Data Analyst Work Experience Student (Affordable Housing and Homelessness)

تصویب ۸۵ مصوبه در جلسه شورای مشترک اداری استان اصفهان

ادامه ...

Thursday, 21 September , 2023
امروز : پنج شنبه, ۳۰ شهریور , ۱۴۰۲

اخبار ویژه »

شناسه خبر : 39209

ارسال

پرینتخانه » مقالات خارجی شهرسازی تاریخ انتشار : 25 جولای 2023 - 4:30 | 46 بازدید | ارسال توسط : shahrsaz

پایان نامه پایداری، جلد. ۱۵، صفحات ۱۱۴۹۴: محصول با ارزش بالا، زباله های زیستی، و انرژی دوستدار محیط زیست به عنوان سه پایه پالایشگاه زیستی میکروجلبک: اتصال نقاط

پایداری، جلد. ۱۵، صفحات ۱۱۴۹۴: محصول با ارزش بالا، زباله های زیستی، و انرژی دوستدار محیط زیست به عنوان سه پایه پالایشگاه زیستی میکروجلبک: اتصال نقاط | ۲۰۲۳-۰۷-۲۵ ۰۴:۳۰:۰۰ دسترسی آزادمقاله محصول با ارزش، زباله های زیستی و انرژی دوستدار محیط زیست به عنوان سه پایه پالایشگاه زیستی میکروجلبک: اتصال نقاط توسط روزنجلا رودریگز دیاس […]

پایداری، جلد. 15، صفحات 11494: محصول با ارزش بالا، زباله های زیستی، و انرژی دوستدار محیط زیست به عنوان سه پایه پالایشگاه زیستی میکروجلبک: اتصال نقاط

پایداری، جلد. ۱۵، صفحات ۱۱۴۹۴: محصول با ارزش بالا، زباله های زیستی، و انرژی دوستدار محیط زیست به عنوان سه پایه پالایشگاه زیستی میکروجلبک: اتصال نقاط
| ۲۰۲۳-۰۷-۲۵ ۰۴:۳۰:۰۰

دسترسی آزادمقاله

محصول با ارزش، زباله های زیستی و انرژی دوستدار محیط زیست به عنوان سه پایه پالایشگاه زیستی میکروجلبک: اتصال نقاط

گروه تشدید فرآیندهای زیستی، دانشگاه فدرال سانتا ماریا (UFSM)، خیابان رورایما ۱۰۰۰، سانتا ماریا ۹۷۱۰۵-۹۰۰، RS، برزیل

نویسنده ای که مسئول است باید ذکر شود.

پایداری ۲۰۲۳، ۱۵(۱۵)، ۱۱۴۹۴; https://doi.org/10.3390/su151511494 (ثبت DOI)

دریافت: ۲ ژوئن ۲۰۲۳
/
بازبینی شده: ۱۵ ژوئیه ۲۰۲۳
/
پذیرش: ۲۱ ژوئیه ۲۰۲۳
/
تاریخ انتشار: ۲۵ جولای ۲۰۲۳

(این مقاله متعلق به شماره ویژه است تجزیه و تحلیل پایداری رویکردهای جدید به ارزش گذاری زباله های آلی در یک اقتصاد زیستی دایره ای)

دانلود

ارقام را مرور کنید

نسخه ها یادداشت ها

خلاصه

اقتصاد دایره‌ای مبتنی بر زیست‌محور برای تسریع انتقال به یک مدل اقتصادی جدید که در محدوده‌های اکولوژیکی سیاره به خوبی رشد می‌کند، اساسی است. پالایشگاه زیستی میکروجلبک، که شامل تبدیل زیست توده به چندین محصول است، در پرتو اصول اقتصاد دایره ای عمل می کند. بنابراین، به عنوان محور یک پارادایم اقتصادی جدید که هدف آن ارتقای استحکام اکولوژیکی است، هدف و انگیزه اصلی این مقاله استفاده از ارزیابی چرخه حیات برای بررسی دقیق پایداری زیست‌محیطی یک سیستم پالایشگاه زیستی مبتنی بر ریزجلبک است. ما β-کاروتن را به عنوان گل سرسبد صنعت ریزجلبک ها فرض می کنیم و معیارها و شاخص های پایداری دو محصول باقیمانده را ارزیابی می کنیم: روغن فله و زیست توده بدون چربی. نقش استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در عملیات واحد پالایشگاه زیستی نیز مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که ضایعات بخش تقریباً ناچیزی از ردپای اکولوژیکی و هزینه و تقاضای انرژی پالایشگاه زیستی مبتنی بر ریزجلبک را شامل می‌شوند. همچنین از نتایج تایید شده است که انتقال از انرژی مبتنی بر زغال سنگ به انرژی های تجدید پذیر واقع بینانه ترین مسیر برای تولید با انتشار قابل توجهی کمتر است. در مجموع، به نظر می رسد ادغام پالایشگاه زیستی ریزجلبک ها نزدیک است، و نکات برجسته ما می تواند به موفقیت این مسیر کمک کند.

کلید واژه ها:

جلبک ها; زیست اقتصاد دایره ای; پایداری زیست محیطی; برق سبز; ارزش گذاری زباله

۱٫ معرفی

سیستم اقتصادی فعلی ما از بسیاری از محدودیت های ظرفیت زمین فراتر رفته است [۱,۲]. این کشور ارزشی برای طبیعت قائل نشد و اکنون در خطر افزایش تلفات زندگی می کند. پیش‌آگهی این است که هیچ آینده‌ای برای تجارت معمول وجود ندارد. و تغییر جزر و مد مستلزم اتصال نقاط بین سرمایه‌گذاران، شرکت‌ها، سازمان‌های دولتی و غیردولتی و جوامع محلی برای ترویج پارادایم جدیدی از تولید کالا و خدمات است که طبیعت را در مرکز اقتصاد ما قرار می‌دهد. [۳].

با این سوگیری، با نزدیک شدن به تاریخ انقضای اقتصاد فسیلی و خطی، اقتصاد دایره ای مبتنی بر زیست برجستگی پیدا کرده است و می تواند کاتالیزوری برای آینده ای مرفه باشد. در یک اقتصاد زیستی دایره ای، سرمایه طبیعی قابل تجدید، بازیافت و استفاده مجدد تا حد امکان است و محصولات جدید را ایجاد می کند و جایگزین مواد معمولی با کربن بالا می شود. زباله های زیستی دور ریخته نمی شوند. آنها محصولات ثانویه ای ایجاد می کنند که پس از استفاده، می توانند به بیوسفر برگردند و چرخه های بیوژئوشیمیایی را ببندند. ارزش در این چارچوب مفهومی به حداکثر می رسد و ضایعات به حداقل می رسد [۴].

از این منظر، بیوتکنولوژی ریزجلبک – تحت یک مدل پالایشگاه زیستی – به عنوان یک رویکرد امیدوارکننده برای دستیابی به یک اقتصاد دایره‌ای مقرون‌به‌صرفه و مبتنی بر زیست‌محور ظاهر می‌شود که در محدوده‌های سیاره به خوبی رشد می‌کند. [۵]. در یک بافت تاریخی، از آغاز بشریت، گونه هایی مانند Arthrospira platensis و کلرلا ولگاریس به دلیل محتوای پروتئین بالا، توسط جامعه به عنوان یک منبع زیستی غذایی مورد استفاده قرار گرفته اند. بعدها در مواجهه با بحران انرژی گونه هایی مانند Crypthecodinium cohnii، آنکیسترودسموس sp، بوتریکوکوس براونی، Nitzschia laevis، و نانوکلروپسیس چشمی در جستجوی تولید اسیدهای چرب به عنوان ماده اولیه برای تولید انرژی زیستی و همچنین مکمل های غذایی پیشگام شدند. متعاقباً، با افزایش آگاهی و ارتقای سلامت، تحقیقات بر روی بهره‌برداری از محصولات طبیعی متمرکز شد، با توجه به رنگدانه‌هایی مانند بتاکاروتن و آستاگزانتین که توسط ریزجلبک‌ها بیوسنتز می‌شوند. دونالیلا سالینا و هماتوکوکوس پلویالیس، به ترتیب [۶,۷].

