Valorificarea Potentialului Agricol

Exploatarea petrolului, cărbunelui și a gazelor naturale, ca sursă de energie, continuă să accentueze consecințele efectului de seră și poluarea atmosferei. De aceea specialiștii din comunitatea științifică internațională, caută soluții pentru surse alternative de energie, orientându-se spre biomasă.

Energia biocombustibililor derivă din procesul de fixare a carbonului și se pot amesteca cu combustibilii fosili sau înlocuitori.

După natura sursei folosite se împart în trei categorii. Prima categorie utilizează trestia și sfecla de zahăr, rapița, porumbul și grăsimile vegetale. A doua, paiele, deșeurile agricole, așchiile de lemn, iar a treia, algele și alte microorganisme.

O țară cu o largă experiență de acest gen este Brazilia care obține întreaga producție din trestie de zahăr. De exemplu, în 2011, a produs 561 tone metrice, reprezentând 27% din producția globală din biomasă.

Biocombustibilii sunt produși la momentul actual din materii prime ca rapița, floarea-soarelui sau porumb. Aceste produse agricole (în afară de rapiță) sunt folosite și în industria alimentară. Deoarece populația globului crește vertiginos, suprafețele agricole sunt limitate și doar 29,2% din suprafața Pământului este reprezentată de uscat, cercetătorii s-au orientat în ultima perioadă spre găsirea unor metode de producere a biocombustibililor din alge.

Referitor la alge, acestea reprezintă o sursă promițătoare de biocombustibili, obținându-se atât etanol, biodiesel cât și combustibili pentru aviație. Creșterea algelor de cultură se face în fotobioreductoare în care sunt supuse acțiunii razelor solare și se pompează CO2. Cultivarea microalgelor nu necesită ierbicide sau pesticide, consumul de apă este mult mai mic decât al plantelor de cultură, au o rată rapidă de creștere. Totuși această tehnologie presupune costuri mult mai ridicate față de agricultura tradițională. Un mare pericol care poate să apară, îl constituie răspândirea acestora în medii în care nu au existat până atunci. Costul de producție a unui baril de ulei de alge este cuprins între 40 și 60 de dolari, iar a unui baril de petrol între 120 – 140 dolari.

[NUME_REDACTAT] estimează, până în 2020, un procent de 20% din combustibilii folosiți să fie biodiesel și este responsabilă pentru aproximativ o treime din producția mondială de rapiță, ajungând la 60 milioane tone anual.

Încă de la început, plantele pentru biocombustibili au fost considerate soluția tuturor problemelor din punct de vedere energetic, cauzate de combustibilii tradiționali, fosili. Printre principalele avantaje ale biocombustibililor se numără faptul că materia primă se regăsește din belșug, iar mediul înconjurător este protejat, deoarece nu se emit gaze nocive în timpul procesului de producție.

Valorificarea potențialului agricol în încurajarea culturilor alternative de plante tehnice, rapița, în vederea asigurării unei surse energetice alternative de combustibil pentru tractoare și mașini agricole reprezintă un deziderat energetic actual și cu largi perspective de dezvoltare.

Uleiul din semințe de rapiță a fost produs în secolul al XIX-lea ca o sursă de lubrifiere pentru motoarele cu abur. Rapița se cultivă pentru semințe din care se obține uleiul folosit în alimentație și în industrie, fabricându-se biocombustibilul (biodiesel).

Cap. I. BIOMASA

Biomasa reprezintă materia vegetală sau animală biodegradabilă. Ea este partea biodegradabilă a produselor, deșeurilor și reziduurilor din agricultură, inclusiv substanțe vegetale și animale, silvicultură și industriile conexe, precum și partea biodegradabilă a deșeurilor industriale și urbane. [17]

Biomasa a fost utilizată în scopuri energetice încă din momentul descoperirii focului de către om, pentru ca în prezent să fie utilizată de la încălzirea încăperilor până la producerea energiei electrice și a carburanților pentru automobile.

Biomasa este considerată una dintre principalele forme de energie regenerabilă, iar din statistici reiese faptul că țările în curs de dezvoltare își acoperă aproximativ 38% din nevoile proprii de energie din biomasă, iar în multe dintre aceste țări, arderea lemnului reprezintă până la 90% din consumul total de energie.

Biomasa, care reprezintă aproximativ 15% din resursele primare de energie utilizate pe plan mondial, nu contribuie la creșterea concentrației de CO2 în atmosferă, însă contribuie la reducerea efectului de seră și nu produce ploi acide, datorită unui conținut de sulf mai redus decât cel existent în structura combustibililor fosili.

Energia obținută din biomasă, nu contribuie la creșterea concentrației de CO2, reducând efectul de seră, este regenerabilă, nu produce ploi acide.

Biomasa, fie că provine de la plantele cultivate, fie de la subproduse din agricultură sau silvicultură, trebuie să fie transformată în vectori de energie-căldură, combustibili sau carburanți, electricitate. Tehnologiile de transformare a biomasei fac apel la două căi diferite, după starea fizică a materiei vegetale disponibile:

Calea termochimică adaptată biomasei uscate, cum este cazul lemnelor și a paielor;

Calea biochimică adaptată biomasei cu un conținut bogat în apă. În acest ultim caz este vorba de biomasa plantelor ierboase sau acvatice. Teoretic, cele două căi sunt aplicabile întregii biomase. Totuși, conversia termochimică, care utilizează căldura pentru transformarea biomasei în forme de energie, este esențial diferită de bioconversie, care utilizează microorganismele naturale sau manipulate genetic, pentru transformarea biomasei în energie.

Radiația solară reprezintă în mod efectiv unica sursă primară de energie liberă pentru întreaga biosferă deoarece deși există și unele organisme chemo-lito-trofe, ce nu depind de energia solară, aceste organisme au o pondere absolut neglijabilă în ansamblul biosferei.

Din energia radiantă incidentă efectiv pe suprafața foliară a plantelor, o mare parte este fie reflectată, fie transmisă, fie absorbită sub formă de căldură, astfel că numai 1% din ea este convertită și stocată în biomasa vegetală, ținând seama și de faptul că pe suprafața plantelor ajunge numai în jur de 0,04% din energia primită de pământ, de la soare. Această valoare foarte scăzută nu caracterizează randamentul de conversie fotochimică la nivel molecular prin procesul de fotosinteză, ci încadrarea biosferei în energetica de ansamblu a plantei (I. Ardelean, D. Mărgineanu).

Captarea de energie solară de către plantele verzi permite sinteza anuală a aproximativ t de materie organică. În legăturile chimice din această materie este stocată o energie de circa J, care este echivaletă cu de peste 10 ori consumul energetic industrial mondial.

Referitor la captarea de energie solară pentru necesitățile alimentare și agroindustriale ale speciei umane, acestea se realizează în cea mai mare parte prin intermediul terenurilor cultivate – agroecosistemele.

La începutul anilor ’90 era folosită pentru agricultură 10% din suprafața continentelor, iar randamentul de stocare a radiației în condiții agrotehnice ideale este în jur de 0,8%.

Pentru populația mondială, a cărei creștere între anii ’60 – ’90 a fost mai rapidă decât o prevedea orice estimare bazată pe ritmurile anterioare de creștere, chiar numai problema energiei disponibile sub formă de hrană rămâne deosebit de acută. Rapoartele F.A.O. au arătat că, încă de la începutul anilor ’80, necesitățile alimentare minime de aproximativ 2750 kcal/zi pentru o persoană, practic depășeau cele kcal/an, disponibile atunci. Cea mai vastă experiență în folosirea energiei solare o au plantele. Frunzele plantelor, aceste veritabile uzine silențioase, constituie locul unde are loc conversia energiei solare în energie chimică potențială, acumulată în masa vegetală sau, mai pe scurt, fotosinteza. Cu toate că fotosinteza convertește în hrană numai o mică parte din energia solară (sub 1%), ea este suficientă pentru a întreține viața întregii planete și a acoperi nevoile energetice ale omenirii. Covorul vegetal al pământului reprezintă în jur de 1800 miliarde tone de substanță uscată, ceea ce echivalează cu un conținut de energie de J, corespunzând rezervelor de energie „fosilă”. Pădurile constituie aproximativ 68% din biomasa terestră, ecosistemele ierboase în jur de 16% și terenurile cultivate numai 8%.

Pe întreaga planetă, cele 173 miliarde tone de substanță uscată, produse în fiecare an prin fotosinteză, reprezentau în 1979 de peste 20 de ori energia „fosilă” consumată în lume, sau de 200 de ori energia inclusă în alimentația celor patru miliarde de locuitori ai planetei.

Pe ansamblu, conversia energiei solare de către regnul vegetal, în raport cu consumul industrial și cu producția agricolă, arată următoarele: energia solară care ajunge la biosferă este de aproximativ W; energia fixată de regnul vegetal este de cca. W; energia consumată în industrie este de W; energia produsă în agricultură – W.

Deși regnul vegetal convertește neîncetat o fracție relativ mică (sub 1%) din energia radiantă solară, totuși din W reprezintă, cantitativ, o valoare însemnată. Această energie convertită în energie chimică aprovizionează apoi în lanț toată lumea vie. Din cele prezentate reiese că energia solară fixată de regnul vegetal o echivalează de 10 ori pe cea pe care o cheltuiește lumea modernă sub formă de energie ( W) și de 200 de ori pe cea care, în 1989, o produce agricultura întregului glob ( W) și o consumă omenirea sub formă de alimente. Acest potențial energetic considerabil al biosferei justifică ideea exploatării ei în scopuri tehnologice.

Trei categorii de plante joacă un rol energetic important în calitate de sursă de biomasă și anume:

Plante lemnoase (lignocelulozice) – în această categorie intră speciile forestiere cu creștere rapidă (5 la 10 ani) – paltinul de munte (Acer pseudoplatanus), plopul (Populus sp.), pinul (Pinus sp.) ș.a. și cu un randament ridicat de producție (8 – 12 t de substanță uscată/ha/an) folosită la obținerea metanolului;

Plante ierboase alcooligene ca: cerealele, cartoful, topinamburul, trestia de zahăr, maniocul, care prin fermentație sunt transformate în etanol;

Plante acvatice (algele și plantele superioare) – utilizate pentru obținerea metanolului, proteinelor, a hidrogenului, în epurarea apelor poluate de efluenții urbani sau agroindustriali, ca nutreț pentru animale și biomasă pentru obținerea biogazului.

În cazul plantelor lignocelulozice, alcooligene și acvatice are loc transformarea biomasei acestora, pornindu-se mai întâi de la extragerea și hidroliza substanțelor de rezervă (amidon, celuloză, etc.) din corpul lor și apoi trecând la fermentarea în metan sau alcooli, cu ajutorul microorganismelor.

Unele plante sunt însă capabile să producă în mod natural combustibili direct utilizabili: hidrogen, hidrocarburi sau uleiuri.

Plantele oleaginoase din zona temperată au o slabă productivitate: 1,7 t de ulei/ha pentru floarea-soarelui; 1 t/ha la rapiță. În schimb, în zona tropicală, palmierul de ulei are un randament de 5 – 6 t unei/ha.

[NUME_REDACTAT] se experimentează cu Euphorbia larhyris, cultivată în regiunea Parisului. Latexul acestei specii este sărac în cauciuc dar bogat în rășină. De la această plantă se pot obține până la 30 chintale de semințe cu un conținut în ulei de până la 50%, obținând 1,5 t ulei.

Avantajele conversiei biologice sau a biomasei sunt următoarele (comparativ cu procesele tehnologice bazate pe metodele fizice și chimice): reacțiile decurg la temperaturi nu prea ridicate, nefiind necesară folosirea de presiuni sau vacuum suplimentare; procesele sunt inofensive pentru om și mediul înconjurător; aparatura nu este complicată, fabricarea ei nu necesită materiale deficitare; sunt reduse cheltuielile de energie; bioconversia depinde în mică măsură de condițiile climatice; se asigură continuitatea producției.

Aceste diverse biotehnologii de transformare a biomasei erau în plină dezvoltare la începutul anilor ’90 și se prevedea producerea cu ajutorul lor, la sfârșitul secolului XX, a unei cantități de energie de 10 M tep (milioane tone echivalent petrol).

