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2011 年 08 月 28 日 / ctkuo

藻類生質能源(四)收集技術

作者:郭致廷 / 編輯:歐陽孚、楊卓儒

在上篇藻類生質能源(三)藻類培養裡,我們介紹了許多常用的藻類養殖系統,而不管是開放式或是密閉式反應器,如何將藻類從水裡分離出來都是目前共有的一大挑戰。藻類收穫的困難之處在於微藻體積很小,僅有數微米的體型使得打撈不易。除此之外,微藻的密度與水相近,不會主動沈澱,更增加了採收難度。因此如何便宜、有效地從水中採集微藻是急需解決的問題。現在常用的採收方法有:

離心法 Centrifugation

離心法是在實驗室裡最常見的濃縮方式,將藻液置入離心管(瓶)內,利用高速旋轉產生離心力使水中不同密度的物體分離,從而收集濃縮藻液。根據不同的旋轉速度,收集到的藻液含固量可由原本約 0.1%的濃度濃縮成 5%至 25%之間。然而離心法需要輸入大量能量以達到高速旋轉,較不適合應用在以產生能源為目的的製程中。

過濾法 Filtration

過濾法就是利用重力或是加壓的方式,強制水透過濾膜,而比濾膜孔徑大的微藻將會留在濾膜的另一端以方便收集。這是目前藻類工廠最常使用的收集方式,過濾後的藻液含固量可達 20~30%左右。然而過濾法最大的困難是濾膜會隨著使用時間變長而漸漸阻塞,因此需要定期更換或清洗濾膜。而利用加壓或真空抽取的方式,也會造成可觀的能量花費,影片中示範了法國藻類養殖場的運作過程,除了收集螺旋藻的部份之外,後面他們將螺旋藻製成義大利麵的過程也很有趣。

絮凝法 Flocculation

絮凝法常見於水處理廠中,加入化學藥劑使水中懸浮顆粒凝聚在一起形成大顆粒而沈降至池底。這項技術同樣也可以應用在微藻收穫裡,加入氯化鋁促使微藻聚合沈澱而方便收集。經由絮凝法所收集到的藻液含固量可達30%。然而購買絮凝劑對大規模培養來說仍然是一項可觀的花費。因此許多專家研究透過改變二氧化碳濃度或是pH值來引發微藻自體絮凝來避免額外支出,但目前僅發現幾株藻種有這種特性,因此還處於研究階段。

懸浮法 Flotation

懸浮法類似絮凝法,也是常用於水處理場裡的去除顆粒技術。懸浮法是由池底導入微小氣泡,在氣泡上升的過程中會一併將微藻帶至水面上。如上圖所示,微藻會在液體表面聚集,之後便可在表面收集這些濃縮後的藻液。懸浮法可以快速的處理大量藻液,然而經由懸浮法所收集的藻液濃度較低,含固量通常不到5%,因此常會與絮凝法並用,使用絮凝劑使微藻聚集為較大的團塊便可更輕易的使這些團塊浮於水面。

其他收集法:

除了上述四種業界常用的收集方式之外,還有許多正在發展的收穫技術,例如之前介紹過的Algaeventure 利用毛細現象設計的雙層濾膜就可以利用極少的能量達到除水的效果。其它還有利用滲透壓除水、或是利用駐波集中微藻再加以收集…等等。這些新技術的共通之處就是盡力減少收穫的能量消耗以求增加能源產出,並且降低成本增加藻類生質燃油的競爭力。各位朋友們也許也可以動動腦,想想看還有什麼方法可以將微藻分離出來,也許哪天你會成為藻類生質燃料的一大推手呢。

相關閱讀
藻類生質能源(一)序論
藻類生質能源(二)常見藻種介紹
藻類生質能源(三)藻類培養
藻類生質能源(五)燃料轉換方式
藻類生質能源(六)結語

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