با این حال، اگرچه پیشرفت‌های علمی بر روی یافته‌های امیدوارکننده سرمایه‌گذاری و تقویت شده است، کشت تجاری ریزجلبک‌ها از نظر فنی جدید است و کمتر از ۷۰ سال قدمت دارد. چالش‌های دستکاری و تولید میکروارگانیسم‌هایی با چنین متابولیسم‌های همه‌کاره و پیچیده‌ای منجر به غلبه بر جهانی از تنگناها می‌شود. در واقع، ریزجلبک‌ها معمولاً به صورت تجاری در سیستم‌های باز مانند حوضچه‌های جاده‌ای تحت رژیم‌های photoautotrophic و/یا mixotrophic کشت می‌شوند. با این حال، این سیستم ها مستعد آلودگی و بهره وری پایین سلولی هستند و تولید انبوه محصولات زیستی ریزجلبکی را مورد آزمایش قرار می دهند. استفاده از سیستم‌های بسته، مانند فتوبیورآکتورها، یا تخمیرکننده‌های زیستی – تحت رژیم‌های کشت هتروتروف – حتی اگر از زیرسیستم‌های فناوری بیوسنتز میکروبی که قبلاً توسعه‌یافته‌اند، بهره‌مند باشند، برای پردازش نیاز به انرژی بالایی دارند، فراتر از نیازهای ذاتی سویه‌های ریزجلبک‌ها، که دستیابی به یک پروژه در مقیاس بزرگ با استاندارد پایدار را دشوار می‌کند. [۸,۹].

بدین ترتیب، با توجه به نکات برجسته سفر علمی برای تجاری‌سازی ریزجلبک‌ها، می‌توان آموخت که علی‌رغم مسیر پر از دست اندازها و پیچ‌خوردگی، بینش‌های جدید و فرصت‌های مهمی برای بهبود این فناوری پدیدار شده است. [۱۰]. تجربیات در مقیاس‌های آزمایشگاهی و تجاری نشان داده‌اند که مفهوم پالایشگاه زیستی که برای ریزجلبک‌ها اعمال می‌شود مسیری امیدوارکننده برای تولیدات پایدارتر از نظر اقتصادی و زیست‌محیطی است. همانطور که شناخته شده است، در وضعیت هنر، یک مرجع جهانی برای تصفیه زیستی پایدار مبتنی بر ریزجلبک ها ایجاد نشده است. دلیل این امر این است که تحقیق و توسعه مسیرهای بیوتکنولوژیکی مرتبط با پالایشگاه‌های زیستی جلبکی بر استفاده از کالاهای کم ارزش (زیست توده و سوخت‌های زیستی) به عنوان هسته زیست پالایشگاه متمرکز شده است. با این حال، این استفاده اولیه از ریزجلبک ها نتایج موفقیت آمیزی را نشان نداده است، مگر اینکه عملکرد ترکیبات با ارزش بالا با هم بررسی شود. [۱۱]. در این راستا، با پیروی از اصل آبشار، یعنی اولویت دادن به تولید یک محصول با ارزش قبل از محصول کم ارزش، ممکن است بتوان با موفقیت به سمت اقتصاد زیستی دایره‌ای مبتنی بر ریزجلبک با استفاده از رویکرد پالایشگاه زیستی حرکت کرد. این می تواند فرآیندهای بیولوژیکی مبتنی بر ریزجلبک ها را کمتر دیستوپیایی کند. علاوه بر این، مهم است که تأکید شود که استفاده از انرژی از نظر زیست محیطی صحیح در عملیات واحد، در عین حال، کلید قطعی برای غلبه بر کمبودهای زیست محیطی فرآیندها و محصولات ریزجلبک است. [۱۲].

در پرتو این، تغییر پارادایم ما استفاده از مواد شیمیایی با ارزش بالا، مانند β-کاروتن، را به عنوان مرکز ارزش پالایشگاه زیستی میکروجلبک پیشنهاد می‌کند، که بر بازیابی زباله‌های زیستی و ادغام با انرژی سازگار با محیط زیست تأکید دارد. مانند این، یک پالایشگاه زیستی مبتنی بر ریزجلبک که دوباره با طبیعت هماهنگ شده بود، مونتاژ شد و به عنوان یک توجیه قوی برای تکرار در مقیاس صنعتی توسط تولیدکنندگان ریزجلبک مورد استفاده قرار گرفت. سؤالات تحقیقی که در این مقاله به آن پرداخته شده است، ارزیابی جامعی از مشخصات زیست محیطی یک سیستم تصفیه زیستی مبتنی بر ریزجلبک ارائه می‌کند که با پیروی از اصل آبشار با استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر و رویکرد اقتصاد دایره‌ای، به دنبال غلبه بر محدودیت‌های زیست‌محیطی و اقتصادی مدل اقتصادی خطی فعلی است که در تلاش برای ایجاد درآمد است. نقش این مقاله برای پایداری، ترویج یک اقتصاد دایره‌ای مبتنی بر زیست است که در چیزی که به نظر می‌رسد آغاز عصر جدیدی است – عصر پایداری – رشد می‌کند و تثبیت می‌شود.

۲٫ مواد و روشها

۲٫۱٫ ارزیابی چرخه زندگی (LCA)

ارزیابی چرخه حیات (LCA) بر اساس سری ISO 14040 انجام شد [۱۳]. LCA، همانطور که در زیر توضیح داده شده است، از چهار مرحله تشکیل شده است: تعریف هدف و محدوده (i)، تجزیه و تحلیل موجودی (ii)، ارزیابی تأثیر (iii)، و تفسیر نتایج (IV).

۲٫۱٫۱٫ تعریف هدف و محدوده

هدف از بکارگیری LCA ارزیابی معیارها و شاخص های پایداری زیست محیطی یک سیستم پالایشگاه زیستی بر اساس دونالیلا سالینا با تمرکز اصلی بر روی بتا کاروتن و بیوماس زباله ارزش‌گذاری. گونه دونالیلا سالینا در این مطالعه مورد توجه قرار گرفت زیرا یکی از بهترین کاندیدها برای تولید بتاکاروتن (حدود ۱۴ درصد وزن خشک)، فراتر از سویه اصلی مورد استفاده در تولید تجاری کاروتن طبیعی در نظر گرفته شد. علاوه بر این، ترکیب زیست توده آن نیز مقادیر بالایی از پروتئین، لیپید و گلیسرول را نشان می دهد. بنابراین، ترکیب سنتزیمال به عنوان مبنای این مطالعه، مقادیر بر اساس خشک موجود در ادبیات را در نظر گرفت، که شامل کسر بتا کاروتن ۱۰٪، پروتئین ها ۳۵٪، اسیدهای چرب ۲۰٪ و گلیسرول ۱۵٪ است، بدون توجه به سایر محصولات زیستی بالقوه مانند کسر کربوهیدرات ها، ویتامین ها نیز موجود در بیوماسیدها و مواد معدنی. [۱۴,۱۵]. علاوه بر این، زباله‌های زیستی به دلیل پتانسیل بالای آن برای کاربرد در بازار جهانی ریزجلبک‌ها، با روغن فله که خوراک اصلی بخش‌های انرژی زیستی مانند بیودیزل و همچنین یک مکمل غذایی با در نظر گرفتن بخش غیراشباع چند اسیدهای چرب است، انتخاب شد. به همین ترتیب، زیست توده بدون چربی به عنوان منبع زیستی مکمل پروتئین برای خوراک دام و انسان، فراتر از کاربرد در انرژی زیستی، مانند تولید بیواتانول، مورد نیاز است (نگاه کنید به جدول مواد تکمیلی S1).

LCA همچنین برای ارزیابی ردپای زیست محیطی پالایشگاه زیستی از استفاده شد دونالیلا سالینا انرژی مبتنی بر زغال سنگ در مقابل انرژی فتوولتائیک از سلول های خورشیدی سیلیکونی آمورف (a-Si) و انرژی باد خشکی تامین می شود. این مطالعه از داده های نظری و تجربی جمع آوری شده از ادبیات علمی استفاده می کند [۶,۱۶,۱۷,۱۸].

مرزهای سیستم از چرخه حیات از گهواره تا دروازه تعریف شده است و شامل یک گیاه ریزجلبک با تولید ۹٫۳۸ تن در سال زیست توده خشک، تکه تکه به ۱ تن در سال رنگدانه بتاکاروتن (محصول اصلی)، ۱٫۵۱ تن در سال روغن فله (۲/۳ محصول ثانویه) است. ). فقط اثرات زیست محیطی مصرف برق در تجزیه و تحلیل گنجانده شد زیرا آنها اکثریت، اگر نه تقریباً کل بخش ردپای زیست محیطی محصولات ریزجلبک را نشان می دهند. [۶].

مرحله ۱: تولید β-کاروتن

عملیات واحد پیشنهاد شده در مرحله ۱ مطابق با فرآیند تولید است که توسط مراجع کلاسیک در ادبیات تلفیق شده است (شکل ۱) [۶,۱۹]. شرایط رشد در نظر گرفته شده در حوضچه های راه آهن pH 7.5، دمای متوسط ۲۶ درجه سانتی گراد، شدت نور ۵۰ میکرومول بر متر بود.^۲/s^-1، و دوره نوری ۱۲:۱۲ ساعت [۲۰]. همچنین ذکر این نکته ضروری است که محیط کشت از دونالیلا سالینا عمدتا هیپرسالین است. بنابراین، نرخ خطر آلودگی پایین است.