În paralel cu aceste cercetări, oamenii de știință explorează și o cale mai importantă: ameliorarea fotosintezei plantelor superioare. [9]

Cap. II. BIOCARBURANȚII

Utilizarea combustibililor naturali (petrol, gaze, cărbune) contribuie la acumularea CO2-ului în atmosferă și la epuizarea rezervelor existente [1,2,3,4,5]. Cerința energetică globală a fost estimată pentru anul 2012 la 12.477 milioane de tone de echivalent petrol. Combustibilii fosili au acoperit 87% din consumul primar de energie, principalii combustibili utilizați fiind petrolul (33%), cărbunele (30%), și gazele naturale (24%), în timp ce energia nucleară și cea hidroelectrică au acoperit doar 4% și respectiv 7% [6].

Combustibilii fosili au ponderea cea mai mare la emisia de gaze cu efect de seră în biosferă. Combustia acestora introduce anual 30 Pg (petagrame) CO2 în atmosferă [5]. Acumularea anuală a atins în ultimii ani o medie de 3,2 ± 0,2 miliarde tone metrice [1,5].

În ultimii 30 de ani, temperatura medie anuală la suprafața planetei a crescut cu aproximativ 0,20C la 10 ani. Se estimează că încălzirea se va intensifica, printr-un mecanism de feedback pozitiv, datorită efectelor cauzate de modificarea presiunii parțiale a vaporilor de apă în atmosferă, a suprafețelor acoperite de zăpadă, gheață și nori. În același timp, inerția termică a sistemului climatic, datorată în principal oceanului planetar, determină o încetinire progresivă a ratei de creștere a încălzirii globale, și deci o întârziere a răspunsului global la aceste feedback-uri [7]. Una din consecințele acestei inerții termice este existența unui potențial de încălzire care se va manifesta chiar dacă concentrațiile de GES în atmosferă ar rămâne la valorile curente. Aceste fenomene cauzează o incertitudine mare în estimarea creșterii temperaturii medii anuale de la începutul revoluției industriale și până la ora actuală, valorile estimate situându-se în intervalul 0,5 – 1OC [8]. [NUME_REDACTAT] a stabilit ca țintă pentru politicile de mediu atingerea unui nivel maxim al încălzirii globale de 20C peste nivelul pre-industrial [8].

Protocolul de la Kyoto din 1997 a impus o reducere cu 5,2% a emisiilor de GES generate în anul 2012 față de nivelul anului 1990 [12].

Creșterea constantă a necesarului global de combustibili, alături de temerile pentru efectele emisiilor de gaze cu efect de seră, a motivat comunitatea științifică internațională să intensifice eforturile pentru identificarea unor surse alternative de energie. Au fost create subvenții pentru încurajarea unei varietăți de tehnologii alternative, incluzând energia eoliană, microhidrocentrale, biocombustibili, peleți din lemn și deșeuri lemnoase, încălzire solară, panouri fotovoltaice etc. [13].

Ce sunt biocarburanții:

Sunt un tip de combustibili ai căror energie este derivată dintr-un proces biologic de fixare a carbonului, pot fi folosiți în amestecuri cu combustibili fosili, sau ca înlocuitori ai acestora. Sunt incluși în această categorie combustibili solizi (bio-cărbune) obținuți prin conversia biomasei, cât și biomasa solidă, biocombustibili lichizi (bioetanol, uleiuri vegetale și biodiesel) și diferite tipuri de biogaze (biogaz, biosingaz și biohidrogen) [14].

Utilizarea biocombustibililor în ultimii ani, în sectorul transporturilor a avut o creștere rapidă, motivată de politici care urmăresc atingerea securității energetice, și reducerea emisiilor de gaze. Pentru accelerarea acestui proces, [NUME_REDACTAT] a adoptat instrumente suplimentare pentru sprijinirea cererii și producției de biocombustibili: Planul de Acțiune pentru Biomasă și Strategia pentru Biocombustibili. Ambele regulamente au fost înlocuite de Directiva 2009/28/EC care stabilește încurajarea consumului de energie obținută din surse regenerabile și stabilește un cadru comun pentru utilizarea energiei din surse regenerabile [15].

[NUME_REDACTAT] prevede reducerea consumului total de energie cu 20% până în 2020.

Utilizarea biocombustibililor în locul combustibililor tradiționali includ aspecte care țin de impactul redus asupra mediului, securitatea energetică și un impact socioeconomic pozitiv în sectorul rural. Producția de biocombustibili are relevanță atât pentru statele industrializate, cât și pentru economiile emergente [16].

Clasificarea biocombustibililor

Costul materiei prime influențează costul de producție al biocombustibililor.

Departajarea biocombustibililor constă în tipul de materie primă utilizată pentru producție.

Biocombustibilii din prima generație sunt cei produși în prezent la scară industrială. Materia primă utilizată este constituită în principal din culturi agricole care includ rapița, trestia de zahăr, sfecla de zahăr și porumbul [17], cât și uleiuri vegetale și grăsimi animale utilizând tehnologii convenționale [18]. Exemple de biocombustibili din prima generație sunt bioetanolul și biodieselul.

Biocombustibilii din generația a doua sunt obținuți din materii prime non-alimentare: așchii de cherestea, deșeuri agricole și forestiere ca: paie, rumeguș, deșeuri municipale solide. Un exemplu este etanolul celulozic. Sistemele de producție a biocombustibililor de generația a doua necesită echipamente de procesare mai sofisticate, investiții per-unitate de producție mai ridicate [19].

Se anticipează că, atunci când vor fi comercializați, utilizarea lor va determina o reducere semnificativă a emisiilor de CO2 cu un cost apropiat de cel al combustibililor fosili [19].

Biocombustibilii din generația a treia sunt considerați cei produși printr-un proces direct de fixare a CO2, cu un randament ridicat de conversie a acestuia în biocombustibil, obținuți printr-un proces de cultivare al algelor sau al altor microorganisme. Producția are loc concomitent cu creșterea culturii, în cazul biohidrogenului, sau prin procesarea biomasei rezultate.

Utilizarea microalgelor pentru producția de biocombustibili prezintă avantaje majore în comparație cu materiile prime utilizate astăzi. Spre deosebire de plantele de cultură, producția de biomasă microalgală se realizează pe întreaga durată a anului, ceea ce determină obținerea unor randamente superioare [20]. Cultivarea microalgelor se realizează în mediu apos, dar aceste culturi au un necesar de apă mult mai mic decât cel al plantelor de cultură, reducând astfel stresul exercitat asupra surselor de apă [21]. Microalgele au o rată rapidă de creștere și multe specii au un conținut de lipide intracelulare, aproximativ 20-50% din masa uscată [22].

Cultivarea a 1 kg de biomasă microalgală uscată determină captarea a 1,83 kg CO2 [22]. Nutrienții necesari creșterii lor, în mod special azotul și fosforul, pot fi obținuți din ape reziduale, pe lângă captarea de CO2, se realizează concomitent tratamentul afluenților organici din industria agroalimentară. Cultivarea microalgelor nu necesită aplicarea de ierbicide sau pesticide.

Dezavantajul major este concentrația scăzută de biomasă în cultura microalgală, datorită limitării penetrării radiației luminoase odată cu creșterea concentrației celulare în mediu, care împreună cu dimensiunea scăzută a celulelor determină un preț relativ ridicat pentru recoltarea biomasei [23]. Conținutul crescut de apă al biomasei după recoltare determină, de asemenea, un preț ridicat pentru procesul intensiv din punct de vedere energetic al uscării [22]. În plus, o unitate industrială pentru producția biomasei microalgale presupune costuri de capital și de operare ridicate comparativ cu o fermă agricolă tradițională.

[NUME_REDACTAT] este un combustibil cu calități asemănătoare motorinei, obținut din uleiuri vegetale sau grăsimi animale, constituit din esteri (metil-, etil-, sau propil-) alchilici cu o catenă lungă.

Biodieselul a cunoscut mai multe perioade de popularitate în secolul XX, cea mai recentă având loc la mijlocul anilor ’90. În prezent, cel mai mare producător global este [NUME_REDACTAT], cu 10,85 mld litri produși în 2012; [NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT] producând 97% din producția globală de biodiesel [25].

Biodieselul este principalul biocombustibil folosit pentru transport în U. E., deținând 70% ca volum din piața biocombustibililor în anul 2011. Producția de biodiesel în UE a cunoscut o etapă de creștere explozivă între anii 2006-2009, perioadă în care capacitatea de producție a crescut cu 360%. În anii 2010 și 2011 creșterea a fost de doar 2 și respectiv 3%, iar în 2012 de 0,5%. Motivul scăderii interesului pentru noi investiții în capacitatea de producție îl constituie prețurile scăzute ale combustibililor fosili, prețurile crescute ale uleiurilor vegetale și declanșarea crizei financiare în anul 2007. Producția a scăzut de la 68% în 2007 la 44% în 2009, procent care se păstrează și în prezent. Cea mai mare parte din producția din UE se face utilizând ca materie primă uleiul de rapiță, urmată de uleiul de soia și de palmier.

Cele mai utilizate uleiuri vegetale folosite pentru producția biodieselului sunt soia, floarea-soarelui, uleiul de palmier, canola, rapița și bumbacul [26]. Uleiurile vegetale uzate și cele nealimentare sunt de preferat pentru a obține un preț final scăzut. Grăsimile animale pot fi, de asemenea, folosite pentru a obține biodiesel, dar această tehnologie a fost studiată mai puțin, cele mai multe grăsimi animale sunt solide la temperatura camerei din cauza conținutului ridicat de acizi grași saturați [27].

Uleiurile și grăsimile sunt în cea mai mare parte constituite dintr-un mol de glicerol de care sunt legați chimic trei moli de acizi grași, și de aceea sunt denumite trigliceride. Diferitele trigliceride diferă între ele prin tipul de acizi grași care se leagă de molecula glicerolului.

Biodieselul poate fi folosit pentru alimentarea motoarelor diesel standard și diferă astfel de uleiurile vegetale sau provenite din deșeuri folosite pentru alimentarea motoarelor diesel modificate pentru acest scop. Poate fi folosit integral sau în diferite amestecuri cu motorină [28].

În sistemul de comercializare al motorinei sunt distribuite amestecuri de biodiesel și motorină, iar cantitatea de biodiesel din amestec este exprimată prin factorul ”B”:

B100 înseamnă 100% biodiesel

B20 înseamnă 20% biodiesel, 80% motorină

B5 înseamnă 5% biodiesel, 95% motorină

B2 înseamnă 2% biodiesel, 98% motorină

Fiind un combustibil oxigenat, biodieselul are proprietăți de lubrifiere mai bune decât motorina, ducând la creșterea duratei de viață a motorului, iar combustia lui este mai completă.

Procesul tehnologic de producție

Biodieselul este produs prin reacția de transesterificare a acizilor grași proveniți din diferite surse cu un alcool – de obicei metanolul. Reacția este asemănătoare hidrolizei, cu deosebirea că în locul apei este utilizat un alcool.

Reacția generală a procesului de transesterificare este ilustrată în figura 2:

Materia primă pentru producția de biodiesel sunt uleiurile vegetale rafinate. Acestea sunt obținute din diferite surse, în funcție de locația geografică și disponibilitate;

Schema generală a procesului de producție:

Parametrii fizico chimici ai biodieselului obținut din biomasă microalgală

Pentru a putea fi utilizat comercial, biodieselul produs prin prelucrarea biomasei microalgale va trebui să corespundă standardelor în vigoare. Aceste standarde sunt Standardul ASTM D 6751 pentru biodiesel în SUA; în UE există standarde separate pentru biodieselul destinat vehiculelor (standardul EN 14213) și pentru cel destinat utilizării ca ulei pentru încălzire (standardul EN 14213) [28].

