjoner på våre breddegrader har ikke denne retningen utviklet seg, selv om mikroalger anses som en viktig ressurs for fremtiden.
Mikroalger er relativt lite krevende og formerer seg raskt under gunstige forhold. Dens vekst krever varme, lys, næringsstoffer og CO2. Forskere fra RTU Institute for Environmental Protection and Heating Systems (VASSI) i SMARB-prosjektet (“Integrated CO2 and microalgae biofilter biomass production technology for biogas plants using a innovativ compound modular open circular pool approach”, nr. lzp-201 / 1- 0232) har utviklet et innovativt hybrid mikroalgekultursystem, som kombinerer egenskapene til åpne og lukkede fotobioreaktorer.
Pilotanlegget er installert i et landbruksbiogassanlegg i Latvia. Studioet har laget et eksperimentelt basseng med flere etasjer for dyrking av alger. Den ligger i et drivhus på territoriet til biogassanlegget. I bassenget blandes algebiomassen hele tiden for å sikre jevn vekst. Så snart algene er plassert, er det en annen lysgjennomgang i ulike deler av bassenget. Det er en situasjon hvor på steder hvor alger formerer seg raskt, avtar lysoverføringen og algene slutter å vokse, reduserer produktiviteten eller dør, mens de på steder hvor det er mindre får for mye lys, som også kan ha en negativ effekt.
Lys er en av de viktigste parameterne for rask vekst. For at en algekultur skal utvikle seg må den fordeles jevnt i bassenget, så passerer lyset jevnt. I tillegg er bassengene arrangert i en pyramideform over hverandre, noe som reduserer skyggen av de nedre etasjene. Lyssystemet integrerer også LED-belysning, som sammen med sollys skaper mer optimale vekstforhold. Dette kan øke produktiviteten i biomasseproduksjonen. Det vil si at under gunstige forhold kan de vokse kontinuerlig. Den optimale temperaturen for algevekst er 23 grader, minimum pluss 14 grader. Ved lavere eller høyere temperaturer avtar eller stopper veksten deres helt.
I forsøksanlegget leveres varmen og CO2 som er nødvendig for vekst av et biogassanlegg; varme som genereres under produksjonsprosessen og blåses ganske enkelt ut i luften og røykgasser tilføres. Studier viser at alger vokser best når CO2-konsentrasjonen er høyere enn i luft. Bruk av røykgasser i algebassenget reduserer utslippet av miljøskadelig CO2 til atmosfæren. Det er anslått at rundt 25 % av CO2 kan gjenvinnes på denne måten. I dag fokuserer forskere over hele verden på teknologier som ikke bare effektiviserer ressursbruk og reduserer CO2-utslipp, men som også fanger og bruker karbondioksid.
Bruken av mikroalger har potensial til å biobinde karbon. Pilotanlegget bruker digestat, et biprodukt fra biogassproduksjon, som næringsstoff for algevekst. I praksis er de allerede resirkulerte landbruksrester som blir igjen etter aerob gjæring og inneholder ulike sporstoffer: kalium, natrium, fosfor. Bare en del av algebiomassen som oppnås i forsøksanlegget er nødvendig for å sikre kontinuitet i veksten, resten går til et biogassanlegg, hvor det sammen med andre landbruksrester brukes til produksjon av biogass i en anaerob fordøyelsesprosess. Før dette kunne algebiomassen også frigjøre høyverdiforbindelser som pigmenter, lipider, vitaminer, enzymer osv., og dermed øke merverdien til biomassen.
Til tross for fordelene med mikroalger, er storskala biomasseproduksjon for bioenergi fortsatt relativt dyr. Dyrking i kommersiell skala er foreløpig ikke økonomisk bærekraftig, hovedsakelig på grunn av høye produksjonskostnader og lav produktivitet. Selv om det innovative utstyret skapt av RTU-forskerne øker produktiviteten til biomasseproduksjon, vil det ikke redusere kostnadene for biogassproduksjon vesentlig, fordi landbruksrestene og slammet som brukes i dag, ikke er dyrt. Innovasjon har imidlertid stor merverdi i form av sirkulær økonomi.
Spesielt muliggjør det effektiv bruk av fordøyelsesgass og andre biprodukter og avfall som ikke er oppført i det hele tatt, som varmetap og CO2-utslipp. Dessuten er potensialet til biogassanlegg i Latvia ikke fullt ut utnyttet, spesielt med tanke på bruken av disse biproduktene.
Innovasjon innen energiteknologi gir generelt relativt sakte resultater. Men etter hvert som teknologien går frem og fossilt brensel blir dyrere, har tilbakebetalingstidene en tendens til å reduseres. For 30 år siden ble tilbakebetalingstiden for solcellepaneler anslått til å være omtrent flere tiår, og nå er det tilgjengelige enheter som, hvis de brukes riktig, kan betale seg tilbake på så lite som syv år. Vi kan også se en slik trend innen algedyrkingsutstyr.
Dette er nå fremtidens teknologi. Rask utvikling av oppdrettssystemer basert på sirkulærøkonomiske prinsipper kan forventes i en tid da etterspørselen etter råvarer fra alger vil øke. Potensialet til mikroalger er enormt og undersøkes for tiden.