مرحله ۲: تولید نفت فله

عملیات واحد پیشنهاد شده در مرحله ۲ مطابق با دوس سانتوس و همکاران است. [۱۷] (شکل ۲). سپس زیست توده باقیمانده از فرآیند استخراج بتاکاروتن به فرآیند استخراج لیپید ارسال می شود. این استخراج چربی، بر اساس هگزان، به عنوان روشی برای کاربردهای در مقیاس بزرگ تعریف شد [۲۱]. متعاقباً، مخلوط زیست توده با حلال استخراج کننده سانتریفیوژ می شود و مرحله بازیابی حلال و تبخیر/برهنر را طی می کند. تبخیر/استریپر اقتصادی ترین روش در مقیاس صنعتی برای کاهش مواد فرار در مواد حساس به حرارت و محصولات چسبناک است. در نهایت، عصاره غنی از روغن به حلال‌کننده هدایت می‌شود و روغن حجیم به دست می‌آید.

مرحله ۳: تولید زیست توده بدون چربی

طبق دوس سانتوس و همکاران، عملیات واحد برای تولید زیست توده بدون چربی در مرحله ۳ پیشنهاد شده است. [۱۷] (شکل ۳). این مرحله منحصر به فرد شامل حذف حلال باقیمانده، در این مورد، هگزان، از آردهای تولید شده در فرآیند استخراج روغن است. همراه با حذف حلال، آرد پروتئین جامد به‌دست‌آمده نیز از طریق فرآیند برشته‌سازی انجام می‌شود که ویژگی‌های تغذیه‌ای آن را بهبود می‌بخشد. تجهیزات صنعتی حلال‌کننده-توستر-خشک کن-کولر (DTDC) نامیده می‌شود.

۲٫۱٫۲٫ موجودی چرخه زندگی (LCI)

داده های موجودی چرخه زندگی (LCI) از ادبیات به دست آمد [۲۲,۲۳,۲۴,۲۵,۲۶,۲۷]. جریان ورودی و خروجی برای هر مرحله از دامنه فرآیند در نشان داده شده است میز ۱.

۲٫۱٫۳٫ تجزیه و تحلیل تأثیر چرخه حیات (LCIA)

اثرات بالقوه محیطی بر اساس روش نقطه میانی ReCiPe (رویکرد سلسله مراتبی) محاسبه شد. [۲۸] و به طور مداوم بر این اساس با Jacob-Lopes و همکاران اعمال می شود. [۲۹]. مقوله‌های تاثیر نقطه میانی در نظر گرفته شده عبارت بودند از: گرم شدن کره زمین (GWP)، تخریب لایه ازن استراتوسفر (SOD)، تشعشعات یونیزان (IR)، تشکیل ازن-سلامت انسان (OFHH)، تشکیل ذرات ریز (FPMF)، تشکیل ازن-اکوسیستم‌های زمینی (OFTE)، اسیدی شدن آب تازه (UTE) سمیت زیست محیطی (FEC)، سمیت زیست محیطی دریایی (ME)، سمیت سرطان زا برای انسان (HCT)، سمیت غیر سرطان زا انسانی (HNCT)، کمبود منابع معدنی (MRS)، کمبود منابع فسیلی (FRS)، استفاده از زمین (LU)، و مصرف آب (WC). عوامل خصوصیات در نشان داده شده است مواد تکمیلی (جدول S2).

گرمایش جهانی (GWP)

تعیین پتانسیل گرمایش جهانی با توجه به معادله (۱) توسط انتشار گازهای گلخانه ای ارزیابی شد:

جی دبلیو پ = \sum {جی دبلیو پ}_{من} \times {متر}_{من}

(۱)

جایی که GWP پتانسیل گرمایش جهانی است، من افق زمانی (سال) است، GWP_من عامل مشخصه برای ماده است من (CO₂-eq)، و متر_من جرم ماده انتشاری است من (کیلوگرم)، بر حسب کیلوگرم CO بیان می شود_۲معادله

تخریب لایه ازن استراتوسفر (SOD)

کمی سازی پتانسیل تخریب لایه ازن استراتوسفر که مربوط به تخریب لایه ازن استراتوسفر به دلیل انتشار موادی است که لایه ازن را تخریب می کنند، مانند گازهای طولانی مدت حاوی کلر و برم، با استفاده از رابطه (۲) برآورد شد:

اس O D = \sum {اس O D}_{من} \times {متر}_{من}

(۲)

جایی که SOD پتانسیل تخریب لایه ازن استراتوسفر است، SOD_من عامل مشخصه برای ماده است من (CFC-11-eq)، و متر_من جرم ماده انتشاری است من (کیلوگرم)، بیان شده در کیلوگرم CFC-11-eq.

تابش یونیزان (IR)

پتانسیل تشعشعات یونیزان بر اساس دبی های رادیواکتیو با استفاده از رابطه (۳) محاسبه شد:

من آر = \sum {من آر}_{من} \times {متر}_{من}

(۳)

جایی که و پتانسیل تابش یونیزان است، و_من عامل مشخصه برای ماده است من (Co-60-eq)، و متر_من جرم ماده انتشاری است من (kBq)، بیان شده در kBq Co-60-eq.

تشکیل ازن-سلامت انسان (OFHH)

پتانسیل تشکیل ازن-سلامت انسان با استفاده از رابطه (۴) برآورد شد:

O اف اچ اچ = \sum {O اف اچ اچ}_{من} \times {متر}_{من}

(۴)

جایی که OFHH پتانسیل تشکیل ازن-اکوسیستم های زمینی است، OFHH_من عامل مشخصه برای ماده است من (NOx-eq)، و متر_من جرم ماده انتشاری است من (kg)، بیان شده در کیلوگرم NOx-eq.

تشکیل ذرات ریز (FPMF)

پتانسیل تشکیل ذرات ریز طبق رابطه (۵) محاسبه شد:

اف پ م اف = \sum {اف پ م اف}_{من} \times {متر}_{من}

(۵)

جایی که FPMF پتانسیل تشکیل ذرات ریز است، FPMF_من عامل مشخصه برای ماده است من (PM₂.₅-eq)، و متر_من جرم ماده انتشاری است من (کیلوگرم)، بیان شده در کیلوگرم PM₂.₅معادله

تشکیل ازن-اکوسیستم های زمینی (OFTE)

پتانسیل تشکیل ازن-اکوسیستم های زمینی با استفاده از رابطه (۶) برآورد شد:

O اف تی E = \sum {O اف تی E}_{من} \times {متر}_{من}

(۶)

جایی که زود زود پتانسیل تشکیل ازن-اکوسیستم های زمینی است، زود زود_من عامل مشخصه برای ماده است من (NOx-eq)، و متر_من جرم ماده انتشاری است من (kg)، بیان شده در کیلوگرم NOx-eq.

اسیدی شدن زمین (TA)

پتانسیل اسیدی شدن زمین که به وجود مواد اسیدی کننده مانند NOx، NH اشاره دارد._۳و SOx روی سطح زمین با استفاده از رابطه (۷) محاسبه شد:

تی آ = \sum {تی آ}_{من} \times {متر}_{من}

(۷)

جایی که رو به رو پتانسیل اسیدی شدن زمین است، رو به رو_من عامل مشخصه برای ماده است من (بنابراین_۲-eq)، و متر_من جرم ماده انتشاری است من (کیلوگرم)، بر حسب کیلوگرم SO بیان می شود_۲معادله

یوتروفیکاسیون آب شیرین (FEU)

پتانسیل اوتروفیکاسیون آب شیرین با استفاده از رابطه (۸) محاسبه شد:

اف E U = \sum {اف E U}_{من} \times {متر}_{من}

(۸)

جایی که FEU پتانسیل اسیدی شدن زمین است، FEU_من عامل مشخصه برای ماده است من (P-eq)، و متر_من جرم ماده انتشاری است من (kg)، بیان شده در کیلوگرم P-eq.

سمیت زیست محیطی زمینی (TE)

اثرات سمی موثر بر سطح زمین که برای گونه های مختلف مضر است و ساختار و عملکرد اکوسیستم را تغییر می دهد با استفاده از رابطه (۹) محاسبه شد:

تی E = \sum {تی E}_{من} \times {متر}_{من}

(۹)

جایی که THE پتانسیل اسیدی شدن زمین است، THE_من عامل مشخصه برای ماده است من (۱،۴-DCB-eq)، و متر_من جرم ماده انتشاری است من (کیلوگرم)، بیان شده در کیلوگرم ۱،۴-DCB-eq.