Uleiul produs de microalge diferă în general de cel produs de plantele terestre prin procentul ridicat de acizi grași polinesaturați cu patru sau mai multe legături duble. De exemplu acidul eicosapentanoic (EPA, C20:5n-3) și docosahexanoic (DHA, C22:6n-3) se găsesc în uleiurile produse de multe specii de alge [22,29]. Acizii grași și esterii metilici ai acizilor grași cu patru sau mai multe legături duble oxidează rapid pe durata depozitării, ceea ce reduce acceptabilitatea pentru utilizarea ca biodiesel. Există și unele specii de plante care au această problemă, cum sunt uleiurile de canola cu un conținut oleic ridicat. Acești acizi grași au o stabilitate oxidativă mai ridicată de cât DHA și EPA, însă standardul european EN 14214 limitează conținutul de ester metilic al acidului linoleic în biodiesel la 12% (molar) [30].

Gradul de nesaturare al uleiurilor microalgale poate fi redus cu ușurință prin hidrogenarea catalitică a uleiului, aceeași tehnologie folosită în industria alimentară pentru producția margarinei [22].

[NUME_REDACTAT] este obținut din uleiuri vegetale, trestie de zahăr, cereale, deșeuri organice și biomasă. Materiile prime de origine biologică care conțin cantități însemnate de glucide – sau materii care pot fi convertite chimic sau enzimatic în glucide, ca amidonul sau celuloza – pot fi fermentate pentru producția de bioetanol [31]. Producția bioetanolului din porumb și trestie de zahăr prin conversie biochimică este deja stabilită la scară industrială.

Bioetanolul este utilizat în principal pentru alimentarea motoarelor sub formă de aditiv pentru benzină. Producția globală de bioetanol pentru transporturi s-a triplat între anii 2000 și 2007, ajungând în 2012 la 82,22 mld de litri. Împreună, [NUME_REDACTAT] și Brazilia produc 87% din producția globală de bioetanol [32].

Brazilia are o experiență îndelungată în producția de biocombustibili. În 1975 a instituit [NUME_REDACTAT] de Combustibil din Alcool (ProAlcool) care a fost elaborat ca răspuns la fluctuațiile prețului petrolului de la jumătatea anilor 1970. Întreaga producție de bioetanol este obținută din trestie de zahăr. În anul 2011 în Brazilia s-au produs 561 mil tone metrice, reprezentând aproximativ 27% din producția globală, fiind considerată și cel mai mare producător [32].

Procesul tehnologic de producție

Diferitele tipuri de materie primă din care se poate obține bioetanol pot fi împărțite în trei categorii:

culturi care conțin zaharuri: trestie de zahăr, grâu, sfeclă de zahăr, fructe, ulei de palmier, etc.

culturi care conțin amidon: grâne, orz, orez, sorg, porumb etc., și plante tuberoase cum sunt cartoful sau maniocul

biomasă celulozică: lemn și deșeuri lemnoase, deșeuri agricole, fibre [33].

Pe termen scurt, producția de bioetanol pentru sectorul transporturilor este dependentă în întregime de culturi care conțin amidon sau zaharuri. Dezavantajul acestei abordări este prețul ridicat și al competiției cu alte sectoare care utilizează aceste materii prime [34].

În procesul de fermentație etanolică, glucoza din care este constituit zahărul este descompusă în etanol și dioxid de carbon:

(2.1)

Fermentarea zaharurilor

Biomasa utilizată pentru fermentare este reprezentată de glucidele extrase sub formă de melasă, care au un conținut de zahăr apropiat de 50% masic; restul de 50% masic este constituit din alți compuși organici și anorganici printre care și apă [32]. Fermentarea melasei implică folosirea microorganismelor care utilizează acest substrat pentru producția de bioetanol și alți produși secundari. Majoritatea acestor microorganisme pot metaboliza hexozele, cea mai răspândită fiind glucoza. Din acest motiv o biomasă cu un conținut ridicat de glucoză sau precursori ai glucozei sunt cele mai ușor de convertit în etanol.

Primul pas în procesul tehnologic de producție al bioetanolului din melasă este sterilizarea pentru neutralizarea acțiunii microorganismelor prezente. După sterilizare biomasa este transportată în fermentator. Fermentarea se poate realiza folosind culturi de fungi, bacterii sau drojdii, cea mai utilizată fiind drojdia de bere, Saccharomyces cerevisiae.

Temperatura este reglată astfel încât fermentația să aibă loc cât mai repede, dar fără vătămarea celulelor. Această metodă necesită un sistem de răcire.

După fermentare, etanolul trebuie separat de ceilalți produși rezultați (apă, drojdie și cantități mici de uleiuri, aldehide, cetone etc.). Separarea se realizează în mai multe etape de distilare sau o etapă de distilare urmată de un alt proces pentru separarea avansată a apei de etanol [32].

Fermentarea amidonului

Fermentația amidonului este mai complicată decât cea a zaharurilor. Cele mai utilizate materii prime care conțin amidon sunt porumbul și grâul. Înainte de fermentația propriu-zisă este necesară hidroliza amidonului la zaharuri. Aceasta este necesară pentru că microorganismele utilizate pentru fermentație nu pot metaboliza amidonul.

În prima etapă, trebuie asigurat accesul amidonului la apă, de aceea grâul sau porumbul este măcinat, pentru a crește suprafața de contact. Granulația finală este importantă pentru eficiența procesului; ca regulă generală, sunt de dorit particule cât mai fine, care pot absorbi apă și gelifica mai ușor.

Gelificarea completă și hidroliza enzimatică a amidonului din măcinat se realizează prin două tratamente cu apă fierbinte. Hidroliza enzimatică amidonului gelificat are loc prin expunerea măcinatului la acțiunea a două enzime: alfa-amilaza și gluco-amilaza. În prima etapă făina este tratată cu apă fierbinte, în jur de 85oC, pentru o durată de la 20 la 60 de minute. Apoi este introdusă apă supra-încălzită la 110oC sub presiune. Acest tratament asigură hidratarea oricărei structuri cristaline din interiorul particulelor măcinate. În plus, temperatura ridicată determină în același timp sterilizarea completă a măcinatului [19]. În urma hidrolizei enzimatice amidonul este convertit în dextrină, un glucid accesibil drojdiilor.

Fermentarea celulozei

Pentru procesarea biomasei lignocelulozice din bagasă, paie sau reziduuri lemnoase este necesară pre-tratarea materiei prime pentru solubilizarea celulozei. În literatura de specialitate este anticipată creșterea ponderii materiei prime lignocelulozice în industria producătoare de bioetanol. Avantajul principal este că, spre deosebire de trestia de zahăr și cereale, biomasa lignocelulozică nu este comestibilă. Din acest motiv cercetarea în acest domeniu este foarte activă [31].

[NUME_REDACTAT] poate fi produs prin diferite procese, printre care electroliza apei, dehidrociclizarea termocatalitică a compușilor organici bogați în hidrogen și unele procese biologice. În prezent hidrogenul este produs, aproape în exclusivitate (96%), prin procese de cracare a combustibililor fosili. Cel mai utilizat combustibil este metanul, cărbunele fiind și el utilizat într-o anumită măsură. Deoarece principalul scop al utilizării hidrogenului ca și combustibili este reducerea emisiilor de carbon, este necesară dezvoltarea unor tehnologii alternative de producție, care să utilizeze surse regenerabile [36]. Producția biologică a hidrogenului (biohidrogen) la nivel industrial este un nou deziderat tehnologic. Avantajele acestei tehnologii sunt: un necesar scăzut de energie, desfășurarea procesului la temperatură și presiune ambientală, și faptul că implică captarea dioxidului de carbon și este o sursă regenerabilă [37].

Sistemele biologice permit diferite abordări pentru producția de biohidrogen, care includ biofotoliza directă, biofotoliza indirectă, foto-fermentare și fermentare în absența luminii. Chiar dacă producția fotosintetică de hidrogen este un deziderat foarte atractiv, aplicarea la nivel industrial este dificilă datorită utilizării scăzute a energiei luminoase de către microorganisme și dificultățile în proiectarea de reactoare adecvate pentru producția de biohidrogen [38].

Producția de biohidrogen prin biofotoliză directă

Biofotoliza este procesul care determină disocierea substratului, de obicei apa, ca rezultat al acțiunii luminii asupra unui sistem biologic. Producția fotosintetică de hidrogen prin scindarea moleculelor de apă are loc conform ecuației:

(2.2)

Producția de hidrogen prin biofotoliză directă este realizată utilizând culturi de alge. Reacția este catalizată de acțiunea enzimei hidrogenază. Procesul este sever limitat de creșterea concentrației oxigenului dizolvat, care determină inhibiția hidrogenazei.

Astăzi nu este considerată fezabilă dezvoltarea unui proces biotehnologic de producție a biohidrogenului prin biofotoliză directă. În cercetările de laborator, producția biofotolitică a hidrogenului se desfășoară de cele mai multe ori în două etape, sub condiții diferite. Prima etapă este destinată creșterii biomasei, și este modificarea condițiilor la care este expusă cultură pentru favorizarea producției de hidrogen. Privarea de azot este considerat un stres metabolic eficient pentru inducerea biofotolizei.

Producția de biohidrogen prin biofotoliză indirectă

Biofotoliza indirectă este un proces care cuplează etape diferite de fotosinteză și fermentație ale culturilor de microalge. Aceste etape implică fixarea CO2 sub formă de carbohidrați (ex. amidon în algele verzi, glicogen în cianobacterii), urmată de conversia acestora în H2 atât prin procese metabolice anaerobe desfășurate în întuneric, iar în unele cazuri sub acțiunea luminii.

Fotoliza indirectă rezolvă problema inhibiției datorate creșterii concentrației de O2 prin separarea proceselor care produc O2 și H2:

(2.3)

(2.4)

Producția de biohidrogen prin fermentație la întuneric

Fermentația în absența luminii este procesul de conversie fermentativă a substratului organic în biohidrogen. Acest proces complex este efectuat de un grup divers de bacterii printr-un lanț de reacții biochimice. Microorganisme fermentative/hidrolitice hidrolizează polimeri organici complecși în monomeri, care sunt apoi convertiți într-un amestec de acizi organici cu moleculă scurtă și alcooli de către bacterii acidogenice producătoare de hidrogen. Ecuația generală a procesului este:

(2.5)

Cap. III. MICROALGELE – BIOCARBURANȚII VIITORULUI

Resursa de combustibili fosili este într-o continuă scădere, iar folosirea lor ca materie energetică este într-o continuă creștere. Algele pot fi resursa biologică de energie a viitorului. Microalgele sunt cele pe care oamenii de știință încearcă să le transforme în biocarburanți. Ele sunt organisme acvatice care se hrănesc prin fotosinteză convertind energia solară în acumulare de energie chimică.

Condițiile de cultivare nu sunt pretențioase neavând nevoie nici de apă proaspătă. Acestea produc aproximativ de 300 de ori mai mult biocombustibil decât plantele agricole ca soia, porumbul, sfecla de zahăr sau rapița, ciclul lor de recoltare fiind de maxim 10 zile. Un avantaj al biocombustibilului din microalge este posibilitatea păstrării lui pe o perioadă îndelungată și utilizarea în cantitatea necesară, atunci când este nevoie. Din microalge se obțin numai combustibili de calitate superioară (carburanți și biogaz), iar în ceea ce privește solul, cultivarea lor nu-i afectează fertilitatea.

Pentru creșterea microalgelor există două modalități: prima este folosirea unor bioreactoare uriașe, unde algele nu trebuie să vină în contact cu aerul din exterior, iar a doua constă în amenajarea unor „lacuri” în aer liber. Cercetările arată că prima metodă este destul de costisitoare, iar a doua poate fi afectată de schimbările bruște de temperatură. Potrivit studiilor, peste câțiva ani, biocarburantul din microalge ar putea înlocui 17% din importurile de petrol ale SUA. [51]

Conform cercetătorilor de la Universitatea de [NUME_REDACTAT] biocombustibilul pe bază de microalge începe să se dezvolte pe piața energiilor alternative, această sursă având potențialul de a satisface o parte considerabilă din nevoia de energie la nivel global.

Folosind datele meteorologice de la 4.388 de locații la nivel mondial, echipa a determinat potențialul global actual de productivitate al microalgelor.

