Водорості і вищі водяні рослини – одні з найдавніших груп рослин на Землі. Загальною їх ознакою є висока концентрація хлорофілів і фотосинтезна активність в широкому діапазоні світлових хвиль. Фотосинтез сприяє як активному розмноженню (наростанню біомаси), так і накопиченню в клітинах значної кількості високомолекулярних органічних сполук, насамперед вуглеводів і ліпідів. Якщо вуглеводи переважно використовуються клітинами водоростей для формування міцної і товстої зовнішньої клітинної оболонки, то ліпіди виконують енергетичну та захисну функції.
На сьогодні детально вивчена роль ліпідів у функціонуванні клітин. Насамперед, слід відмітити енергетичну функцію ліпідів. Зокрема, у водяних рослин є високий вміст ліпідів, які витрачаються на підтримку життєдіяльності, особливо за дії екстремальних чинників середовища, доведена також велика захисна (механічна) і теплоізоляційна роль ліпідів.
Висока ліпідна насиченість клітин водоростей лягла в основу ідеї можливого вилучення окремих фракцій цих речовин і використання у біотехнологіях виробництва корисних продуктів фармацевтичного, харчового, косметичного призначення, а останнім часом – отримання водоростевого біопалива. Одним з економічно ефективних напрямів використання рослин-гідробіонтів у біоенергетиці є виробництво біодизелю. На відміну від виробництва етанолу з водоростей, сировиною для біодизелю є екстраговані з клітин ліпіди, що у певних концентраціях та пропорціях з вуглеводнями класичного палива можуть зразу використовуватися як пальне.
Біодизель з водоростей має дві основні переваги, порівняно з виробництвом біодизельного палива з рослинних олій: по – перше, він містить велику кількість поліненасичених жирних кислот, які дозволяють біодизелю не втрачати якості пального при низьких температурах, через що дизельні двигуни на цьому пальному можуть працювати і в холодних умовах; по – друге, вихід палива з водоростей в 20 – 30 разів більший, ніж з рослин олійних культур при вирощуванні їх на однаковій площі. З 1 га землі можна отримати 446 л соєвої олії або 2690 л пальмової, а з такої самої площі водної поверхні –близько 90 тис. л біодизелю. Було встановлено, що 200 тис. га ставків можуть давати кількість палива, достатню для річного споживання 5 % автомобілів США.
Для розвитку водоростей потрібна оптимальна кількість сонячного проміння, оскільки їх нестача або занадто велика кількість призводять до гальмування росту. Найкраща температура знаходиться в межах від 20 °C до 24 °C. Важливим фактором, що обумовлює правильний ріст водоростей, є також pH. Більшість видів здатні рости в середовищах, що мають значення рН у межах від 7,0 до 9,0 при оптимальному рівні від 8,2 до 8,7.
Ще один фактор, який має не менш важливе значення – повітря. Це джерело CO2, яке використовують клітини водоростей у фотосинтезі (повітря містить ~ 0,03% СО2). Однак для досягнення високої біомаси водоростей рекомендується використовувати суміш повітря та CO2, наприклад, що містять до 1% СО2 за об'ємом. При цьому чим вища концентрація вуглекислого газу, тим швидше вони набирають свою масу. Тому вирощувати водорості найкраще, наприклад, поблизу вугільних електростанцій, які виділяють в атмосферу велику кількість СО2 і як наслідок, це може вирішити проблему парникового ефекту.
Таким чином, технологія виробництва біопалива з водоростей викликає інтерес та активно розвивається, про що свідчить зростаюча кількість пілотних установок, побудованих і експлуатованих для цієї мети, наприклад, членами European Algae Biomass Association. Тому якщо вдасться знизити витрати на виробництво та переробку біомаси, в майбутньому водорості можуть стати одним із найважливіших джерел біодизелю, що використовується в транспортній галузі.
Яніна ЯКОВЛЄВА-ЯРЕМУС,
судовий експерт сектору фізико-
хімічних досліджень відділу
досліджень матеріалів, речовин і
виробів Тернопільського НДЕКЦ МВС