سمیت زیست محیطی آب شیرین (FEC)

اثرات سمی مؤثر بر آب شیرین که برای گونه‌های مختلف مضر است و ساختار و عملکرد اکوسیستم را تغییر می‌دهد، طبق رابطه (۱۰) محاسبه شد:

اف E سی = \sum {اف E سی}_{من} \times {متر}_{من}

(۱۰)

جایی که FEC پتانسیل سمیت زیست محیطی آب شیرین است، FEC_من عامل مشخصه برای ماده است من (۱،۴-DCB-eq)، و متر_من جرم ماده انتشاری است من (کیلوگرم)، بیان شده در کیلوگرم ۱،۴-DCB-eq.

سمیت زیست محیطی دریایی (ME)

اثرات سمی موثر بر آب های دریایی که برای گونه های مختلف مضر است و ساختار و عملکرد اکوسیستم را تغییر می دهد با استفاده از رابطه (۱۱) محاسبه شد:

م E = \sum {م E}_{من} \times {متر}_{من}

(۱۱)

جایی که من پتانسیل اکوتوکسیسیته دریایی است، من_من عامل مشخصه برای ماده است من (۱،۴-DCB-eq)، و متر_من جرم ماده انتشاری است من (کیلوگرم)، بیان شده در کیلوگرم ۱،۴-DCB-eq.

سمیت سرطان زا در انسان (HCT)

اثرات سمی تأثیرگذار بر سلامت انسان از طریق جذب مواد سمی از طریق استنشاق هوا، خوردن غذا یا آب یا نفوذ از طریق پوست تا جایی که مربوط به سرطان باشد با استفاده از رابطه (۱۲) اندازه‌گیری شد:

اچ سی تی = \sum {اچ سی تی}_{من} \times {متر}_{من}

(۱۲)

جایی که HCT پتانسیل سمیت سرطان زایی انسان است، HCT_من عامل مشخصه برای ماده است من (۱،۴-DCB-eq)، و متر_من جرم ماده انتشاری است من (کیلوگرم)، بیان شده در کیلوگرم ۱،۴-DCB-eq.

سمیت غیر سرطان زا در انسان (HNCT)

اثرات سمی تأثیرگذار بر سلامت انسان از طریق جذب مواد سمی از طریق استنشاق هوا، خوردن غذا یا آب، یا نفوذ از طریق پوست غیر مرتبط با سرطان با استفاده از رابطه (۱۳) اندازه‌گیری شد:

اچ ن سی تی = \sum {اچ ن سی تی}_{من} \times {متر}_{من}

(۱۳)

جایی که HNCT پتانسیل سمیت غیر سرطان زا در انسان است، HNCT_من عامل مشخصه برای ماده است من (۱،۴-DCB-eq)، و متر_من جرم ماده انتشاری است من (کیلوگرم)، بیان شده در کیلوگرم ۱،۴-DCB-eq.

کمبود منابع معدنی (MRS)

پتانسیل کمبود منابع معدنی که به مصرف مواد استخراج شده از طبیعت، مانند فلزات و سنگ ها اشاره دارد، با استفاده از رابطه (۱۴) محاسبه شد:

م آر اس = \sum {م آر اس}_{من} \times {متر}_{من}

(۱۴)

جایی که خانم خانم پتانسیل کمبود منابع معدنی است، خانم خانم_من عامل مشخصه برای ماده است من (Cu-eq)، و متر_من جرم ماده انتشاری است من (کیلوگرم)، برحسب کیلوگرم مس معادله بیان شده است.

کمبود منابع فسیلی (FRS)

پتانسیل کمبود منابع فسیلی که به استفاده از سوخت های نفتی، زغال سنگ یا گاز طبیعی تجدید ناپذیر اشاره دارد بر اساس رابطه (۱۵) محاسبه شد:

اف آر اس = \sum {اف آر اس}_{من} \times {متر}_{من}

(۱۵)

جایی که FRS پتانسیل کمبود منابع فسیلی است، FRS_من عامل مشخصه برای ماده است من (نفت – معادله)، و متر_من جرم ماده انتشاری است من (کیلوگرم)، بر حسب کیلوگرم معادله روغن بیان می شود.

کاربری زمین (LU)

تأثیر کاربری زمین که اثرات کاربری زمین، وسعت سطح درگیر و مدت زمان اشغال آن را در نظر می گیرد با استفاده از رابطه (۱۶) برآورد شد:

L U = \sum سی اف \times E_{من}

(۱۶)

جایی که لو تأثیر کاربری زمین است، CF عامل شخصیت پردازی است و E_من موجودی انتشار است که در m بیان می شود^۲یک معادله محصول

مصرف آب (WC)

برای اندازه گیری میزان منابع آب مصرفی از مصرف آب استفاده شد. مدل محاسبه دقیق توسط معادله (۱۷) ارائه شده است:

دبلیو سی = \sum سی اف \times E_{من}

(۱۷)

جایی که دستشویی مصرف آب است، CF عامل شخصیت پردازی است و E_من موجودی انتشار است که در m بیان می شود^۳.

۲٫۱٫۴٫ تفسیر نتایج

نتایج LCI و LCIA از ارزیابی چرخه عمر محصولات از دونالیلا سالینا پالایشگاه زیستی با هم در نظر گرفته می شوند تا اطلاعات در قالب نتیجه گیری و توصیه تفسیر و همگرا شوند. نتایج با توجه به مقادیر مشخص‌شده توسط دسته‌های تأثیر نقطه میانی مورد بحث قرار می‌گیرند تا مقایسه‌های احتمالی با سایر مطالعات موجود در ادبیات را افزایش دهند. مقادیر مشخص شده برای اثرات زیست محیطی هر محصول زیستی ریزجلبک در نظر گرفته شده در این مطالعه را می توان در مواد تکمیلی (جدول S3).

۳٫ نتایج و بحث

۳٫۱٫ تجزیه و تحلیل پایداری زیست محیطی پالایشگاه زیستی میکروجلبک

پالایشگاه زیستی یک استراتژی است که اقتصاد زیستی دایره ای را تسهیل می کند، که با به حداکثر رساندن درآمد و به حداقل رساندن ضایعات اهمیت زیادی دارد. این مفهوم پالایشگاه زیستی که برای زیست توده ریز جلبک ها اعمال می شود، فرصتی برای بهبود استفاده از زیست توده است که با پیروی از اصل آبشار، تولید محصولات با ارزش را قبل از محصولات کم ارزش در اولویت قرار داده است. در حال حاضر، اگرچه بسیاری از مطالعات استفاده از زیست توده ریز جلبک ها را در ساختار زیست پالایشگاه گزارش کرده اند، تعداد کمی از آنها به ارزیابی جامع مشخصات محیطی پرداخته اند. بنابراین، در اینجا، ما معیارهای هفده شاخص پایداری زیست‌محیطی را برای پالایشگاه زیستی ارزیابی می‌کنیم دونالیلا سالینا (شکل ۴). مقادیر مشخص شده اثرات زیست محیطی را نیز می توان در آن مورد بررسی قرار داد مواد تکمیلی (جدول S2).

تولید ۱ تن بتاکاروتن، ۱٫۵۱ تن روغن فله و ۲٫۳۴ تن زیست توده بدون چربی دونالیلا سالینا گونه های موجود در حوضچه راه آهن مجموع انتشار حدود ۶٫۰۴ × ۱۰ را نشان دادند^۲ کیلوگرم PM₂.₅-eq برای FPMF، ۱٫۲۱ × ۱۰^۵ کیلوگرم معادله روغن برای FRS، ۳٫۰۹ × ۱۰^۴ کیلوگرم ۱،۴-DCB-eq برای FEC، ۱٫۲۵ × ۱۰^۳ کیلوگرم P-eq برای FEU، ۵٫۵۳ × ۱۰^۵ کیلوگرم CO₂-eq برای GWP، ۶٫۲۰ × ۱۰^۴ کیلوگرم ۱،۴-DBC-eq برای HCT، ۱٫۲۴ × ۱۰^۶ کیلوگرم ۱،۴-DBC-eq برای HnCT، ۱٫۳۰ × ۱۰^۳ kBq Co-60-eq برای IR، ۹٫۷۸ × ۱۰^۲ متر^۲معادله محصول برای LU، ۴٫۲۵ × ۱۰^۴ کیلوگرم ۱،۴-DBC-eq برای ME، ۶٫۳۵ × ۱۰^۱ کیلوگرم مس معادله برای MRS، ۸٫۵۰ × ۱۰^۲ کیلوگرم NO_ایکس-eq برای OFHH، ۸٫۵۰ × ۱۰^۲ کیلوگرم NOx-eq برای OFTE، ۸٫۵۵ × ۱۰^-۲ کیلوگرم CFC11-eq برای SOD، ۱٫۹۷ × ۱۰^۳ کیلوگرم SO₂-eq برای TA، ۱٫۸۲ × ۱۰^۵ کیلوگرم ۱،۴-DCB-eq برای TE، ۱٫۱۱ × ۱۰^۳ متر^۳ برای WC همانطور که مشاهده می شود، دسته های تاثیر نقطه میانی HnCT و پس از آن دسته بندی FRS، TE و GWP تاثیرگذارترین نقاط میانی هستند. SOD و پس از آن دسته MRS کمترین تأثیر را در میان تمام نقاط میانی در چرخه حیات پالایشگاه زیستی نشان داد. دونالیلا سالینا. همچنین همانطور که مشاهده می شود مشخصات زیست محیطی پالایشگاه زیستی از دونالیلا سالینا تغییرات قابل توجهی در بزرگی ضربه نشان داد که از ۶٫۳۵ × ۱۰ متغیر بود^۱ کیلوگرم مس معادله برای MRS تا ۱٫۲۴ × ۱۰^۶ کیلوگرم ۱,۴-DBC-eq برای HnCT.