Algele, produc anual aproximativ 2.500 de litri de biocombustibil pe hectar. În contrast, soia produce circa 220 de litri, iar porumbul aproximativ 81 de litri ([NUME_REDACTAT] și cercetătorii de la Universitatea de [NUME_REDACTAT], S.U.A.).

Cercetătorii estimează că terenurile neutilizate din Brazilia, Canada, China și SUA ar putea fi folosite pentru a produce suficient biocombustibil din alge pentru a completa mai mult de 30% din consumul de combustibil din aceste țări.

Microalgele sunt organisme fotoautotrofe cu o eficiență foarte mare în convertirea radiației luminoase într-o varietate de metaboliți.

Prima cultură pură de microalge a fost obținută la începutul secolului trecut de către Beijerinck cu o tulpină de Chlorella vulgaris [39]. Primele medii de cultură au fost obținute prin dizolvarea de substanțe chimice în apă de lac sau apă de mare. Primele compendii de tehnici de cultivare a microalgelor au fost publicate de Moore [40] (1903) și Küster [41] (1907).

Algele se disting de plantele superioare, mai complexe din punct de vedere morfologic, prin varietatea și flexibilitatea activității chimice intracelulare, caracteristice formelor primitive de viață. Pe de altă parte, se diferențiază de alte microorganisme, cum sunt bacteriile, fungii și protozoarele, printr-un metabolism bazat pe fotosinteză, în care predomină sinteza de materie organică.

Majoritatea algelor sunt organisme fotosintetice fiind responsabile cu aproximativ 50% din activitatea fotosintetică globală.

Clasificarea taxonomică a microalgelor este încă o sursă de dispută. Majoritatea autorilor grupează algele pe baza compoziției pigmenților fotosintetici, a produșilor de depozitare, și a altor caracteristici ultrastructurale. Tabelul prezintă gruparea lor conform clasificării făcute de Lee în 1989 [42].

Algele albastre-verzi (cunoscute ca cianobacterii) sunt procariote strâns înrudite cu bacteriile. Aceste alge sunt considerate de unii experți ca fiind progenitorii cloroplastelor anumitor alge mai evoluate și plante [43].

Metabolismul microalgelor

Procesul de fotosinteză utilizând energia luminoasă este o caracteristică definitorie a diferitelor specii de microalge. Unele alge (câteva procente) sunt capabile să crească în întuneric utilizând energia conținută de diferite surse organice, de exemplu glucidele. Acest mod de creștere heterotrof este asemănător cu al drojdiilor, fungilor și bacteriilor.

Procesul fotosintezei poate fi reprezentat într-un mod simplificat de ecuația următoare:

(3.1)

Reacțiile chimice pentru realizarea fotosintezei sunt complexe. Până în prezent au fost identificate cel puțin 50 de reacții intermediare, și vor fi descoperiți fără îndoială și alți pași.

Energia luminoasă provenită de la soare este captată inițial de pigmenții celulari. Pigmenții tipici utilizați de organismele fotosintetice sunt clorofilele și bacterioclorofilele (pigmenți bacterieni).

Clorofilele se împart în clorofile a, b, c și d, dintre care tipul a este cel mai răspândit. Toate clorofilele au o structură complexă, înrudită chimic cu grupările porfirinice ale hemoglobinei și citocromilor; de structura polinucleară se leagă un lanț alchilic, care ancorează clorofila de zonele hidrofobe ale mediului în care se găsește. Structura polinucleară conține un număr de electroni delocalizați, și este componenta care participă în tranziția electronilor și reacțiile redox [44].

Diferitele tipuri de pigmenți carotenoizi sunt molecule liniare care conțin multiple legături duble conjugate. Lumina captată de către carotenoizi este transferată clorofilei pentru fotosinteză; de aceea carotenoizii sunt numiți pigmenți auxiliari.

Majoritatea pigmenților sunt grupați în ”complexe antenă”, care au rolul de a colecta energia luminoasă și a o transfera complexului ”centru de reacție”, unde au loc fenomenele de oxidare și reducere care permit stocarea pe termen lung a energiei. Transferul de energie între elementele antenei este un fenomen pur fizic, care nu implică modificări chimice [90,91].

Din întregul spectru radiativ recepționat de către celulele microalgelor, pentru realizarea fotosintezei este utilizată numai radiația cu lungimile de undă cuprinse între 400 și 700 nm, numită și ”radiația activă fotosintetic”. Acest domeniu spectral corespunde aproximativ domeniului vizibil pentru ochiul uman. Fotonii cu lungimi de undă mai scurte tind să conțină suficientă energie pentru a deteriora celulele, dar cele mai multe dintre acestea sunt filtrate de stratul de ozon din atmosferă. Fotonii cu lungimi de undă mai mari nu dețin suficientă energie pentru a permite desfășurarea fotosintezei.

Complexele antenă și centrele de reacție sunt asociate împreună cu pompe de protoni, enzime, coenzime și citocromi în fotosisteme. Aceste fotosisteme operează în serie pentru a realiza reacțiile chimice necesare pentru stocarea pe termen lung a energiei luminoase colectate.

Fotosistemul I absoarbe preferențial radiația cu lungimi de undă mai mari de 680 nm; fotosistemul II absoarbe preferențial lumina roșie la 680 nm și are o performanță scăzută la lungimi de undă mai mari. O altă diferență între cele două fotosisteme este că:

Fotosistemul I produce un reducător puternic, capabil să reducă NADP+, și un oxidant slab

Fotosistemul II produce un oxidant foarte puternic, capabil să realizeze oxidarea apei, și un reducător mai slab decât cel produs de fotosistemul I.

Schema de mai jos, numită schema Z (de la zigzag), a devenit fundamentală pentru înțelegerea organizării lanțului de electroni al organismelor fotosintetice producătoare de oxigen. Schema prezintă operarea celor două fotosisteme distincte fizic și chimic, fiecare cu propriul complex antenă și centru de reacție fotochimică. Cele două fotosisteme sunt legate printr-un lanț transportor de electroni. Denumirea fotosistemelor s-a făcut în ordinea descoperirii lor, și nu reprezintă ordinea în care are loc transferul de electroni. Cele două fotosisteme sunt localizate în interiorul unor membrane – membrane ticlacoide – din interiorul unor plasmide celulare numite cloroplaste.

Fotosistemul II utilizează energia luminoasă pentru a oxida două molecule de apă cu eliberarea unei molecule de oxigen. Cei patru electroni eliberați de moleculele de apă sunt transferați printr-un lanț transportor de electroni, realizând în final reducerea 2NADP+ la 2NADPH. În timpul procesului de transport al electronilor este generat un gradient de protoni pe suprafața membranei tilacoide. Această forță motoare este folosită în final pentru a conduce sinteza de ATP.

Un parametru important pentru estimarea eficienței fotosintezei este randamentul cuantic al fotosintezei:

(3.2)

Randamentul cuantic variază o dată cu intensitatea luminoasă recepționată. În general, pentru numitor se iau în considerare numărul de moli de oxigen produși în unitatea de timp studiată.

Pentru cloroplaste viabile expuse la o radiație scăzută, randamentul cuantic al reacțiilor fotochimice se apropie de 0,95, randamentul cuantic al fluorescenței este 0,05 sau mai mic și randamentele cuantice al altor procese sunt neglijabile. Astfel, majoritatea moleculelor de clorofilă excitate conduc la reacții fotochimice. În condiții optime se apropie de 100%, eficiența conversiei energiei luminoase în energie chimică este mult mai mică. De exemplu, la absorbția luminii roșii cu lungimea de undă de 680 nm, energia totală recepționată este de 1760 kJ per mol de oxigen format, conform ecuației:

, h(constanta lui Plank) = 6.626 × 10–34 J s (3.3)

Această cantitate de energie este suficientă pentru a alimenta reacția fotosintezei, care are o schimbare de energie-lineară asociată de +467kJ/mol. Eficiența conversiei luminii la lungimea de undă optimă este așadar aproximativ 27%. Majoritatea energiei depozitate este utilizată pentru alimentarea proceselor celulare, și doar o fracție este utilizată pentru sinteza de biomasă.

Factorii necesari producției de microalge

Cultivarea microalgelor este în general mai costisitoare decât cea a plantelor de cultură. Temperatura pe durata procesului de producție a biomasei trebuie păstrată în intervalul optim pentru cultură, pentru majoritatea speciilor 20-30oC [22].

Lumina: utilizarea radiației solare pentru producția de biomasă reprezintă un avantaj economic semnificativ, însă aceasta poate fi un factor limitativ datorită ciclurilor diurne și variațiilor sezoniere. Iluminatul artificial permite cultivarea în sistem continuu și obținerea unor randamente ridicate, dar cu un consum energetic crescut.

Dioxidul de carbon: alimentarea mediului de cultură cu CO2 se poate face din trei surse: CO2 prezent în atmosferă, CO2 din gazele emise de centre industriale și CO2 sub formă de carbonați. În condiții naturale de creștere, microalgele asimilează CO2 din aer (conține 360 ppmv CO2).

Azotul: reprezintă aproximativ 7-10% din biomasa uscată, este un constituent fundamental al tuturor proteinelor structurale și funcționale din celula microalgală. În general, microalgele au o capacitate limitată de a sintetiza produși de depozitare pentru azot atunci când sunt crescute în medii cu un conținut suficient de azot. Excepție fac cianobacteriile.

Creșterea microalgelor în medii deficitare în azot produce degradarea aparatului celular.

Unele tulpini își măresc conținutul de carbohidrați, și nu cel de lipide, atunci când sunt private de azot. Un exemplu sunt multe tulpini din specia Dunaliella, care pot acumula cantități mari de glicerol, împreună cu cantități crescute de mono- di- și polizaharide.

Fosforul: cele mai multe specii prezintă o consistență remarcabilă a conținutului celular de fosfor, aproximativ 1%. Ortofosfatul este încorporat în compuși organici prin diferite mecanisme de fosforilare. În plus, fosforul anorganic poate exista în celule sub formă de polifosfați, acumulați în granule distincte de polifosfați. Aceste granule apar în celule crescute pe medii cu un conținut suficient de fosfor, dar dispar odată ce fosforul devine limitat.

Concentrația clorofilei a tinde să scadă, în timp ce conținutul de carbohidrați crește în celulele procariote și eucariote. Spre deosebire de limitarea azotului, în timpul limitării fosforului se observă un procent mic de degradare a ficobilinelor. Acest fenomen se datorează scăderii nivelului ficobilizomului în timpul diviziunii celulare concomitent cu sistarea sintezei de ficobilizom nou.

Fierul: are un rol important în compoziția biochimică celulară pentru proprietățile sale redox și realizarea proceselor fundamentale ca fotosinteza, respirația, fixarea azotului și sinteza ADN. Limitarea fierului în mediul de cultură induce diferite modificări biochimice. Pe de o parte, se poate produce degradarea c-ficocianinei și a clorofilei a.

Excesul de fier poate declanșa o serie de schimbări fiziologice. La nivel celular, Fe2+ poate reacționa cu H2O2, care este produsă de celulele microalgale, generând radicali hidroxili (OH-) prin reacția Fenton.

Salinitatea: multe microalge sunt capabile să acumuleze molecule mici pe post de substanțe osmoregulatorii ca răspuns la creșterea salinității sau a presiunii osmotice a mediului. Dintre osmoregulatori poliolii cei mai importanți sunt: glicerol, manitol, galacticol, sorbitol, sucroză și trehaloză.

Salinitatea mare determină creșterea conținutului în lipide al algelor.

Sisteme de cultivare

Biomasa microalgală este constituită în proporție de ~50% din masa uscată din carbon [92], acesta fiind de cele mai multe ori obținut în întregime din CO2. De aceea, producția a 100 t biomasă algală fixează aproximativ 183 t CO2. Dioxidul de carbon este livrat sub formă de gaz prin injecție în mediul de cultivare, transferul acestuia în lichid fiind determinat de coeficientul de transfer de masă gaz-lichid – Klal. Concentrația de CO2 din mediul de cultivare influențează de asemenea valoarea pH-ului datorită disocierii CO2 la dizolvare în acid carbonic (H2CO3), anionul bicarbonat (HCO3-) și anionul carbonat (CO32-). Consumul acidului carbonic din mediul de cultivare de către celulele algale determină creșterea pH-ului, fenomen care dacă este lăsat necorectat determină scăderea productivității procesului. De aceea, pentru minimizarea pierderilor, injecția de CO2 se face ca răspuns la modificările de pH suferite de mediul de cultivare.

