Exergy requirement and efficiency of biological activities of chlamydomonas reinhardtii

Abstract

Chlamydomonas reinhardtii, endüstriyel biyodizel üretimi için potensiyel bir lipit üreticisi olarak düşünülmektedir. Lipit üretim prosesinin termodinamik açısı algal kültivasyonunun lipit üretilmeyen biyolojik aktivitelerinin fotosentez ile ele geçirilen solar enerjinin bir kısmını tüketmesi ve lipit üretim prosesinin ekserjetik verimliliği açısından çok önemlidir.Bu çalışmada, Chlamydomonas reinhardtii'nin kültivasyonu büyümeyi, solunumu ve lipit üretimini temsil eden üç adımlı kimyasal bir mekanizma olarak modellendi ve termodinamik bir analiz yapıldı. Elde edilen sonuçlara göre, biyokütle üretimi prosesinin yetkinliğinin kümülatif derecesi lipit üretim prosenininkine gore daha yüksek olduğu görüldü. Biyokütle üretimi başına ekserji yıkımının en yüksek görüldüğü biyolojik büyüme açısından yetersiz durumlarda, lipit üretiminin ekserjetik verimliliğin en yüksek görülmesi, daha önceki çalışmalarda da düşünülen lipit üretiminin stres koşulları altında gerçekleşmesini tekrar onayladı.

Chlamydomonas reinhardtii is considered as a potential lipid producer for industrial biodiesel manufacture. The thermodynamic aspects of the lipid production process is important, since the non-lipid producing biological activities of the algal cultivation consume part of the solar energy captured with photosynthesis, in expense of the exergetic efficiency of the lipid production process. The cultivation of Chlamydomonas reinhardtii is modeled as a three-step chemical mechanism, which represents growth, respiration and lipid production and a thermodynamic analysis is performed. The results have indicated that the cumulative degrees of perfections of the biomass production processes are high when those of lipid production are low, and vice versa. The exergy destruction per unit biomass production are accountable under the favorable biological growth conditions, whereas the highest exergetic efficiency of the lipid production is accountable under the least favorable growth conditions, reconfirming the results of the previous studies that the lipid production takes place under the stress conditions.