栄養と食品科学ジャーナル
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概要

バイオディーゼルの工業生産のための微細藻類の採取方法：批評的レビューと比較分析

マリアム・アル・ハッタブ、アブデル・ガーリー、アマル・ハムード

微細藻類バイオマスは、バイオディーゼル、バイオエタノール、バイオガス、バイオ水素、魚の飼料、動物の飼料、人間の栄養補助食品、スキンケア製品など、数多くの付加価値製品を生産するために使用できます。微細藻類バイオマスから付加価値製品を生産するには、藻類バイオマスの栽培と回収、および目的の製品の抽出と下流処理が必要です。しかし、バイオディーゼルやその他の付加価値製品を生産するために工業規模で微細藻類バイオマスを使用する際の大きな障害は、微細藻類の生産と処理に関連する総コストの 20～30% を占める脱水ステップです。この研究の目的は、微細藻類の収穫と濃縮に使用されている現在の方法を確認し、比較分析を実行して、微細藻類バイオマスの大規模処理に最も効率的で経済的に実行可能な脱水方法を決定することです。調査された採取技術には、沈殿、真空濾過、加圧濾過、クロスフロー濾過、ディスクスタック遠心分離、デカンター遠心分離、分散空気浮上、溶解空気浮上、流体振動、無機凝集、有機凝集、自動凝集、バイオ凝集電解凝固、電解凝集、電解浮上が含まれます。これらの微細藻類採取技術の評価には、(a) 脱水効率、(b) コスト、(c) 毒性、(d) 工業規模への適合性、(e) 時間、(f) 種特異性、(g) 媒体の再利用性、(h) メンテナンスの 8 つの基準が使用されました。各基準には、重要度に基づいて 7 から 15 のスコアが割り当てられました。微細藻類の効率的で経済的な大規模脱水方法の開発に最も重要であると見なされる基準には高い値が与えられ、適切な方法を決定するために必要だと見なされるが重要性が低いと見なされる基準には低い値が与えられました。結果は、評価された 16 の方法のうち 4 つが 80/100 以上のスコア値を獲得し、工業規模で微細藻類を収穫するのに適していると判断されたことを示した。3 つは物理的技術 (ディスクスタック遠心分離機 (87/100)、クロスフロー濾過 (84/100)、デカンター遠心分離 (82/100)) で、4 番目は有機凝集 (80) 法であった。これらの技術は、その有効性、低い運用コスト、多数の種への適合性、迅速性、最小限のメンテナンス要件、および環境に優しいことから、大規模使用に適していると判断された。その他の方法は、さまざまな微細藻類の脱水に効果的ではなく、大量処理には適さず、コストがかかり、メンテナンスに手間がかかることから不適切と判断された。最適な技術はそれぞれ、そのメリットから微細藻類の収穫に適していると判断されたが、方法を組み合わせて使用​​することで回収効率を高め、経済性を改善することもできる。藻類懸濁液を濃縮するための最初の収穫ステップとして有機凝集を使用し、二次脱水ステップとして遠心分離（または濾過）を使用すると、脱水に関連する時間とコストが削減されます。凝集により、大量の液体媒体から藻類を効果的に除去できるため、二次技術として使用することで、二次処理される微細藻類懸濁液の量が減るため、エネルギー集約型の遠心分離および濾過技術（個別に使用）に関連するコストを削減できます。