Există două tipuri de sisteme în care cultivarea la scară mare a microalgelor:

bazinele deschise de tip pistă cu recirculare și

fotobioreactoare tubulare închise [22].

Alegerea sistemului potrivit pentru cultivare este unul din factorii importanți care trebuie luat în considerare pentru asigurarea unui randament optim de producție a biomasei.

Bazine tip pistă cu recirculare: Cultivarea microalgelor în bazine deschise este practicată încă din anii 1950. Aceste sisteme pot fi împărțite în bazine naturale (lacuri, heleșteie etc.) și bazine artificiale. Cele mai utilizat sistem artificial este bazinul circular. Acesta este constituit dintr-un canal în formă de buclă închisă cu adâncimea de 0,2 – 0,5m. Omogenizarea culturii și recircularea sunt realizate de către o roată cu paleți. Pentru îmbunătățirea omogenizării se pot utiliza șicane dispuse în diferite configurații. Materialele de construcție utilizate sunt cimentul, pământul compactat sau materiale plastice [22].

În acest tip de reactor răcirea este asigurată numai prin evaporare. De aceea temperatura mediului de cultivare este expusă la fluctuațiile locale de temperatură diurne și sezoniere.

Fotobioreactoare tubulare: Sunt construite din o înșiruire de tuburi drepte, transparente, de obicei din plexiglas sau sticlă. Prin interiorul acestei înșiruiri de tuburi, denumită colector solar, este recirculată cultura, pentru captarea radiației solare. Tuburile au de obicei un diametru egal sau mai mic cu 0,1 m. Limitarea diametrului maxim se datorează adâncimii la care poate să penetreze lumina prin cultura microalgală [22]. Orientarea tuburilor poate fi orizontală, verticală, încolonată sau sub formă de helix. Recircularea se face cu o pompă mecanică sau un sistem de antrenare cu aer; sistemul de antrenare cu aer realizează, pe lângă recircularea culturii, schimbul de oxigen între mediul de cultivare și atmosferă [42,43,44,45].

La proiectarea fotobioreactoarelor tubulare trebuie ținute cont că la parcurgerea tubulaturii de către cultura de microalge există pericolul acumulării oxigenului în mediul de cultură, consumarea CO2 de către celule, și variații de pH în sistem. Aceste fenomene creează probleme la ridicarea la scală: unitățile de producție la scală mare sunt construite prin integrarea unităților individuale de producție [28]. În plus, față de bioreactoarele tip pistă cu recirculare, bioreactoarele tubulare au costuri de instalare și utilizare mai ridicate [26].

Cele mai importante avantajele utilizării fotobioreactoarelor tubulare închise în locul celor deschise sunt: obținerea unor productivități per suprafață ridicate, controlul avansat al parametrilor de cultivare, rezistența la contaminarea cu agenți patogeni sau tulpini sălbatice [22,26].

a Bazat pe suprafața sistemului

b Bazat pe suprafața reală a heleșteului

c Bazat pe suprafața estimată a tubulaturii fotobioreactorului

d Bazat pe un conținut de 70% masic ulei în biomasă

e Bazat pe un conținut de 30% al uleiului în biomasă

3.4. Rata fotosintezei pentru microalgele aflate în bioreactoarele de cultură

Pentru sistemele de cultivare în aer liber, locația geografică a bioreactorului determină valoarea medie a radiației solare la care este expusă cultura, în timp ce valoarea pH-ului și a oxigenului dizolvat depind de caracteristicile constructive ale bioreactorului și de condițiile de operare [46,47]. Fotobioreactoarele în aer liber sunt expuse la variații zilnice ale parametrilor fizico-chimici care influențează productivitatea finală. Pentru proiectarea și operarea optimă a acestora, este necesară cunoașterea influenței condițiilor de cultivare asupra ratei fotosintezei.

În literatură au fost raportate până în prezent câteva modele care descriu răspunsul microorganismelor fotosintetice la radiația luminoasă și, într-un număr mai restrâns, la alți parametri de cultivare, cum sunt temperatura, pH-ul, oxigenul dizolvat etc. Rata fotosintezei care variază odată cu condițiile de cultivare; fenomen care se datorează plasticității aparatului fotosintetic al acestor microorganisme. [48]

Necesitățile radiative ale sistemelor utilizate în producția microalgelor au fost revizuite recent. Procesele biochimice și fenomenele interne care au loc în condiții de fotolimitare – fotoinhibiție au fost analizate, ceea ce a condus la propunerea a diferitor modele care descriu echilibrul între diferitele stări ale aparatului fotosintetic și viteza de tranziție între ele.

Materiale și metode

Microorganism și condiții de cultivare

Pentru realizarea experimentelor a fost utilizată microalga Scenedesmus almeriensis CCAP 276/24. Tulpina a fost crescută fotoautotrof într-un vas sferic cu capacitatea de 1,0L în mod continuu, prin înlocuirea zilnică a 20% din volumul mediului de cultură cu mediu Arnon proaspăt. Cultura a fost aerată continuu cu un amestec 1% aer/CO2 pentru menținerea pH-ului la 8,0. Temperatura culturii a fost menținută la 22oC prin condiționarea aerului din încăpere. Iluminarea artificială a culturii a fost realizată prin utilizarea a patru lămpi Philips PL-32 W/840/4p cu lumină albă, radiația la suprafața vasului fiind de 2500 µE/m2 s. Mediul de cultură a fost preparat prin adăugarea sărurilor, conform rețetei, în apă de la robinet, urmată de sterilizare prin autoclavare timp de 1h.

Procedura experimentală

Pentru determinarea influenței parametrilor de cultivare asupra ratei fotosintezei, s-au realizat experimente prin recoltarea de eșantioane de 10 mL din cultura continuă de microalga Scenedesmus almeriensis și pipetarea în 100 mL mediu Arnon proaspăt, cu pH de 8.0, temperatură de 22oC și concentrație a oxigenului dizolvat reglată la valoarea dorită.

Modelarea influenței oxigenului dizolvat

Concentrația oxigenului dizolvat este un parametru important pentru că oxigenul este produs în timpul fotosintezei, iar în fotobioreactoare închise se poate acumula în concentrații ridicate, determinând scăderea ratei fotosintezei și favorizând fotorespirația culturilor.

Rezultatele experimentale au arătat că la concentrații ale oxigenului dizolvat egale cu, sau mai mici decât saturația (9,0 mg/L), rata fotosintezei este maximă; o dată cu creșterea concentrației oxigenului dizolvat, rata fotosintezei s-a redus exponențial până a devenit nulă la concentrația de 32 mg/L (355%Sat). S-a putut observa că la valori mai mici de 23 mg/L (250%Sat), rata fotosintezei nu a scăzut cu mai mult de 20%. Peste această valoare, scăderea înregistrată a fost mult mai mare – de aceea este recomandabilă operarea bioreactoarelor la concentrații ale oxigenului dizolvat mai mici de 250%Sat, indiferent de tipul constructiv al bioreactorului.

Modelarea influenței oxigenului dizolvat

În urma studierii variației ratei fotosintezei ca funcție a concentrației oxigenului dizolvat, a fost propusă o ecuație similară cu cea pentru modelarea inhibiției de către produs din cinetica enzimatică.

(3.4)

În această ecuație KO2 este constanta de inhibiție a oxigenului, iar z este un parametru care ajustează forma răspunsului. Prin filtrarea datelor experimentale, au fost determinați parametrii caracteristici (KO2 = 32,08 mg/L, z = 5,49, r2 = 0,8439).

În concordanță cu rezultatele obținute, și presupunând ca nu există interacțiuni între efectele diferitelor variabile, prin înmulțirea factorilor parametrizați a putut fi obținut un model general:

(3.5)

Pentru a demonstra acuratețea modelului, și a verifica validitatea acestuia într-un domeniu larg de condiții de lucru, au fost realizate experimente prin modificarea simultană a tuturor condițiilor de cultivare (radiație luminoasă, temperatură, pH, și DO2). În total au fost efectuate 23 de măsurători. Rezultatele obținute folosind parametrii caracteristici determinați anterior, când o singură variabilă a fost modificată per experiment, au arătat că modelul a descris datele experimentale obținute prin varierea a doi parametrii simultan. Coeficientul de corelație a fost de 0,74, și panta dreptei 0,9556, deci apropiată de 1.

A fost anticipată posibilitatea existenței unor interacțiuni între diferitele variabile, care să accentueze efectul unora în defavoarea altora; însă, potrivit acestor rezultate, și în intervalul de valori testate, existența interacțiunilor între variabile poate fi ignorată. Este posibil ca la expunerea celulelor la condițiile experimentale pentru o perioadă de timp mai mare decât cea a experimentelor efectuate, să fie observate interacțiuni între efectul diferiților parametri de cultivare, dar pentru durata studiată, efectele fiecărei variabile pot fi considerate a fi independente.

În timpul fotosintezei oxigenul produs se poate acumula în mediul de cultură, amplificând procese ca fotorespirația și fotoinhibiția, care reduc randamentul culturii de microalge. Prin urmare, în prezența unor concentrații crescute de oxigen dizolvat, are loc fotorespirația; oxigenul se leagă de enzima Rubisco și îi modifică rolul din carboxilază în oxigenază, reducând sinteza de carbohidrați. Modelul propus reproduce reducția observată a ratei fotosintezei la concentrații de oxigen dizolvat mai mari de 20 mg/L. A fost demonstrat că prin mărirea presiunii parțiale a oxigenului de la 0,21 la 0,42 bari, rata de creștere a Neochloris oleoabundans se reduce de la 1,38 la 1,36 L/zi la 500 µE/m2 s [126]. La presiuni parțiale ale oxigenului mai mari , viteza de creștere se reduce până la 1,06 L/zi pentru aceeași intensitate a radiației la 0,84 bari.

Rata fotosintezei în culturile de microalge este determinată de parametrii de cultivare importanți ca fluxul luminos, temperatură, pH și concentrația oxigenului dizolvat.

Experimentele efectuate au permis determinarea valorilor optime pentru fiecare variabilă: un flux luminos mai mic de 1000 µE/m2 s, T = 35oC, pH = 7 – 9, și valori ale concentrației oxigenului dizolvat mai mici de 20 mg/l.

Rezultatele cele mai interesante sunt obținute prin modelarea ratei fotosintetice în funcție de variația acestor parametri. Modelul propus ia în considerare simultan influența fluxului luminos, temperaturii, pH-ului și oxigenului dizolvat – fiind primul model care să reprezinte influența tuturor acestor parametri.

A fost demonstrat că modelul reproduce rezultatele experimentale în domeniul de valori investigat, inclusiv varierea simultană a perechilor de valori. Dar cel mai important, modelul reproduce rezultatele obținute cu un reactor tip pistă circulară în aer liber în care a fost cultivat Scendesmus almeriensis.

Analiza eficienței fotosintetice a culturii în diferitele condiții testate poate fi utilizată pentru determinarea proximității condițiilor de cultivare de valorile optime. Această capacitate de analiză este esențială pentru proiectarea și managementul optim al proceselor care utilizează microalge, în special pentru sistemele operate în aer liber care sunt supuse la variația zilnică a condițiilor de cultivare.

3.6. Producția de biomasă algală în [NUME_REDACTAT] reprezintă una din cele mai promițătore soluții pentru rezolvarea problemei energetice. Cercetarea microalgelor în vederea utilizării ca materie primă pentru producția de carburanți a crescut în ultimul deceniu.

Producția de biocombustibli pornind de la biomasă microalgală se realizează astăzi la nivel de laborator sau pilot, costurile de producție nefiind competitive cu cele ale combustibililor fosili.

Tehnologia de producție a biomasei microalgale este în prezent în centrul atenției a numeroase proiecte de cercetare publice și private în întreaga lume.

