Microalgae cultivation and production of bio-oil from microalgae biomass

Abstract

Bu araştırmada, mikroalg biyokütlesinden yenilenebilir biyoyakıt olarak biyo-yağ üretimi incelenmiştir. Çalışma dört aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşama, yerel habitattan elde edilen yabani tip mikroalg türleri izole edilmiş, tanımlanmış ve biyoyakıt üretimi ve/veya karbondioksit fiksasyon kapasitesi açısından potansiyellerine göre karakterize edilmiştir. Değerlendirilen türler içinde lipid içeriği en yüksek çıkan, % 47,32 ile Scenedesmus quadricauda (I) türüdür. İkinci aşamada Mikroalg hücresinden lipit ekstraksiyon veriminin artırılması çalışılmıştır. Mikroalglardan ekstrakt edilen lipitin maksimize edilmesi için bir hücre parçalama arttırıcı olarak cam mikropartiküllerinin eklenmesi araştırılmıştır. 40 µm'lik partikülün, kurutulmuş biyokütle miktarına 2,25 kütle oranında eklenmesiyle Chlorella türü için lipit miktarı % 46,60 oranında artmıştır. Üçüncü aşamada, seçilen mikroalg Scenedesmus türünün büyüme oranını maksimize etmek hedeflenmiştir. İlk aşamada Scenedesmus türü, biyo-yağ üretimi için en uygun mikroalg olarak tespit edilmiştir. Optimize edilmiş değerler, % 6,3 CO2, 1,03 vvm akış hızı, 1,47 mm difüzör çapı ve 0,230 g/l başlangıç inokülasyonu ile birlikte maksimum 0,513 g/l.d büyüme oranı tahmin edilmiştir. Dördüncü aşamada, mikroalg Scenedesmus ve Synechosystis türlerinin biyokütleleri, hızlı piroliz işleminde termokimyasal yöntemiyle biyoyakıta dönüştürülmüştür. Scenedesmus ve Synechosystis biyokütleleri için en iyi piroliz sıcaklığı sırasıyla 500 oC ve 600 oC'de en yüksek biyo-oil verimi % 80,0 ve % 71,0 olmuştur.

In this research, production of bio-Oil as a renewable biofuel from microalgae biomass was studied. The work was divided into four main steps. Firstly, wild-type microalgae species from local habitat were isolated, identified and characterized based on their potential for biofuel production and/or carbon dioxide fixation capacity. The highest measured lipid content was 47.32 % for Scenedesmus quadricauda (I). The attempt for improving lipid extraction efficiency from microalgae cell was the subject of second step. The effect of adding microparticles of glass as a cell disruption enhancer to maximize the extracted lipid from microalgae was investigated. With the addition of 40 µm particles in 2.25 mass proportion of particle to dried biomass, lipid extraction from Chlorella sp. enhanced by 46.60 %. In the third step, the aim was to maximize the growth rate of the selected microalgae Scenedesmus sp. in the first step which was the most proper one for bio-oil production. With the optimized values of 6.3 % CO2, 1.03 vvm flow rate, 1.47 mm diffuser diameter and 0.230 g/l initial inoculation, the maximum growth rate of 0.513 g/l.d was estimated. At the forth step, biomasses of microalgae Scenedesmus and Synechosystis species were thermochemically converted to biofuel in a fast pyrolysis process. The best pyrolysis temperature for Scenedesmus and Synechosystis biomass was respectively 500 oC and 600 oC resulted in higher biooil yield of 80.0 and 71.0 wt %.