Mikroalgi oczyszczające ścieki umożliwiają ekologiczną produkcję błękitu
W UE jest około 3,2 miliona kilometrów rur kanalizacyjnych – to tyle, ile wynosi czterokrotna odległość do Księżyca i z powrotem. Większość tych rur dociera do oczyszczalni, w których ścieki są zabezpieczane przed wydostaniem się do środowiska. Mikroalgi mogą odgrywać kluczową rolę w tym procesie, gdyż pozwalają usuwać szkodliwe zanieczyszczenia ze ścieków, zanim te zostaną zebrane do wykorzystania jako paliwo lub nawóz lub przetworzone w celu wydobycia cennych związków. „Spirulina pozwala przetwarzać i usuwać szeroką gamę składników odżywczych i zanieczyszczeń ze ścieków, w tym azotany, fosforany, a nawet metale ciężkie”, wyjaśnia koordynator projektu Stijn Van Hulle z Laboratorium Przemysłowego Uzdatniania Wody i Ekotechnologii na Uniwersytecie w Gandawie. „Jest to możliwe, ponieważ wytwarza ona produkty o wysokiej wartości, takie jak fikocyjanina, niebieski pigment”. Zbieranie i suszenie biomasy z mikroalg są jednak drogie, co ogranicza stosowanie tej metody. Projekt WWTBP-by-Microalgae, realizowany przy wsparciu programu działań „Maria Skłodowska-Curie” (MSCA), miał na celu waloryzację procesu i opracowanie ulepszonych technik zbioru mikroalg.
Innowacyjne metody zbierania
Bahram Barati, stypendysta programu MSCA, skupił się na optymalizacji warunków wzrostu mikroalg, jednocześnie zwiększając ich zdolność do pochłaniania zanieczyszczeń i produkcji fikocyjaniny. Aby rozwiązać problemy techniczne dotyczące zbierania mikroalg, wprowadził dwuetapowy proces oczyszczania. „Zbieranie jest procesem wysoce energochłonnym i jednym z kluczowych wyzwań, które trzeba pokonać, jeśli chcemy stworzyć system uprawy, który będzie zarówno energooszczędny, jak i przyjazny dla środowiska”, mówi. Wspólnie z Van Hulle uczony opracował nowy proces kapsułkowania Synechococcus, fotosyntetyzujących bakterii występujących powszechnie w środowisku morskim. Razem opracowali także innowacyjną, energooszczędną metodę pozyskiwania Spiruliny opartą na filtracji elektrokoagulacyjnej. Znacznie ułatwia ona zbieranie mikroalg, sprawiając, że proces staje się bardziej wydajny i mniej energochłonny w porównaniu z tradycyjnymi metodami.
Czerwone światło, zielona technologia
Rozwój tej techniki wymaga jednak pokonania szeregu trudności. Mroźne zimy w Europie mogą niekorzystnie wpływać na wzrost wybranych szczepów mikroalg, w związku z czym zespół testuje obecnie inne szczepy pod kątem efektywności w niskich temperaturach. Inne potencjalne ograniczenia dotyczą skalowalności, czynników takich jak koszty, odbiór społeczny i przepisy regulujące wykorzystanie produktów z mikroalg pochodzących z oczyszczania ścieków w sektorach takich jak produkcja farmaceutyków, kosmetyków, żywność i suplementów diety. Mimo to Barati zwraca uwagę na rzeczywiste zastosowania w branżach takich jak piwowarstwo i przetwórstwo spożywcze. „W sektorach tych nasz proces pozwoliłby wychwytywać CO2, uzdatniać wodę i otrzymywać produkty o wysokiej wartości”. Dotychczasowe rezultaty projektu są obiecujące, szczególnie w zakresie optymalizacji wzrostu Spiruliny. „Nasze odkrycia wskazują, że czerwone światło zapewnia najwyższą wydajność produkcji biomasy i pigmentu”, mówi Barati. Ponadto projekt potwierdził skuteczność rozwiązania pod względem oczyszczaniu ścieków piwowarskich. W dalszej perspektywie zespół zamierza skupić się na opracowaniu zaawansowanego systemu sensorycznego, który pozwoli na optymalizację stężenia CO2 podczas procesu, co z kolei zmaksymalizowałoby wydajność produkcji biomasy. Testuje także metody konwersji termochemicznej, takie jak karbonizacja hydrotermalna i upłynnianie hydrotermalne, aby usprawnić przekształcanie odpadów pofermentacyjnych w produkty o wysokiej wartości, takie jak biowęgiel i bioropa. Projekt WWTBP-by-Microalgae, którego zakończenie zaplanowane jest na wrzesień 2024 r., obejmuje zbadanie możliwości wprowadzenia tego procesu i produktu na rynek. „Zamierzamy opracować dokładny i przemyślany plan biznesowy”, twierdzi Barati. „Wymaga to przeprowadzenia badań rynkowych, objęcia rozwiązań ochroną prawną, zadbania o zgodność z przepisami, opracowania modelu biznesowego, pozyskania finansowania i opracowania planu marketingowego”.
Słowa kluczowe
WWTBP-by-Microalgae, mikroalgi, oczyszczanie ścieków, fikocyjanina, Spirulina