[NUME_REDACTAT] nu există unități de creștere a microalgelor pentru producția de furaje, suplimente alimentare sau alte scopuri. În condițiile în care țara noastră trebuie să îndeplinească cerințele UE privitoare la ponderea energiei regenerabile în totalul energiei consumate, și la nivelul maxim de emisii a gazelor cu efect de seră, o estimarea a capacităților de producție de biocombustibili din microalge reprezintă o resursă folositoare pentru factorii de decizie. Acest studiu prezintă rezultatul utilizării unui model de estimare a producției de biodiesel din biomasă microalgală, în funcție de condițiile climatice locale, în diferite zone ale României, pentru determinarea productivității unui sistem de producție reactor tip pistă circulară operat în aer liber.

3.6.1. Materiale și metode

Pentru obținerea tulpinilor sălbatice native de alge, adaptate condițiilor climatice regionale, au fost recoltate probe de apă dintr-un ecosistem acvatic – lacul Siutghiol. Probele recoltate au fost îmbogățite prin cultivarea în mediu de cultură steril, sub iluminare și aerare continuă.

Pentru selecția unei locații din România potrivită din punct de vedere al condițiilor meteorologice a fost efectuată o analiză asupra seturilor de date furnizate de EUMTESAT și ECAD.

Obținerea culturilor de tulpini sălbatice de microalge

Au fost obținute tulpini sălbatice de microalge a căror dezvoltare este adaptată la condițiile climatice regionale prin îmbogățirea tulpinilor prezente în mod nativ în ecosistemele acvatice de pe teritoriul țării noastre. În acest scop au fost recoltate probe dintr-un ecosistem acvatic – apă dulce din lacul Siutghiol, județul Constanța. Probele de apă au fost inoculate în mediu de cultură steril și cultivate sub aerare și iluminare continuă.

Experimentele au fost realizate după atingerea densității celulare dorite. Experimentele au constat din înregistrarea concentrației oxigenului dizolvat.

Au fost evaluați parametrii de mediu pentru 78 de localități din România pe o perioadă de patru ani. Însumând numărul de zile în care s-au înregistrat simultan un nivel al radiației medii zilnice mai mare de 4,11 kWh/m2 zi (corespunzător unui nivel mediu anual de 1500 kWh/m2 an), și o temperatură medie de 150C, s-a determinat numărul de zile dintr-un an care favorizează producția de microalge pentru fiecare locație.

Modelul productivității

Pentru calcularea eficienței fotoconversiei ecuația propusă de Weyer în 2010 [49] a fost modificată pentru a înlocui termenul εp, cu eficiența fotosintetică Ψ determinată folosind modelul ratei fotosintezei microalgelor:

(3.6)

unde Ep (MJ/mol) reprezintă raportarea energiei deținută de PAR la numărul de fotoni, Ψ este eficiența fotosintetică exprimată ca procent din eficiența maximă de 8 molifoton/moloxigen.

Volumul de ulei produs per suprafață cultivată este dat de:

(3.7)

unde fulei este fracția lipidică a biomasei care poate fi utilizată pentru producția de biocombustibil, și ρulei este densitatea uleiului (de obicei 0,92 kg/L).

3.6.2.Estimarea potențialului de producție a biocombustibililor

În urma analizei datelor meteorologice zilnice a putut fi realizată o hartă a locațiilor care favorizează cultivarea de microalge pe teritoriul țării noastre. Astfel, utilizând programul [NUME_REDACTAT], au fost plasate simboluri pe hartă prin introducerea coordonatelor geografice (latitudine și longitudine) ale celor 78 de localități analizate. Simbolurile introduse au fost colorate diferit în funcție de numărul de luni din an favorabile pentru producția de microalge (verde – 5 luni/an, roșu – 4 luni/an, galben – 3 luni/an, albastru – 2 luni/an):

În privința productivității, 43 dintre localitățile analizate au fost cuprinse în grupul optim cu capacitate de producție de 5 luni/an. Productivitatea zilnică medie a acestui grup a fost de 20 g biomasă/m2 zi, o cifră asemănătoare cu cea a productivității unităților industriale de producție, care au valori cuprinse între 10 – 20 g/m2 zi [50]. Producția anuală medie de biodiesel, considerând un randament moderat de conversie al lipidelor de 80% [22], a fost de 9300 l/ha an [51].

[NUME_REDACTAT] a fost un model de studiu, într-o anumită zonă, are un nivel radiativ mediu anual de 1324 kWh/m2, apropiat de minimul recomandat în literatură, constatându-se că temperatura medie anuală este de 12oC. Temperatura medie anuală este întradevăr mai mică decât valoarea recomandată de 15oC datorită temperaturilor scăzute înregistrate pe timpul iernii. În urma analizei rezultatelor obținute la studierea influenței temperaturii asupra ratei fotosintezei, se poate recomanda evitarea utilizării reactoarelor pentru producția de microalge atunci când se înregistrează o temperatură mai mică de 17oC.

În funcție de valorile radiației solare și a variației temperaturii zilnice, se poate observa variația eficienței fotosintetice a culturii de microalge.

Eficiența teoretică a culturii a variat între 24,91 – 41,23% din maximul teoretic de 8 moli fotoni/mol oxigen. Producția de biomasă variază o dată cu parametrii de cultivare, cu o medie de 27,15 gbiomasă/m2 zi. Producția anuală de ulei a fost calculată la 8641 l/ha*an, rezultând o producție de 6913 l/ha an biodiesel, eficiența considerată a conversiei fiind de 80% [22].

Cap. IV. RAPIȚA – SURSĂ DE BIODIESEL

Cultura rapiței a revenit în actualitate datorită multiplelor avantaje pe care le oferă atât cultivatorului cât și consumatorului de produse rezultate din producerea sa.

Uleiul obținut din semințele de rapiță este un foarte bun ulei alimentar și printre cele mai valoroase materii prime utilizate la obținerea biocombustibililor (biodiesel).

Interesul mare al producătorilor de rapiță este dat și de avantajele pe care le oferă această cultură:

Existența unei piețe sigure de desfacere a producției obținute;

Nu este pretențioasă față de condițiile pedoclimatice;

Este o foarte bună cultură premergătoare pentru cereale;

Valorifică bine îngrășămintele;

Permite mecanizarea completă;

Are o tehnologie de cultivare simplă;

Este o bună plantă meliferă.

În același timp, creșterea an de an a suprafețelor cultivate conduce la modificări în ceea ce privește modul de abordare a problemelor de protecție fitosanitară la această cultură, deoarece este de așteptat o creștere a rezervei de boli și dăunători, prezenți deja cu frecvențe și intensități diferite în culturile de rapiță.

Protecția culturilor de rapiță împotriva bolilor și dăunătorilor este posibilă numai aplicând o strategie adecvată, care presupune cunoașterea particularităților de manifestare și de evoluție a agenților de dăunare specifici.

Potențialul de producție poate fi depășit cu 10% în cazul hibrizilor, diversitatea crescută a germoplasmei însemnând hibrizi mai rezistenți și mai adaptați, cu anumite avantaje în condiții de stres.

Hibrizii sunt, de asemenea, apreciați de mulți cultivatori pentru rezistența mai mare la boli, sistem radicular foarte bine dezvoltat, toate acestea contribuind la creșterea producției în condițiile [NUME_REDACTAT] și de Est. Acest lucru este deosebit de important și semnificativ pentru dezvoltarea economică a cultivatorilor de rapiță cât și pentru menținerea hibrizilor pe terenurile agricole.

Cantitatea și calitatea uleiului sunt la fel de importante ca și producția de semințe în programul de ameliorare deoarece una dintre inovațiile incipiente a fost eliminarea problemelor create de concentrația ridicată de glucozinolați.

Pioneer a lansat primii hibrizi semi-pitici pe piață sub marca MAXIMUS®. Acești hibrizi sunt în prezent în top 10 hibrizi în [NUME_REDACTAT] și de Est. Pentru cultivatori, hibrizii MAXIMUS® prezintă avantaje semnificative și o gestionare mai ușoară a culturii. În orice caz, mult mai important este faptul că hibrizii MAXIMUS® sunt toleranți la ger datorită taliei semipitice. Ușurința utilizării hibrizilor MAXIMUS® i-a convins pe producătorii agricoli să îi încerce, iar performanța de-a lungul anilor le-a asigurat locul în topul hibrizilor de pe piața europeană centrală și de est. Vom continua să cultivăm hibrizi MAXIMUS®, iar în viitor îi vom oferi împreună cu tehnologia aferentă Clearfield®, hibrizi cu rezistență la erbicidul Cleranda®.

Avantajele hibrizilor MAXIMUS® de la semănat la recoltat:

Înălțime mică a plantei la înflorire;

Rezistență remarcabilă la cădere;

Ramificare bogată;

Pericol de alungire al tulpinii este foarte redus;

Nu există tendința creșterii exagerate înainte de iarnă;

Un număr impresionant de silicve;

8.000 silicve/mp;

Maturare uniformă și rapidă;

Pierderi reduse la efectuarea tratamentelor terestre;

O recoltare mai rapidă și mai ieftină.

În anul 2006 Pioneer a introdus pentru prima dată hibrizi de rapiță MAXIMUS® în Ungaria, Slovacia și Slovenia. Până în 2014 toți cultivatorii sunt conștienți de avantajele acestui brand. Anul acesta, șase hibrizi DuPont Pioneer MAXIMUS® se cultivă în 11 țări din [NUME_REDACTAT] și de Est.

Hibrizii MAXIMUS® sunt atât de populari deoarece au o stabilitate remarcabilă evitându-se astfel fenomenul de frângere al tulpinilor, dispun de o fereastră mare de semănat, conferind astfel cultivatorilor un confort, arhitectura acestei plante hibride asigură o recoltare simplă, rapidă și mai ieftină cu mai puține pierderi de recoltă, datorită înălțimii mici a plantei, fermierii au mari avantaje în ceea ce privește protejarea culturii, au un randament și o profitabilitate ridicată a recoltei.

4.1. Hibridul PR45D03

Acest hibrid supranumit și nelipsitul are un randament excelent, o rezistență la boli excelentă și o foarte mare stabilitate.

A fost cultivat pe mai mult de 600.000 hectare în Europa în diferite condiții de sol și de climă.

Este un standard pentru cultura de rapiță de ulei și a confirmat acest lucru. Acest fapt face acest hibrid de nelipsit.

Stabil în toate condițiile de cultură.

Este cel mai popular hibrid de rapiță introdus de Pioneer, recomandat pentru toți cultivatorii de rapiță.

4.2. Hibridul PR44D06

Acest hibrid supranumit și campionul are un randament excelent, o rezistență la boli excelentă, un conținut ridicat în ulei și o foarte mare stabilitate.

Este unul dintre cei mai performanți hibrizi din grupa MAXIMUS®, se pretează pentru semănatul timpuriu.

Toamna are o dezvoltare preponderent pe orizontală, ceea ce oferă o excelentă rezistență la iernare pentru acest hibrid.

Cu un conținut foarte ridicat în ulei și toleranță la boli, D06 este unul dintre cei mai promițători hibrizi din portofoliul Pioneer.

Este recomandat pentru fermierii care prognozează o recoltare mai timpurie, toleranță avansată la boli și producții ridicate.

4.3. Hibridul PR46W14

Acest hibrid supranumit și etalon are un randament excelent, o rezistență la boli excelentă, un conținut ridicat în ulei și o foarte mare stabilitate.

Între hibrizii cu talie înaltă, W14 este standard precum D06 în portofoliul Maximus®. Este verificat pe scară largă că acest hibrid are cea mai bună stabilitate chiar și în sezoanele dificile din punct de vedere al umidității.

Cel mai cultivat hibrid cu talie înaltă Pioneer.

Producții mari, conținut ridicat de ulei, performanțe stabile pe parcursul mai multor ani, toate acestea într-un singur hibrid.

PR46W14 este hibridul pentru fermierii care preferă o fereastră mai mare de semănat, pe lângă performanța ridicată și o calitate excelentă a producției.

