Ved å skape en symbiose mellom biogassproduksjon og mikroalgedyrking, utvikler forskere ved Riga tekniske universitet (RTU) fremtidig teknologi for å produsere biogassråstoff og innovative materialer.

Mikroalger har stort energipotensial og høye verdiskapende produkter innen mat-, tekstil-, landbruks-, akvakultur- og medisinsk sektor. Algebiomasse kan også erstatte fossilt brensel, som plast. Bruken av dem studeres for tiden aktivt over hele verden, og algedyrking er utbredt i Europa, hvor det er etablert store felt med algedyrking i Frankrike. På grunn av endrede klimatiske forhold, temperatursvingninger og sesongvariasjoner på våre breddegrader er ikke denne retningen utviklet, selv om mikroalger anses som en viktig ressurs for fremtiden.

Mikroalger er relativt lite krevende og formerer seg raskt under gunstige forhold. Veksten deres krever varme, lys, næringsstoffer og CO2. Forskere ved RTU Institute of Environmental Protection and Heating Systems (TRAYS) i SMARB-prosjektet («Integrated CO2 Biofilter and Microalgae Biofilter Production Technology for Biogas Plants Using an Innovative Composite 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 ble installert i et landbruksbiogassanlegg i Latvia. Studioet har laget et eksperimentelt basseng i 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. Etter hvert som algene setter seg, er det ulik lysgjennomgang i de ulike delene av bassenget. Det er en situasjon hvor på steder hvor alger formerer seg raskt, avtar lystransmisjonen og alger slutter å vokse, reduserer produktiviteten eller dør, mens på steder hvor det er dårligere får de 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 utvikles, må den fordeles jevnt i bassenget, så lyset passerer jevnt. I tillegg er bassengene arrangert i en pyramide 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 veksten deres eller stopper helt.

I forsøksanlegget blir varmen og CO2 som trengs for vekst levert av et biogassanlegg – varme som genereres under produksjonsprosessen og enkelt blåses ut i luften og forbrenningsgasser tilføres. Studier viser at alger trives best når CO2-konsentrasjonene er høyere enn i luften. Bruk av avgasser i algebassenget reduserer utslipp av CO2 til atmosfæren som er skadelig for miljøet. Det anslås at ca. 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.

Bruk av mikroalger har potensial for karbonbiosekvestrering. Pilotanlegget bruker digestat, et biprodukt fra biogassproduksjon, som næringsstoff for algevekst. I praksis er de allerede resirkulert landbruksavfall som blir igjen etter aerob gjæring og inneholder ulike sporstoffer – kalium, natrium, fosfor. Kun en del av algebiomassen som oppnås i forsøksanlegget er nødvendig for å sikre kontinuiteten i veksten, resten går til et biogassanlegg, hvor det sammen med annet landbruksavfall brukes til produksjon av biogass i en anaerob nedbrytningsprosess. Før dette kunne algebiomasse også frigjøre høyverdige forbindelser som pigmenter, lipider, vitaminer, enzymer osv., og dermed øke biomassetilveksten.

Til tross for fordelene med mikroalger, er storskala biomasseproduksjon for bioenergi fortsatt relativt dyrt. Dyrking i kommersiell skala er for tiden ikke økonomisk levedyktig, 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 gjøre biogassproduksjonen vesentlig billigere, fordi brukt landbruksavfall og slam er billig. 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 har ikke potensialet til biogassanlegg i Latvia blitt utnyttet fullt ut, spesielt når det gjelder bruken av disse biproduktene.

Innovasjon innen energiteknologi gir generelt relativt sakte resultater. Men etter hvert som teknologiske fremskritt og fossilt brensel blir dyrere, har tilbakebetalingstidene en tendens til å reduseres. For 30 år siden ble tilbakebetalingstiden for solcellepaneler estimert til å være flere tiår, og nå er enheter tilgjengelige som, hvis de brukes riktig, kan betale seg tilbake på så lite som syv år. Det er mulig vi vil se en lignende trend også innen algedyrkingsutstyr.

Dette er nå fremtidens teknologi. En rask utvikling av dyrkingssystemer basert på sirkulærøkonomiens prinsipper er forutsigbar i en tid da etterspørselen etter råvarer fra alger vil øke. Potensialet til mikroalger er enormt og undersøkes for tiden.

Se flere bilder