با توجه به نتایج، سهم مرحله کشت، برداشت، خشک کردن، استخراج رنگدانه، روغن فله و زیست توده بدون چربی به دسته‌های تاثیر نقطه میانی به ترتیب حدود ۹۴٫۷۳، ۰٫۳۷، ۲٫۶۶، ۱٫۴۷، ۰٫۵۹ درصد و ۰٫۱۸ درصد بود. در مورد مرحله کشت، که بیشترین تأثیر زیست محیطی را در چرخه حیات پالایشگاه زیستی دارد دونالیلا سالیناهنگام مقایسه موجودی انرژی مورد نیاز کشت در حوضچه راه آهن و فوتوبیوراکتور لوله ای، باید توجه داشت که کشت در استخر راه آهن انرژی بسیار کمتری مصرف می کند، بنابراین به کاهش انتشار آلاینده ها کمک می کند. [۸].

به طور مقایسه ای، مطالعات ارزیابی مشخصات زیست محیطی تولید ۱ تن Arthrospira platensis قرص ها تأثیرات ۷٫۷۱ × ۱۰ را نشان دادند^۵ کیلوگرم CO₂-eq برای GWP، ۱٫۳۲ × ۱۰^-۳ کیلوگرم CFC11-eq برای SOD، ۹٫۶۳ × ۱۰^۱ کیلوگرم SO2-eq برای TA و ۲٫۱۶ × ۱۰^۱ کیلوگرم P-eq برای FEU [30]. هنگام تأیید این نتایج، می توان بیان کرد که از نظر GWP، مطالعه ما کاهش ۳۰٪ در انتشار را ارائه می دهد. با این حال، دسته های دیگر انتشار گازهای گلخانه ای بالاتری داشتند. در مقابل، هنگام تجزیه و تحلیل سناریوی مبادلات، ارزش درآمد زیست توده فقط ۸۰۰۰ دلار در تن است، در حالی که بتا کاروتن ۷۹۰،۰۰۰ دلار در تن ارزش گذاری شده است. با در نظر گرفتن اثرات زیست‌محیطی و درآمدهای یک محصول، زیست توده تنها ۱% از بازده را نشان می‌دهد و بنابراین، برای ایجاد تعادل در دوام فرآیند، تولید ۹۹ چرخه فرآیند برای شکستن سود ضروری است. به این ترتیب تأثیرات این مسیر بیوتکنولوژیکی و هزینه های فرآیند افزایش می یابد و فرآیند را غیرقابل اجرا می کند.

هنگام ارزیابی مشخصات زیست محیطی یک محصول با ارزش افزوده بالا مانند رنگدانه های فتوسنتزی، مطالعات گزارش می دهند که برای دسته های GWP، SOD، TA و FEU بارهای زیست محیطی ۲٫۸ × ۱۰ بود.^۶ و ۱٫۱۷ × ۱۰^۶، ۶٫۲۸ × ۱۰^۴ و ۲٫۶۴ × ۱۰^۴، ۱٫۴۹ × ۱۰^۴ و ۶٫۲۳ × ۱۰^۳، و ۵٫۳۴ × ۱۰^۳ و ۲٫۲۴ × ۱۰^۳ برای آستاگزانتین و فیکوسیانین از هماتوکوکوس پلویالیس و Arthrospira platensis، به ترتیب [۶]. این مقادیر برای دسته‌های تأثیر GWP و SOD بالاتر هستند، اما دسته‌های TA و FEU کمی شبیه به نتایج یافت شده در این مطالعه هستند. این تفاوت را می توان به نیاز بیشتر مراحل فرآیند مورد نیاز برای تولید رنگدانه، مانند آستاگزانتین نسبت داد، که سیستم را ملزم به ارائه دو مرحله کشت دارد: فتوبیوراکتورهای لوله ای و حوضچه های راه آهن، که باعث انتشار بیشتر فرآیند می شود. با این حال، حتی اگر قیمت فروش آستاگزانتین (~ ۲۵۰۰ USD/kg) بالاتر از β-کاروتن باشد، باید تعادل ستون محیطی را به دست آورد تا فرآیند پایدار باشد.

علاوه بر این، همانطور که نشان داده شد، محصولات باقیمانده: نفت فله و زیست توده بدون چربی به میزان قابل توجهی در انتشار گازهای گلخانه ای در چرخه حیات پالایشگاه زیستی شرکت نمی کنند. دونالیلا سالینا. همچنین باید چنین استنباط کرد که آنها به میزان قابل توجهی در هزینه و تقاضای انرژی کمک نمی کنند، بنابراین پارادایم انجام بیشتر با کمتر، هم از نظر زیست محیطی و هم از نظر اقتصادی تایید می شود. علاوه بر این، شایان ذکر است که اگر این محصولات به صورت انفرادی و بدون ارزش‌گذاری زیست توده زباله تولید می‌شدند، اثرات زیست‌محیطی و اقتصادی بیشتری ایجاد می‌کردند.

علاوه بر این، در مقایسه با منابع معمولی، قابل ذکر است که مرحله بازیافت نفت از دونالیلا سالینا مصرف برق حدود ۱۰ برابر بیشتر از بازیافت روغن سویا است. بدیهی است که برای غلبه بر دره مرگ تولید نفت فله برای اهداف سوختی، این یک بار زیست محیطی بزرگ است. ردپای الکتریسیته فرآیندهای مبتنی بر ریزجلبک‌ها تقریباً این مأموریت را محکوم می‌کند. اما، اگر هزینه سوخت در بازیافت روغن سویا را در نظر بگیریم، میزان تأثیر زیست محیطی معادل است. این ادعا با داده های ارائه شده توسط چن و همکاران مشروعیت می یابد. [۳۱].

علاوه بر این، جالب است که توجه داشته باشید که بازیافت روغن سویا نیاز به برق ندارد، بلکه مصرف سوخت است. مصرف سوخت در فرآیند بازیافت روغن از دونالیلا سالینا به نوبه خود باطل است. از این نظر، هنگام در نظر گرفتن موجودی بازیافت روغن سویا، می بینیم که در انتشار آلاینده ها بهتر نیست. و وقتی هزینه انرژی کشاورزی سویا را در فهرست بازیافت نفت لحاظ کنیم، انتشار چرخه حیات در مقایسه با بازیافت نفت از نفت حدود ۱٫۵ برابر قابل توجه تر است. دونالیلا سالینا. این امر تقاضای انرژی عملیات واحد پیشنهاد شده در مرحله ۱ (تولید β-کاروتن) را حذف می کند.

در نهایت، اگرچه مفهوم زیست پالایشگاه میکروجلبک قدرتمند است، اما می‌توان نتیجه گرفت که علیرغم اینکه ریزجلبک‌ها یک ماده اولیه منحصربفرد هستند، گره‌های تکنولوژیکی وجود دارد که باید برای ایجاد یک سیستم «آرمان‌شهری» باز شوند و تلاش نکردن برای بهبود درجه پایداری زیست‌محیطی، مفهوم پالایشگاه زیستی را که برای ریزجلبک‌ها به کار می‌رود بیش از پیش دیستوپیایی‌تر خواهد کرد. جایگزینی هوشمند زیست‌محیطی برق مبتنی بر زغال‌سنگ در تصفیه‌خانه‌های زیستی ریزجلبک‌ها می‌تواند به غلبه بر کسری زیست‌محیطی ارائه‌شده توسط پروژه‌هایی که با اهداف اثرات زیست‌محیطی رضایت‌بخش نیستند، کمک کند. علاوه بر این، خبری نیست که انتقال انرژی در حال انجام در مرکز قرار می گیرد، و عدم پایبندی به آن می تواند به معنای سقوط به بن بست باشد.