4.4. Hibridul PR46W21

Acest hibrid supranumit și titanul are un randament excelent, o rezistență la boli excelentă, un conținut ridicat în ulei și stabilitate excelentă.

Oferă producție maximă în timp ce conținutul de ulei este tot timpul mai mare decât media.

În anul 2013 acest hibrid a demonstrat o foarte bună stabilitate și rezistență la cădere în toată rețeaua de loturi demonstrative.

4.5. Hibridul PR44W29

Acest hibrid supranumit și promisiune certă are un randament excelent, o rezistență la boli excelentă, un conținut ridicat în ulei și stabilitate excelentă.

Are înălțime medie în grupa timpurie.

Unul dintre cei mai timpurii hibrizi atât din punct de vedere al momentului intrării în vegetație cât și al înfloritului.

Performanțe excelente de producție observate în ultimii ani în experiențele din Europa de Est.

Recomandat pentru semănatul semitimpuriu sau semitardiv, pentru fermierii care pun pe primul plan producții mari.

4.6. Sistemul de producție Clearfield® pentru rapița de ulei

În grupa rapiței de toamnă, singura tehnologie tolerantă la erbicid și NON-GM disponibilă pentru rapița de ulei este sistemul de producție Clearfield®.

• Denumirea erbicidului: Cleranda®.

• Substanța activă: 17,5 g/l imazamox + 375 g/l metazaclor.

• Doza de aplicare: 1,5-2,0 l/ha Cleranda® + 1,0 l/ha Dash® HC.

• Aplicare: numai pe hibrizii de rapiță de ulei Clearfield® (hibrizii toleranți la imidazoline care au în denumire sufixul CL)! Momentul aplicării depinde de stadiul de vegetație al buruienilor și mai puțin de faza de vegetație a rapiței. Momentul cel mai bun de aplicare este când buruienile au 2-3 frunze. Vă rugăm să utilizați întotdeauna Cleranda împreună cu Dash! Cleranda poate fi amestecat cu insecticide și regulatori de creștere. Recomandăm verificarea amestecului înaintea aplicării tratamentului.

Cele mai importante avantaje ale sistemului de producție Clearfield® în cultura de rapiță:

• Soluție cu o singură aplicare. Ușor de aplicat, poate fi amestecat cu insecticide și regulatori de creștere.

• Combate cele mai frecvente și greu de stârpit buruieni în cultura de rapiță inclusiv buruieni crucifere precum și alte buruieni, cum ar fi samulastra de cereale și iarba vântului (apera spica-venti).

• Eficiență ridicată indiferent de condițiile de sol.

4.7. Hibrizii de rapiță convenționali

În ultimii ani, tot mai mulți cultivatori de rapiță au recunoscut că față de soiuri, cultivarea hibrizilor le oferă avantaje considerabile. Introducerea hibrizilor de rapiță convenționali Pioneer în cultură poate aduce cultivatorilor de rapiță de ulei următoarele avantaje:

1. Conținut de ulei: Hibrizii noștri înalți sunt considerați ca având unul dintre cele mai mari procente de ulei de pe piață. În cazul acestei caracteristici, PR46W14, PR44W29, PR46W21 și PT200CL sunt produsele de top.

2. Conținut de glucozinolați: acum mulți ani am rezolvat problema glucozinolatului pentru totdeauna. În ciuda faptului că Pioneer comercializează hibrizi cu tehnologia OGU-INRA putem oferi hibrizi de rapiță de ulei cu cel mai mic conținut de glucozinolați. Acest nivel este de 10-15 μmol/g în condiții normale.

3. Interval de semănat: Perioada recomandată pentru semănatul hibrizilor noștri convenționali permite gestionarea foarte flexibilă a culturii de către fermieri. La majoritatea hibrizilor convenționali de rapiță, datorită dezvoltării lor rapide în toamnă, fermierii au oportunitatea de a semăna rapița de ulei mai târziu.

4. Stabilitate: Hibrizii convenționali Pioneer prezintă o rezistență extraordinară la cădere. În sezoanele problematice, precum 2010, produsele noastre înalte au prezentat o stabilitate excelentă față de hibrizii concurenți. Clasificând sistemul după această caracteristică foarte importantă, cei mai buni sunt PR44W29, PR46W14, PR46W21 și PT200CL. [10]

4.8. Date statistice – cultura rapiței de ulei

[NUME_REDACTAT] rapița s-a cultivat pe suprafețe mai mari înainte de primul război mondial și chiar între cele două războaie mondiale. În 1913 ea a ocupat 80,38 mii ha, iar în anul 1930 aproximativ 77,32 mii de hectare.

În perioada 2005 – 2015 în județul Neamț sunt cultivate suprafețe mari în localitățile Girov, Dulcești, Trifești, Zănești.

Datele statistice au fost furnizate de D.A.D.R. Neamț.

Figura 23. Suprafața recoltată în perioada 2005 – 2014

Figura 24. Producția medie – în fizic în perioada 2005 – 2014

Figura 25. Producția medie – în util în perioada 2005 – 2014

Figura 26. Producția totală – în fizic în perioada 2005 – 2014

Figura 27. Producția totală – în util în perioada 2005 – 2014

4.9. Principalele boli și principalii dăunători în cultura de rapiță

Cap. V. CONCLUZII

Această lucrare își propune prezentarea câtorva surse alternative de energie.

Având în vedere că resursele de petrol și gaze naturale sunt în scădere, specialiștii caută noi soluții orientându-se spre biomasă.

Energia biocarburanților derivă din procesul de fixare a carbonului și se pot amesteca cu combustibilii fosili sau înlocuitori.

Capitolul I descrie biomasa ca sursă de energie și câteva procese caracteristice.

Captarea de energie solară de către plantele verzi permite sinteza anuală a aproximativ t de materie organică. În legăturile chimice din această materie este stocată o energie de circa J, care este echivaletă cu de peste 10 ori consumul energetic industrial mondial.

Pe întreaga planetă, cele 173 miliarde tone de substanță uscată, produse în fiecare an prin fotosinteză, reprezentau în 1979 de peste 20 de ori energia „fosilă” consumată în lume, sau de 200 de ori energia inclusă în alimentația celor patru miliarde de locuitori ai planetei (în 1979).

Pe ansamblu, conversia energiei solare de către regnul vegetal, în raport cu consumul industrial și cu producția agricolă, arată următoarele: energia solară care ajunge la biosferă este de proximativ W; energia fixată de regnul vegetal – W; energia consumată în industrie – W; energia produsă în agricultură – W.

Ca sursă de biomasă există trei categorii de plante cu un rol energetic foarte important: plante lemnoase (lignocelulozice) – în această categorie intrând speciile forestiere cu creștere rapidă (5 la 10 ani) – paltinul de munte (Acer pseudoplatanus), plopul (Populus sp.), pinul (Pinus sp.) ș.a. și cu un randament ridicat de producție (8 – 12 t de substanță uscată/ha/an) folosită la obținerea metanolului, plante ierboase alcooligene ca cerealele, cartoful, topinamburul, trestia de zahăr, maniocul, care prin fermentație sunt transformate în etanol și plante acvatice (algele și plantele superioare) – utilizate pentru obținerea metanolului, proteinelor, a hidrogenului, în epurarea apelor poluate de efluenții urbani sau agroindustriali, ca nutreț pentru animale și biomasă pentru obținerea biogazului.

Avantajele conversiei biologice sau a biomasei sunt următoarele (comparativ cu procesele tehnologice bazate pe metodele fizice și chimice): reacțiile decurg la temperaturi nu prea ridicate, nefiind necesară folosirea de presiuni sau vacuum suplimentare; procesele sunt inofensive pentru om și mediul înconjurător; aparatura nu este complicată, fabricarea ei nu necesită materiale deficitare; sunt reduse cheltuielile de energie; bioconversia depinde în mică măsură de condițiile climatice; se asigură continuitatea producției.

Capitolul al II-lea prezintă categoriile de biocombustibili și modalitățile de convertire ale energiei.

Biocarburanții sunt un tip de combustibili ai căror energie este derivată dintr-un proces biologic de fixare a carbonului, pot fi folosiți în amestecuri cu combustibili fosili, sau ca înlocuitori ai acestora. Sunt incluși în această categorie combustibili solizi (bio-cărbune) obținuți prin conversia biomasei, cât și biomasa solidă, biocombustibili lichizi (bioetanol, uleiuri vegetale și biodiesel) și diferite tipuri de biogaze (biogaz, biosingaz și biohidrogen) [14].

Utilizarea biocombustibililor în locul combustibililor tradiționali includ aspecte care țin de impactul redus asupra mediului, securitatea energetică și un impact socioeconomic pozitiv în sectorul rural. Producția de biocombustibili are relevanță atât pentru statele industrializate, cât și pentru economiile emergente [16].

Biocombustibilii din prima generație sunt cei produși în prezent la scară industrială. Materia primă utilizată este constituită în principal din culturi agricole care includ rapița, trestia de zahăr, sfecla de zahăr și porumbul [17], cât și uleiuri vegetale și grăsimi animale utilizând tehnologii convenționale [18]. Exemple de biocombustibili din prima generație sunt bioetanolul și biodieselul.

Biocombustibilii din generația a doua sunt obținuți din materii prime non-alimentare: așchii de cherestea, deșeuri agricole și forestiere ca: paie, rumeguș, deșeuri municipale solide. Un exemplu de este etanolul celulozic. Sistemele de producție a biocombustibililor de generația a doua necesită echipamente de procesare mai sofisticate, investiții per-unitate de producție mai ridicate [19].

Biocombustibilii de generație a treia sunt considerați cei produși printr-un proces direct de fixare a CO2, cu un randament ridicat de conversie a acestuia în biocombustibil, obținuți printr-un proces de cultivare al algelor, sau al altor microorganisme. Producția are loc concomitent cu creșterea culturii, în cazul biohidrogenului, sau prin procesarea biomasei rezultate.

Biodieselul este un combustibil cu calități asemănătoare motorinei, obținut din uleiuri vegetale sau grăsimi animale, constituit din esteri (metil-, etil-, sau propil-) alchilici cu o catenă lungă.

În sistemul de comercializare a motorinei sunt distribuite amestecuri de biodiesel și motorină, iar cantitatea de biodiesel din amestec este exprimată prin factorul ”B”: B100 înseamnă 100% biodiesel, B20 înseamnă 20% biodiesel, 80% motorină, B5 înseamnă 5% biodiesel, 95% motorină, B2 înseamnă 2% biodiesel, 98% motorină.

Fiind un combustibil oxigenat, biodieselul are proprietăți de lubrifiere mai bune decât motorina, ducând la creșterea duratei de viață a motorului, iar combustia lui este mai completă.

Materia primă pentru producția de biodiesel sunt uleiurile vegetale rafinate.

Bioetanolul este obținut din uleiuri vegetale, trestie de zahăr, cereale, deșeuri organice și biomasă. Materiile prime de origine biologică care conțin cantități însemnate de glucide – sau materii care pot fi convertite chimic sau enzimatic în glucide, ca amidonul sau celuloza – pot fi fermentate pentru producția de bioetanol [31].

Bioetanolul este utilizat în principal pentru alimentarea motoarelor sub formă de aditiv pentru benzină.

Pe termen scurt, producția de bioetanol pentru sectorul transporturilor este dependentă în întregime de culturi care conțin amidon sau zaharuri. Dezavantajul acestei abordări este prețul ridicat și al competiției cu alte sectoare care utilizează aceste materii prime [34].

Sistemele biologice permit diferite abordări pentru producția de biohidrogen, care includ biofotoliza directă, biofotoliza indirectă, foto-fermentare și fermentare în absența luminii.

În capitolul al III-lea sunt prezentate particularitățile microalgelor numite de unii specialiști biocarburanții viitorului.

Conform cercetărilor făcute de [NUME_REDACTAT] și echipa sa de la Universitatea de [NUME_REDACTAT], algele ar putea produce anual aproximativ 2500 l de biocombustibil la ha, soia 220 l, iar porumbul 81 de litri.

Microalgele sunt organisme acvatice care se hrănesc prin fotosinteză convertind energia solară în acumulare de energie chimică.

