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2010 年 12 月 31 日 / ctkuo

[技術]用藻類處理廢水-Algaewheel

2010 University of Virginia Andres F. Clarens Environmental Science and Technology 期刊上發表了一篇文章:Environmental Life Cycle Comparison of Algae to Other Bioenergy Feedstocks。文中,作者比較了以不同作物作為生質能源原料對環境所產生的影響。在此比較中,生質能源原料涵蓋藻類、玉米、柳枝稷(Switchgrass)以及油菜(Canola)。文章中比較的項目包含:單位產量能源需求、用水量、淨二氧化碳排放量、單位產量土地需求以及優養化效應。根據模擬的結果顯示:以藻類作為生質能源原料時,僅在單位產量土地需求及優養化效應比其他三種陸生作物佳 ; 然而,在能源需求、用水量、甚至淨二氧化碳排放量比較中,皆比其他作物高。因此可以得到以下結論:依目前藻類養殖技術,藻類作為生質能源原料之生產效益仍不及其他陸生作物 ; 作者指出,唯有將藻類培養與廢水處理相結合,才能得到正面的環境影響。


美國Indiana 州的Algaewheel 即為一家以養殖藻類處理廢水為目標的公司。他們獨特設計的輪狀反應器可以讓微生物生長於反應器內,微生物生長時可降低廢水中的懸浮固體 (TSS)以及生化需氧量 (BOD) ; 而藻類則附著生長於反應器表面,將廢水中的氮化合物吸收。因而,此反應器可取代傳統廢水處理程序的二級生物處理及三級除氮步驟。輪狀設計更可有效利用陽光,避免中午過強光源抑制藻類生長。並且,當藻類行光合作用時,產生的氧氣可供應微生物生長,減少傳統二級處理中大量的曝氣能源消耗。當藻類生物膜生長到一定厚度時,會因輪轉動產生的剪力而自行脫落。因此,在後端沈澱池中可以輕易收集藻生物質,避免了傳統藻類養殖中,收穫藻體時的能量輸入。然而收集到的藻體通常不是高含油量藻種(<20%),較不適於提鍊生質柴油 ; 其他可列入考慮的生質能源類型為甲烷(厭氧發酵)或粗油(熱化學轉換)。Algaewheel建造了一座處理周圍城市廢水的小型示範工廠,獲得大量數據以優化操作參數。經過了近年的操作,現在技術已趨近成熟,準備投入市場。

 

評論:

目前業界普遍認為依現今科技,以藻類作為生質能源作物仍無法獲利,因而朝向兩種不同方向發展。一種為開發藻類高價值產品,例如萃取DHA 作為營養食品販賣; 一種方向為結合已存在設備,優化或改進傳統程序,進而創造價值。例如利用藻類處理火力發電廠排放之二氧化碳、或是改善廢水處理程序增加淨水效率並製造生質能源提供額外能量。一般而言,廢水處理後之藻體可能含有重金屬,因此無法萃取油脂作為營養食品。另外,藻類處理廢水需要生長速度較快之藻種以提高潔淨效率,然而,高生長速度之藻種通常含油量較低,不適合萃取油脂。未來若能開發藻類其他高價值產品或是篩選適當高含油量、高生長速度藻種,定可將藻類生質能源商品化時間提前。

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