۳٫۲٫ انتقال کسری زیست محیطی در پالایشگاه زیستی ریزجلبک

انتقال از برق مبتنی بر زغال سنگ به منابع پاک و تجدیدپذیر یک بازی حاصل جمع صفر برای محیط زیست نیست. این در واقع “نخ طلایی” است که می تواند به شرایط آب و هوایی اجازه دهد تا مهمان نواز بماند. بنابراین، اندازه‌گیری تأثیر گذار از برق با انتشار بالا به منابع کم انتشار در پالایشگاه‌های زیستی مبتنی بر ریزجلبک‌ها بخشی از معما است تا آنها را از نظر محیطی بی‌خطر جلوه دهد. شکل ۵ و شکل ۶ مقادیر مشخص شده برای اثرات زیست محیطی مرتبط با پالایشگاه زیستی را نشان می دهد دونالیلا سالینا، که عملیات واحد خود را به ترتیب با انرژی فتوولتائیک و باد تامین می کند. شکل ۷ مقایسه ای از کل اثرات زیست محیطی پالایشگاه زیستی است دونالیلا سالینا زمانی که با زغال سنگ، فتوولتائیک و برق باد تامین می شود.

همانطور که مشاهده می شود در شکل ۵ و شکل ۷جایگزینی برق مبتنی بر زغال سنگ به فتوولتائیک به کاهش انتشار چرخه حیات از پالایشگاه زیستی کمک می کند. دونالیلا سالینا در ۱۴ مورد از ۱۷ دسته تاثیر نقطه میانی. در دسته بندی های FPMF، FRS، FEC، FEU، GWP، HCT، HnCT، OFHH، OFTE، SOsD، TA، ME و WC اثرات زیست محیطی یک تا دو مرتبه کوچکتر است. اثرات زیست محیطی مرتبط با LU، TE و IR به نوبه خود، به همان ترتیب بزرگی هستند و فقط برای MRS بزرگی تأثیر بیشتر است، و بنابراین، تفاوت‌های آنها در عدم قطعیت تأثیر پیش‌بینی‌شده نیست.

در مقابل، استفاده از الکتریسیته باد در عملیات واحد پالایشگاه زیستی ریزجلبک در مقایسه با استفاده از برق مبتنی بر زغال سنگ و برق فتوولتائیک کمترین تأثیر زیست محیطی را به ترتیب در ۱۶ و ۱۵ از ۱۷ دسته میانی دارد. با توجه به استفاده از انرژی باد، تأثیرات مرتبط با HCT و LU به همان اندازه برای استفاده از انرژی فسیلی است. با این حال، تاثیر در رده HCT نسبت به استفاده از انرژی فتوولتائیک بیشتر است. و در رده MRS، اگرچه در همان مرتبه بزرگی استفاده از انرژی فتوولتائیک است، اما مرتبه‌ای بزرگتر از استفاده از انرژی فسیلی است. در مجموع همانطور که در شکل ۷تحت مروری بر نتایج، منبع الکتریسیته ای که بیشتر به کاهش بار زیست محیطی در پالایشگاه های زیستی مبتنی بر ریزجلبک کمک می کند، باد و به دنبال آن فتوولتائیک است. علاوه بر این، از این نتایج، واضح است که جایگزینی ماتریس الکتریکی در یک پالایشگاه زیستی ریزجلبک یک هدف مطمئن است. همچنین نمی توان نادیده گرفت که انرژی های تجدیدپذیر به اندازه انرژی های فسیلی ارزان می شوند و ممکن است کنترل تولید برق در جهان را در دست بگیرند. [۳۲].

در نهایت، ذکر این نکته ضروری است که بسیاری از محصولات مبتنی بر ریزجلبک ها در مرحله تحقیق و توسعه از بین می روند زیرا مسیری پر از موانع مشکل ساز وجود دارد. با این حال، حتی با وجود تضعیف پتانسیل اولیه آنها پس از شکست، بسیاری از محصولات ریزجلبک ها به عنوان یک راه حل مبتنی بر زیست وسوسه انگیز باقی می مانند و برخی از ذینفعان هنوز آنها را تعقیب می کنند. پالایشگاه زیستی که از اصول اقتصاد زیستی دایره‌ای پیروی می‌کند، از راه طولانی پیش روی محصولات ریزجلبکی کم‌ارزش حمایت کرده است. اما، تا زمانی که شرکت‌ها، محققان، صنعت و دولت نبوغ و همکاری خود را نشان ندهند، بیوتکنولوژی ریزجلبک‌ها به بازی کسانی خواهد بود که توانایی پرداخت آن را دارند و ریسک‌های بالا را تحمل می‌کنند.

۴٫ نتیجه گیری

مطالعه ما نشان داد که ارزش‌گذاری ضایعات زیستی از یک مسیر بیوتکنولوژیکی با ارزش بالا، مانند تولید بتاکاروتن، منجر به تولید محصولات زیستی ثانویه با مجموعه‌ای از ردپای زیست‌محیطی، هزینه و تقاضای انرژی کوچک، و نه تقریباً ناچیز، تحت پوشش یک پالایشگاه زیستی مبتنی بر ریزجلبک‌ها شد. علاوه بر این، در میان یافته‌های ما، تغییر از برق مبتنی بر زغال سنگ به انرژی‌های تجدیدپذیر به کاهش انتشار چرخه حیات از پالایشگاه زیستی کمک کرد. دونالیلا سالینا. علاوه بر این، می‌توان تأیید کرد که منبع برقی که بیشتر به کاهش بار محیطی در پالایشگاه‌های زیستی مبتنی بر ریزجلبک کمک می‌کند، نیروی باد است. بنابراین، ما تأکید می کنیم که انتقال از برق مبتنی بر زغال سنگ به برق تجدیدپذیر، ستون فقرات برای انجام عملیات های خنثی از آب و هوا است. پاسخ‌های یافت شده در این مطالعه به ما این امکان را می‌دهد که درک کنیم که مفهوم پالایشگاه زیستی به کار رفته در ریزجلبک‌ها ظرفیت سیستم‌های تولید دایره‌ای را ایجاد می‌کند و استفاده از انرژی دوستدار محیط‌زیست آن‌ها را در انتشار کارآمدتر می‌کند.

مواد تکمیلی

اطلاعات پشتیبان زیر را می توان در آدرس زیر دانلود کرد: https://www.mdpi.com/article/10.3390/su151511494/s1جدول S1: مروری بر کاربردهای بالقوه و تخمین بازار محصولات زیستی مبتنی بر ریزجلبک [۳۳]; جدول S2: عوامل شناسایی اثرات زیست محیطی برای باد خشکی، فتوولتائیک از سلول های خورشیدی سیلیکونی آمورف (a-Si) و انرژی فسیلی مبتنی بر زغال سنگ [۱۶,۱۸]; جدول S3: مقادیر مشخص شده اثرات زیست محیطی مرتبط با پالایشگاه زیستی از دونالیلا سالینا.

مشارکت های نویسنده

RRD: مفهوم‌سازی، روش‌شناسی، نگهداری داده‌ها، نوشتن – پیش‌نویس اصلی. MCD: روش شناسی، مدیریت داده ها. CRdM: تأمین مالی. LQZ: نظارت، تأمین مالی. EJ-L.: مفهوم‌سازی، مدیریت پروژه، نوشتن – بررسی و ویرایش. همه نویسندگان نسخه منتشر شده نسخه خطی را خوانده و با آن موافقت کرده اند.

منابع مالی

این تحقیق توسط شورای ملی توسعه علمی و فناوری – برزیل (CNPq) و هماهنگی برای بهبود پرسنل آموزش عالی – برزیل (CAPES) – کد مالی ۰۰۱ پشتیبانی شد.

بیانیه هیئت بررسی نهادی

قابل اجرا نیست.

بیانیه رضایت آگاهانه

قابل اجرا نیست.

بیانیه در دسترس بودن داده ها

مجموعه داده های مورد استفاده و تجزیه و تحلیل شده در طول مطالعه جاری در صورت درخواست معقول از نویسنده مربوطه در دسترس است.

قدردانی

نویسندگان مایلند از شورای ملی توسعه علمی و فناوری – برزیل (CNPq) و هماهنگی برای بهبود پرسنل آموزش عالی – برزیل (CAPES) تشکر کنند.

تضاد علاقه

نویسندگان اعلام می کنند که هیچ منافع مالی رقیب یا روابط شخصی شناخته شده ای ندارند که به نظر می رسد بر کار گزارش شده در این مقاله تأثیر بگذارد.

