Pražští vědci produkují mikrořasy ve fotobioreaktorech

Mezi důležité úkoly v ochraně životního prostředí patří snahy o snižování produkce CO2, jeho skladování a využívání k produkci cenných látek. Perspektivním řešením je využívání CO2 k produkci mikrořas ve fotobioreaktorech. Simulací fotosyntézy tam dochází k přeměně světla, oxidu uhličitého a živin na biomasu, často označovanou jako biomasa 3. generace. Produkty z mikrořas jsou následně využívány v potravinářském, kosmetickém, farmaceutickém průmyslu i jako krmivo nebo doplňky stravy.

Na Ústavu procesní a zpracovatelské techniky Fakulty strojní ČVUT se vědci zaměřují na optimalizaci konstrukce a provozních parametrů laboratorních či poloprovozních aparátů a technologií. Probíhající projekt je zaměřen na realizaci excelentního výzkumu pro záchyt CO2 ze spalovacích procesů s využitím biomasy, tzv. Bio-CCS, resp. využití zachyceného CO2, tzv. Bio-CCU. Je realizovaný v rámci OPVVV  v letech 2018 – 2022 se státní podporou a zaměřením na oblast Energy and fuels. Při realizaci dojde k využití potenciálu Centra výzkumu nízkouhlíkových energetických technologií pro dosažení mezinárodně uznávané a konkurenceschopné kvality. 

„Chceme navrhnout a v poloprovozním měřítku odzkoušet technologie, stroje a zařízení, které umožní účinnou, energeticky efektivní a ekonomicky rentabilní biochemickou transformaci odpadních plynů na požadované bioprodukty. Mikrořasy dokáží ve fotobioreaktoru při svém růstu využívat odpadní oxid uhličitý ze spalin. Při čištění odpadních vod mohou mikrořasy využívat pro svůj růst vysoký podíl živin obsažených v odpadní vodě. Fotobioreaktory instalované v konceptech biorafinérií tak mohou na základě principu cirkulární ekonomiky přetvářet odpadní látky na produkty s vyšší přidanou hodnotou, jako jsou například barviva, farmaceutické výrobky, hnojiva či biopaliva,“vysvětluje Ing. Mgr. Vojtěch Bělohlav, Ph.D.

V laboratořích ústavu jsou instalované dva poloprovozní fotobioreaktory. Trubkový a deskový fotobioreaktor jsou využívány ke studiu provozních a konstrukčních parametrů kultivačních systémů. Studium je zaměřené na hydrodynamiku, přenos hmoty a tepla v kultivačním médiu, což jsou procesy, které jsou pro zvětšování měřítka zařízení klíčové. Tato poloprovozní zařízení jsou doplněna řadou měřících senzorů a doprovodných zařízení, které umožňují detailně měřit a regulovat samotný proces. Umělý zdroj světla a chladící zařízení umožňují simulovat okolní podmínky při instalaci zařízení ve venkovním prostředí.

„Jedná se o novou technologii a většina stávajících zařízení je instalována pouze v laboratorním měřítku. Na základě experimentálních měření, numerických simulací, studia probíhajících procesů a jednotkových operací jsme schopni přenést poznatky z laboratorních podmínek do většího měřítka. Navrhneme vhodnou konstrukci kultivačního zařízení a jsme schopni optimalizovat provozní podmínky tak, aby proces kultivace efektivně fungoval při průmyslovém využití i na ploše přesahující rozlohu až jednoho hektaru. S ohledem na stávající dlouhodobou strategii řešící Zelenou dohodu pro Evropu mají fotobioreaktory rozhodně veliký potenciál pro jejich širší uplatnění,“ dodává Vojtěch Bělohlav.

Zdroj: ČVUT
Ilustrační foto: wikimedia commons