Att extensivt odla alger med låg resursåtgång är möjligt, men att rationellt skörda alger från vattenmiljön är knepigare. Här redovisas erfarenheter, bland annat med naturliga polymerer som koagulanter.
Av: Jörgen Hanaeus
Vid produktion av biomassa från mikroalger är skördandet ett krävande moment som står för 20-30 % av kostnaderna. Ingen universell skördeteknik är tillgänglig, odlingsmetoderna varierar också, från öppna eller slutna dammar till kompakta fotobioreaktorer.
Tanniner, Kitosan och Moringa Olifeira är naturliga koagulanter som provats i mindre skala, med lovande resultat; över 90 %iga algseparationer har uppnåtts.
Bakgrund
Alger kan anpassa sig till många olika miljöer och därför finns många produktionsformer: öppna dammar, slutna dammar, fotobioreaktorer och marina habitat. Att separera alger från sin växtmiljö är en kostsam operation som vanligen står för 20-30 % av produktionskostnaden. Skördemetoderna kan vara biologiska, kemiska eller fysiska, och exempel är centrifugering, filtrering, flotation, bioflockulering, elektrokoagulering och sedimentering. Flockning (aluminium-, järnsalter) följd av sedimentering är den vanligaste.
Korttidsodling i öppna dammar med paddeldriven cirkulation av avloppsvatten är tämligen vanligt förekommande internationellt (HRAP high rate algal ponds), där algmassa separeras via sedimentering. Ett annat öppet system är turfskrubber (ATS).
Slutna system tar emot artificiellt ljus i någon form av fotobioreaktor. Indelning av system kan också göras i frisimmande och fastsittande alger.
Naturliga koagulanter
Flera naturprodukter med koagulerande förmåga finns. Tanniner är polyfenoler som finns i bark, frukt och andra växter och de har förmåga att länka samman proteiner. En dos av 20 mg/L har visats separera Microcystis aeruginosa till 90%. Tannindosen 165 mg/L vid pH 5 gav en 95%ig separation av Chlorella Vulgaris. Gynnsamt pH-värde bedöms annars vara 7-9.
Kitosan är en annan naturlig koagulant som användes för vattenreningsändamål. Det är en polysackarid som består av glukosaminer och framställs av skal från räkor och andra kräftdjur som behandlats med NaOH.
Kitosan verkar genom laddningsneutralisering (har positiv nettoladdning) och adsorption.
Kitosan har rapporterats separera > 95% av Chlorella och Skeletonema costatum vid en dos av 20 mg/L och har i en annan studie separerat fyra arter; Chlorella sp., Scenedesmus sp. Chlamydomonas sp. och Schroderia sp. till >93%, likaså vid en dos av 20 mg/L.
Med bägarförsök och lab-HRAP (2 L) kunde en kitosandosering åstadkomma närmare 95% separation av Nannochloropsis, pH 8-9.
Moringa olifeira är ett snabbväxande träd som kan bli uppemot 10 m högt. Det kallas även pepparrotsträd eller trumpinneträd. Träden är motståndskraftiga mot torka, men känsliga för frost. Indien är största växtområde och producerar 1,2 miljoner ton frukt årligen. I fruktskalen finns frön som sprids för vinden och dessa frön används för koagulering i vattenbehandling.
Flera studier har utförts på effekter av Moringatillsatser, särskilt i Indien, Malaysia och Mexiko. För Chlorella sp. och Scenedesmus obliquus kunde Moringa olifeira separera upp till 97% vid doseringen 10 mg/L.
En jämförande studie om Scenedesmus-skördande gav aluminiumsulfat 95% vid 50 mg/L medan Moringa gav 96,5% vid 10 mg/L
Slutsatser
De naturliga polymererna Tanniner, Kitosan och Moringa har givit goda resultat vid skördande av mikroalger. De är dessutom gynnsamma ur kostnads- och miljösynpunkt.
Fullskaliga tillämpningar är dock en bristvara och sådana efterlyses, med god dokumentation.
Källa: Abu Amr, S.S.a), Abujazar, M.S.S.b) ,Alazaiza, M.Y.D.c), Albahnasawi, A.d), Bashir, M.J.K.e) & Nassani, D.E.f) (2023). The potential use of natural coagulants for microalgae harvesting: a review. WQRJ 58.1, pp 54-74.
Författarna från:
International College of Engineering and Management, P.O. Box 111, Muscat, Sultanate of Oman
Al-aqsa Community Intermediate College, Al-aqsa University, Gaza P.B. 4051 Palestine
Department of Civil and Environmental Engineering, College of Engineering, A’ Sharqiyah University, Ibra 400, Oman
Department of Environmental Engineering, Gebze Technical University, Kocaeli 41400, Turkey
Department of Environmental Engineering, Faculty of Engineering and Green Technology (FEGT), University Tunku Abdul Rahman, Kampar, Perak 31900, Malaysia
Department of Civil Engineering, Hasan Kalyoncu University, Gaziantep 27500, Turkey.
Kontakt: my.azaiza [a] gmail.com