منابع

استفن، دبلیو. ریچاردسون، ک. راکستروم، جی. کرنل، SE; فتزر، آی. بنت، EM; بیگز، آر. کارپنتر، اس آر. دی وریس، دبلیو. دی ویت، کالیفرنیا؛ و همکاران مرزهای سیاره ای: هدایت توسعه انسانی در یک سیاره در حال تغییر. علوم پایه ۲۰۱۵، ۳۴۷، ۱۲۵۹۸۵۵٫ [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
پرسون، ال. Carney Almroth، BM; کالینز، سی دی; کرنل، اس. د ویت، کالیفرنیا؛ الماس، ML؛ فانتکه، پ. هاسلوف، ام. مک لئود، ام. رایبرگ، مگاوات؛ و همکاران خارج از فضای عملیاتی امن مرز سیاره ای برای موجودات جدید. محیط زیست علمی تکنولوژی ۲۰۲۲، ۵۶، ۱۵۱۰-۱۵۲۱٫ [Google Scholar] [CrossRef] [PubMed]
پالهی، م. آدامز، جی. چرا جهان به یک “اقتصاد زیستی دایره ای” برای مشاغل، تنوع زیستی و رفاه نیاز دارد. که در مجمع جهانی اقتصاد; مجمع جهانی اقتصاد: کلنی، سوئیس، ۲۰۲۰٫ [Google Scholar]
قهوهای مایل به زرد، EC; Lamers, P. مفاهیم زیست اقتصاد دایره ای – دیدگاه. جلو. حفظ کنید. ۲۰۲۱، ۲، ۷۰۱۵۰۹٫ [Google Scholar] [CrossRef]
پرماراتنه، ام. نیششانکا، GKSH؛ آنتونیو، RADP؛ Liyanaarachchi، VC; ثواراجه، بی. نیمارشانا، PHV; مالک، ع. Ariyadasa، TU بازیابی منابع از جریان های زباله برای تولید زیست توده ریز جلبک: یک رویکرد پایدار به سمت پالایشگاه های زیستی با ارزش بالا. بیورسور. تکنولوژی هرزه. ۲۰۲۲، ۱۸، ۱۰۱۰۷۰٫ [Google Scholar] [CrossRef]
دپرا، ام سی؛ سورو، IA; دوس سانتوس، AM; زپکا، LQ؛ Jacob-Lopes، E. اثرات زیست محیطی بر محصولات تجاری مبتنی بر ریزجلبک: معیارها و شاخص های پایداری. جلبک Res. 2020، ۵۱، ۱۰۲۰۵۶٫ [Google Scholar] [CrossRef]
Calijuri، ML; سیلوا، TA; Magalhães، IB; د پائولا پریرا، ASA; مارانگون، بی بی. de Assis، LR; لورنتس، JF محصولات زیستی از زیست توده ریز جلبک: فناوری، پایداری، چالش‌ها و فرصت‌ها. شیمی کره ۲۰۲۲، ۳۰۵، ۱۳۵۵۰۸٫ [Google Scholar] [CrossRef]
Liyanaarachchi، VC; پرماراتنه، ام. آریاداسا، TU; نیمارشانا، PHV; Malik, A. کشت دو مرحله ای ریزجلبک برای تولید ترکیبات و سوخت های زیستی با ارزش بالا: بررسی. جلبک Res. 2021، ۵۷، ۱۰۲۳۵۳٫ [Google Scholar] [CrossRef]
رویز، جی. وایفلز، RH; دومینگز، ام. باربوسا، MJ هتروتروفیک در مقابل تولید ریزجلبک‌های اتوتروف: روشن کردن بحث‌های همیشگی هزینه. جلبک Res. 2022، ۶۴، ۱۰۲۶۹۸٫ [Google Scholar] [CrossRef]
Borowitzka، MA انرژی از ریزجلبک: تاریخچه کوتاه. که در جلبک برای سوخت های زیستی و انرژی; Springer: برلین/هایدلبرگ، آلمان، ۲۰۱۲; صص ۱-۱۵٫ [Google Scholar]
اوباندو، AT; فلیکس، CB; چن، پالایشگاه‌های زیستی WH در اقتصاد زیستی دایره‌ای: یک بررسی جامع. بیورسور. تکنولوژی ۲۰۲۰، ۲۹۹، ۱۲۲۵۸۵٫ [Google Scholar] [CrossRef]
دیاس، RR; دپرا، ام سی؛ زپکا، LQ؛ Jacob-Lopes، E. نقشه راه برای انتشار خالص کربن صفر در محصولات تجاری مبتنی بر ریزجلبک: پایداری محیطی و هزینه های جبران کربن. J. Appl. فیکول. ۲۰۲۲، ۳۴، ۱۲۵۵-۱۲۶۸٫ [Google Scholar] [CrossRef]
ISO-14040; مدیریت محیطی – ارزیابی چرخه زندگی – اصول و چارچوب. سازمان بین المللی استاندارد: ژنو، سوئیس، ۲۰۰۶٫
شی، ی. بیان، جی. لو، جی. کنگ، اف. Chi, Z. افزایش تولید بتاکاروتن در دونالیلا سالینا تحت نور چشمک زن نسبتا بالا جلبک Res. 2022، ۶۷، ۱۰۲۸۵۷٫ [Google Scholar] [CrossRef]
د سوزا سلنته، جی. Rizzetti، TM; سوئی، ی. د سوزا اشنایدر، RDC استفاده بالقوه از ریزجلبک دونالیلا سالینا برای محصولات زیستی با ارتباط صنعتی زیست توده بیوانرژی ۲۰۲۲، ۱۶۷، ۱۰۶۶۴۷٫ [Google Scholar] [CrossRef]
میلوسی، م. سولیوتیس، م. آرامپاتزیس، جی. Papaefthimiou، S. ارزیابی عملکرد زیست محیطی سیستم های انرژی خورشیدی از طریق ارزیابی چرخه عمر ترکیبی و تجزیه و تحلیل هزینه. پایداری ۲۰۱۹، ۱۱، ۲۵۳۹٫ [Google Scholar] [CrossRef]
دوس سانتوس، AM; دپرا، ام سی؛ دوس سانتوس، AM; سیچوسکی، ای جی. زپکا، LQ؛ Jacob-Lopes، E. معیارهای پایداری در سیستم تصفیه فاضلاب مبتنی بر ریزجلبک. دسالین. تصفیه آب. ۲۰۲۰، ۱۸۵، ۵۱-۶۱٫ [Google Scholar] [CrossRef]
حسینی، س.م. کناگرج، ن. صادقی، س. یوسفی، اچ. تأثیرات نقطه میانی و نقطه پایانی تولید برق توسط فناوری‌های تجدیدپذیر و غیر قابل تجدید: مطالعه موردی آلبرتا، کانادا. تمدید کنید. انرژی ۲۰۲۲، ۱۹۷، ۲۲-۳۹٫ [Google Scholar] [CrossRef]
Maroneze, MM; دیاس، RR; سورو، IA; Queiroz، MI فرآیندهای مبتنی بر ریزجلبک برای تولید رنگدانه. که در رنگدانه ها از راهنمای میکروجلبک; Springer: برلین/هایدلبرگ، آلمان، ۲۰۲۰؛ ص ۲۴۱-۲۶۴٫ [Google Scholar]
دپرا، ام سی؛ دوس سانتوس، AM; Jacob-Lopes، E. معیارهای پایداری در تولید رنگدانه های مبتنی بر ریزجلبک: یک رویکرد ارزیابی چرخه زندگی. که در رنگدانه ها از راهنمای میکروجلبک; Springer: برلین/هایدلبرگ، آلمان، ۲۰۲۰؛ صص ۳۶۳-۳۹۰٫ [Google Scholar]
پرالتا-روئیز، ی. گونزالس-دلگادو، AD; کافاروف، وی. ارزیابی جایگزین ها برای استخراج روغن ریزجلبک بر اساس آنالیز اگزرژی. Appl. انرژی ۲۰۱۳، ۱۰۱، ۲۲۶-۲۳۶٫ [Google Scholar] [CrossRef]
لاردون، ال. هلیاس، ا. سیالوه، بی. Steyer، JP; برنارد، او. ارزیابی چرخه زندگی تولید بیودیزل از ریزجلبک ها. محیط زیست علمی تکنولوژی ۲۰۰۹، ۴۳، ۶۴۷۵–۶۴۸۱٫ [Google Scholar] [CrossRef]
مارتینز-گوئرا، ای. Gude، VG جنبه های انرژی تولید بیودیزل میکروجلبکی. انرژی را هدف می گیرد ۲۰۱۶، ۴، ۳۴۷-۳۶۲٫ [Google Scholar] [CrossRef]
Corrêa، PS; مورایس جونیور، WG; مارتینز، AA; کائتانو، NS; بیومولکول‌های میکروجلبک ماتا، TM: روش‌های استخراج، جداسازی و خالص‌سازی. فرآیندها ۲۰۲۰، ۹، ۱۰٫ [Google Scholar] [CrossRef]
پاتل، اس. Kannan، DC روشی برای بازیابی لیپید جلبکی مرطوب برای تولید سوخت زیستی. جلبک Res. 2021، ۵۵، ۱۰۲۲۳۷٫ [Google Scholar] [CrossRef]
Valdovinos-García، EM; براوو سانچز، ام جی; اولان آکوستا، MDLÁ. باراخاس-فرناندز، جی. گوزمان لوپز، آ. پتریز-پریتو، کارشناسی ارشد ارزیابی فنی اقتصادی تولید روغن ریزجلبک: اثر روش اختلال سلولی. تخمیر ۲۰۲۲، ۸، ۳۰۱٫ [Google Scholar] [CrossRef]
چالرمتای، بی. گیوا، ع. محیمانی، ن. Taher, H. استراتژی های فنی-اقتصادی برای بهبود پایداری اقتصادی استخراج β-کاروتن با استفاده از روغن طبیعی و حلال فوق بحرانی: ارزیابی مقایسه ای. جلبک Res. 2022، ۶۸، ۱۰۲۸۷۵٫ [Google Scholar] [CrossRef]
Huijbregts، MA; Steinmann، ZJ; Elshout، PM; استام، جی. ورونز، اف. ویرا، ام. زیجپ، م. هلندر، آ. Van Zelm، R. ReCiPe2016: یک روش ارزیابی تاثیر چرخه عمر هماهنگ در سطح میانی و نقطه پایانی. بین المللی J. ارزیابی چرخه زندگی. ۲۰۱۷، ۲۲، ۱۳۸-۱۴۷٫ [Google Scholar] [CrossRef]
جیکوب لوپس، ای. زپکا، LQ؛ دپرا، ام سی شاخص‌های پایداری و معیارهای تأثیر محیطی: ارزیابی چرخه حیات صنعتی و کشاورزی، چاپ اول؛ الزویر: آمستردام، هلند، ۲۰۲۱٫ [Google Scholar]
بله، سی. گل و لای.؛ هوروویتز، ن. زو، ز. چن، جی. ژو، ام. Zhou، W. ارزیابی چرخه زندگی تولید قرص اسپیرولینا در مقیاس صنعتی. جلبک Res. 2018، ۳۴، ۱۵۴-۱۶۳٫ [Google Scholar] [CrossRef]
چن، آر. Qin، Z. هان، جی. وانگ، ام. طاهری پور، ف. تاینر، دبلیو. اوکانر، دی. دافیلد، جی. انرژی چرخه زندگی و اثرات انتشار گازهای گلخانه ای بیودیزل در ایالات متحده با اثرات تغییر کاربری زمین القایی. بیورسور. تکنولوژی ۲۰۱۸، ۲۵۱، ۲۴۹-۲۵۸٫ [Google Scholar] [CrossRef]
روزار، ام. چرا انرژی های تجدیدپذیر اینقدر سریع ارزان شدند؟ و برای استفاده از این فرصت جهانی برای رشد سبز چه کنیم; دنیای ما در داده ها: آکسفورد، بریتانیا، ۲۰۲۰٫ [Google Scholar]
اطلاعات موردور تجزیه و تحلیل اندازه و سهم بازار محصولات جلبکی – روندها و پیش بینی های رشد (۲۰۲۳-۲۰۲۸). ۲۰۲۳٫ در دسترس آنلاین: https://www.mordorintelligence.com/ (دسترسی در ۱ ژوئیه ۲۰۲۳).

شکل ۱٫
نمودار جریان فرآیند تولید تجاری بتا کاروتن از دونالیلا سالینا.

شکل ۲٫
نمودار جریان فرآیند تولید روغن فله از دونالیلا سالینا.

شکل ۳٫
نمودار جریان فرآیند تولید زیست توده بدون چربی از دونالیلا سالینا.

شکل ۴٫
مقادیر مشخص شده از اثرات زیست محیطی مرتبط با پالایشگاه زیستی از دونالیلا سالینا. توجه: فرآیندهای زیستی که با انرژی مبتنی بر زغال سنگ کار می کنند.

شکل ۵٫
مقادیر مشخص شده از اثرات زیست محیطی مرتبط با پالایشگاه زیستی از دونالیلا سالینا. توجه: فرآیندهای زیستی که با انرژی فتوولتائیک از سلول‌های خورشیدی سیلیکونی آمورف (a-Si) تغذیه می‌شوند.

شکل ۶٫
مقادیر مشخص شده از اثرات زیست محیطی مرتبط با پالایشگاه زیستی از دونالیلا سالینا. توجه: فرآیندهای زیستی که با انرژی باد خشکی تغذیه می شوند.

شکل ۷٫
مقادیر مشخص شده از کل اثرات زیست محیطی مرتبط با پالایشگاه زیستی از دونالیلا سالینا. توجه: فرآیندهای زیستی که توسط منابع مختلف انرژی الکتریکی هدایت می شوند.

میز ۱٫
جریان های ابتدایی برای هر مرحله از دامنه فرآیند.

روند	واحد	کیس پایه
کشت
حوض مسابقه	متر^۳	۶۳٫۱۶
انرژی الکتریکی برای چرخ دست و پا زدن	کیلووات ساعت	۲۷۰,۱۲۲٫۶۸
انرژی الکتریکی برای پمپاژ آب	کیلووات ساعت	۵۰,۰۲۲٫۷۲
انرژی الکتریکی برای CO₂ تزریق	کیلووات ساعت	۱۶۵,۰۷۴٫۹۷
تبخیر آب	متر^۳	۸٫۲۱
بهره وری زیست توده	تن/متر^۳/سال	۰٫۱۵
خروجی
مایع جلبک	تن	۵۰٫۰۳
محصول
ورودی
سانتریفیوژ مصرف انرژی	کیلووات ساعت	۱۸۹۴٫۸۰
خشك كردن
ورودی
زیست توده مرطوب	تن	۱۲٫۵۰
اسپری خشک کن	کیلووات ساعت	۱۳,۶۳۲٫۲۵
خروجی
زیست توده خشک	تن	۹٫۳۸
استخراج رنگدانه
ورودی
زیست توده خشک	تن	۹٫۳۸
sCO₂	کیلووات ساعت	۷۵۰۴٫۰
خروجی
رنگدانه بتاکاروتن	تن	۱٫۰
تولید روغن فله
ورودی
زیست توده باقیمانده	تن	۸٫۳۸
استخراج کننده	کیلووات ساعت	۵۹۴٫۵۱
سانتریفیوژ مصرف انرژی	کیلووات ساعت	۸۷۵٫۲۴
بازیابی حلال	کیلووات ساعت	۱۰۳۷٫۷۲
تبخیر / استریپر	کیلووات ساعت	۱۹۴٫۱۳
حلال ساز	کیلووات ساعت	۳۲۸٫۲۱
خروجی
روغن فله	تن	۱٫۵۱
تولید زیست توده بدون چربی
زیست توده باقیمانده	تن	۶٫۷۱
حلال گیر – توستر – خشک کن – کولر	کیلووات ساعت	۹۲۲٫۷۳
زیست توده بدون چربی	تن	۲٫۳۴
کل انرژی الکتریکی مورد نیاز	کیلووات ساعت در سال	۵۱۲,۲۰۳٫۹۶

کلمات اختصاری: sCO₂، CO فوق بحرانی_۲ استخراج.

سلب مسئولیت/یادداشت ناشر: اظهارات، نظرات و داده های موجود در همه نشریات صرفاً متعلق به نویسنده (ها) و مشارکت کننده (ها) است و نه MDPI و/یا ویرایشگر(ها). MDPI و/یا ویراستار(های) مسئولیت هرگونه آسیب به افراد یا دارایی ناشی از هر ایده، روش، دستورالعمل یا محصولات اشاره شده در محتوا را رد می کنند.

© ۲۰۲۳ توسط نویسندگان. دارنده مجوز MDPI، بازل، سوئیس. این مقاله یک مقاله با دسترسی آزاد است که تحت شرایط و ضوابط مجوز Creative Commons Attribution (CC BY) توزیع شده است (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).

خلاصه متن را به فارسی بنویسید پایداری، جلد. ۱۵، صفحات ۱۱۴۹۴: محصول با ارزش بالا، زباله های زیستی، و انرژی دوستدار محیط زیست به عنوان سه پایه پالایشگاه زیستی میکروجلبک: اتصال نقاط

منابع:
۱- shahrsaz.ir , پایداری، جلد. ۱۵، صفحات ۱۱۴۹۴: محصول با ارزش بالا، زباله های زیستی، و انرژی دوستدار محیط زیست به عنوان سه پایه پالایشگاه زیستی میکروجلبک: اتصال نقاط
,۱۶۹۰۲۹۶۹۰۴
۲- https://www.mdpi.com/2071-1050/15/15/11494 | 2023-07-25 04:30:00