Algele nu au nevoie de condiții speciale pentru a fi crescute și nici măcar de apă proaspătă. Acestea pot produce până la de 300 de ori mai mult biocombustibil decât plantele precum soia sau rapița, ciclul lor de recoltare fiind de maxim 10 zile. Unul dintre avantajele microalgelor este posibilitatea păstrării biocombustibilului pe o perioadă îndelungată și utilizarea lui în cantitatea necesară, la momentul potrivit. Spre deosebire de celelalte culturi energetice, din microalge se obțin numai combustibili de calitate superioară – carburanți și biogaz – iar în raport cu solul, potrivit metodelor tehnice, cultivarea lor nu afectează fertilitatea solului.

Pentru creșterea microalgelor, în prezent există două procedee principale. Primul este reprezentat de utilizarea unor bioreactoare uriașe, în care algele nu trebuie să intre în contact cu aerul exterior, iar al doilea constă în amenajarea unor „iazuri” în aer liber. După primele rezultate, prima metodă se dovedește destul de costisitoare, iar a doua, fiind mai complexă și mai delicată, poate fi afectată de schimbările bruște de temperatură. Potrivit studiilor, peste câțiva ani, biocarburantul din microalge ar putea înlocui 17% din importurile de petrol ale SUA.

Cercetătorii estimează că terenurile neutilizate din Brazilia, Canada, China și SUA ar putea fi folosite pentru a produce suficient biocombustibil din alge pentru a completa mai mult de 30% din consumul de combustibil din aceste țări.

Microalgele sunt organisme fotoautotrofe cu o eficiență foarte mare în convertirea radiației luminoase într-o varietate de metaboliți.

Prima cultură pură de microalge a fost obținută la începutul secolului trecut de către Beijerinck cu o tulpină de Chlorella vulgaris [39].

Procesul de fotosinteză utilizând energia luminoasă este o caracteristică definitorie a diferitelor specii de microalge. Unele alge (câteva procente) sunt capabile să crească în întuneric utilizând energia conținută de diferite surse organice, de exemplu glucidele. Acest mod de creștere heterotrof este asemănător cu al drojdiilor, fungilor și bacteriilor.

Procesul fotosintezei poate fi reprezentat într-un mod simplificat de ecuația următoare:

Din întregul spectru radiativ recepționat de către celulele microalgelor, pentru realizarea fotosintezei este utilizată numai radiația cu lungimile de undă cuprinse între 400 și 700 nm, numită și ”radiația activă fotosintetic”.

Există două tipuri de sisteme în care cultivarea la scară mare a microalgelor: bazinele deschise de tip pistă cu recirculare și fotobioreactoare tubulare închise [22].

Rata fotosintezei în culturile de microalge este determinată de parametrii de cultivare importanți ca fluxul luminos, temperatură, pH și concentrația oxigenului dizolvat.

Avantaje ale combustibililor din alge:

Elimină o cantitate mică de CO2

Sunt biodegradabili

Preț de cost scăzut (cca. 2,50$/ litru)

Costul unui baril de ulei algal este de 40 – 60 $, iar al unui baril de petrol între 120 și 140 $.

Dezavantaje:

Prețuri de producție mult mai ridicate față de agricultura tradițională

Riscul pătrunderii algelor în medii în care nu au mai existat până atunci.

Capitolul al IV-lea urmărește cultura de rapiță cu date integrate la nivel național și zonal. Conform datelor de la D.A.D.R. Neamț cele mai întinse suprafețe cultivate se află pe raza localităților Dulcești, Trifești, Zănești și Girov soiurile cultivate fiind Maximus, PR45D03, PR44D06 (campionul), PR46W21 (titanul) și PR44W29.

Avantajele producerii biocombustibililor din rapiță sunt:

Oferă o piață pentru producția suplimentară de uleiuri vegetale și grăsimi animale

Reduce dependența de petrol și implicit, reduce dependența unei țări de importul de petrol

Impact asupra menținerii stabile a prețurilor la combustibil

Biodieselul reduce emisiile de gaze ale încălzirii globale

Are proprietăți excelente de lubrifiere

Prin utilizarea de B100 se poate elimina aproape 90% din emisiile de PM și HC, iar B20 reduce toxinele din aer cu 20% până la 40%.

Dezavantajele utilizării rapiței ar putea fi:

O ușoară creștere a oxizilor de azot

Prețul mai ridicat față de combustibilul clasic

Biodieselul conține cu 8% mai puțină energie față de cel tipic care are 12,5% per pound.

La frig, biocombustibilul se poate gelifia sau îngheța, blocând filtrele, devenind suficient de gros încât să nu poată fi pompat de la rezervorul de combustibil în motor

CUPRINS

INTRODUCERE 1

Cap. I. BIOMASA 2

Cap. II. BIOCARBURANȚI 5

2.1. Clasificarea biocombustibililor 6

2.2. Biodiesel 7

2.2.1. Procesul tehnologic de producție 8

2.2.2. Parametrii fizico chimici ai biodieselului obținut din biomasă microalgală 9

2.3. Bioetanol 9

2.3.1. Procesul tehnologic de producție 10

2.4. Biohidrogen 11

Cap. III. MICROALGELE – BIOCARBURANȚII VIITORULUI 13

3.1. Metabolismul microalgelor 14

3.2. Factorii necesari producției de microalge 17

3.3. Sisteme de cultivare 18

3.4. Rata fotosintezei pentru microalgele aflate în bioreactoarele de cultură 20

3.5. Materiale și metode 21

3.5.1. Microorganism și condiții de cultivare 21

3.5.2. Procedura experimentală 21

3.6. Producția de biomasă algală în România 23

3.6.1. Materiale și metode 24

3.6.2.Estimarea potențialului de producție a biocombustibililor 25

Cap. IV. RAPIȚA – SURSĂ DE BIODIESEL 27

4.1. Hibridul PR45D03 29

4.2. Hibridul PR44D06 30

4.3. Hibridul PR46W14 31

4.4. Hibridul PR46W21 31

4.5. Hibridul PR44W29 32

4.6. Sistemul de producție Clearfield® pentru rapița de ulei 33

4.7. Hibrizii de rapiță convenționali 33

4.8. Date statistice – cultura rapiței de ulei 34

4.9. Principalele boli și principalii dăunători în cultura de rapiță 39

Cap. V. CONCLUZII 42

CUPRINS 46

BIBLIOGRAFIE 47

BIBLIOGRAFIE

[1] P. M. Vitousek, H. A. Mooney, J. Lubchenco, and J. M. Melillo, “[NUME_REDACTAT] of Earth’s Ecosystems,” Science, vol. 277, no. July, pp. 494–499, 1997.

[2] K. S. Lackner, “[NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] the 21st Century ?,” [NUME_REDACTAT] Review, vol. 44, pp. 1122–1133, 2002.

[3] R. Bailis, M. Ezzati, and D. M. Kammen, “Mortality and greenhouse gas impacts of biomass and petroleum energy futures in Africa.,” Science ([NUME_REDACTAT], N.Y.), vol. 308, no. 5718, pp. 98–103, Apr. 2005.

[4] J. C. Dernbach, “[NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT],” [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] Review, vol. 53, no. January, pp. 449–475, 2002.

[5] K. S. Lackner, “[NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] and [NUME_REDACTAT] Sources,” Issues i n [NUME_REDACTAT] and Technology, vol. 29, pp. 1–40, 2010.

[6] B. Petroleum, “BP [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] About this review Contents,” London, 2013.

[7] J. Hansen and M. Sato, “Greenhouse gas growth rates.,” Proceedings of the [NUME_REDACTAT] of Sciences of the [NUME_REDACTAT] of America, vol. 101, no. 46, pp. 16109–14, Nov. 2004.

[8] Council of the [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT]: Medium and longer term emission reduction strategies, including targets. Council conslusions, no. March. Brussels: [NUME_REDACTAT] of the [NUME_REDACTAT], 2005, pp. 1–5.

[9] Gh. Mohan, A. A. (1989). Valorificarea resurselor vegetale în gospodărie și în industrie. București: Ed. Tehnică, p. 27, 28, 30, 31

[10] Catalog rapița 2014, PIONEER HI-BRED ROMÂNIA SRL, p.1, 3-17, 22, 23

[11] Protecția culturii de rapiță, BAYER CROPSCIENCE, p. 1

[12] [NUME_REDACTAT], “[NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] on [NUME_REDACTAT].” Kyoto, p. 21, 1998.

[13] H.-W. Sinn, “Public policies against global warming: a supply side approach,” [NUME_REDACTAT] and [NUME_REDACTAT], vol. 15, no. 4, pp. 360–394, May 2008.

[14] A. Demirbas, “Political, economic and environmental impacts of biofuels: A review,” [NUME_REDACTAT], vol. 86, pp. S108–S117, Nov. 2009.

[15] [NUME_REDACTAT] al [NUME_REDACTAT], DIRECTIVA 2009/28/CE A PARLAMENTULUI EUROPEAN ȘI A CONSILIULUI CE, vol. 2008, no. 5. Bruxel: [NUME_REDACTAT] Parliamnet, 2009, pp. 16–62.

[16] Food and [NUME_REDACTAT] of the [NUME_REDACTAT], The state of food and agriculture, 2008. Rome: [NUME_REDACTAT] Policy and [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], FAO, 2008, p. 138.

[17] H.G. nr. 1844/2005

[18] [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT]: A Framework for [NUME_REDACTAT]. 2007, p. 64.

[19] S. N. Naik, V. V. Goud, P. K. Rout, and A. K. Dalai, “Production of first and second generation biofuels: A comprehensive review,” Renewable and [NUME_REDACTAT] Reviews, vol. 14, no. 2, pp. 578–597, Feb. 2010.

[20] P. M. Schenk, S. R. Thomas-Hall, E. Stephens, U. C. Marx, J. H. Mussgnug, C. Posten, O. Kruse, and B. Hankamer, “[NUME_REDACTAT] Biofuels: [NUME_REDACTAT] for [NUME_REDACTAT],” BioEnergy Research, vol. 1, no. 1, pp. 20–43, Mar. 2008.

[21] G. C. Dismukes, D. Carrieri, N. Bennette, G. M. Ananyev, and M. C. Posewitz, “Aquatic phototrophs: efficient alternatives to land-based crops for biofuels.,” Current opinion in biotechnology, vol. 19, no. 3, pp. 235–40, Jun. 2008.

[22] Y. Chisti, “Biodiesel from microalgae.,” Biotechnology advances, vol. 25, no. 3, pp. 294–306, 2007.

[23] Y. Li, H. Mark, N. Wu, C. Q. Lan, and N. Dubois-Calero, “Biofuels from Microalgae,” [NUME_REDACTAT], no. 1, pp. 815–820, 2008.

[24] L. Brennan and P. Owende, “Biofuels from microalgae—A review of technologies for production, processing, and extractions of biofuels and co-products,” Renewable and [NUME_REDACTAT] Reviews, vol. 14, no. 2, pp. 557–577, Feb. 2010.

[25] B. Flach, K. Bendz, and S. Lieberz, “EU [NUME_REDACTAT] 2012,” [NUME_REDACTAT], 2013.

[26] D. Royon, M. Daz, G. Ellenrieder, and S. Locatelli, “Enzymatic production of biodiesel from cotton seed oil using t-butanol as a solvent.,” Bioresource technology, vol. 98, no. 3, pp. 648–53, Feb. 2007.

[27] L. C. Meher, D. V. Sagar, and S. N. Naik, “Technical aspects of biodiesel production by transesterification — a review,” Renewable and [NUME_REDACTAT] Reviews, vol. 20, pp. 1–21, 2004.

[28] M. Monteiro, a Ambrozin, L. Liao, and a Ferreira, “Critical review on analytical methods for biodiesel characterization,” Talanta, vol. 77, no. 2, pp. 593–605, Dec. 2008.

[29] Q. Hu, M. Sommerfeld, E. Jarvis, M. Ghirardi, M. Posewitz, M. Seibert, and A. Darzins, “Microalgal triacylglycerols as feedstocks for biofuel production: perspectives and advances.,” [NUME_REDACTAT] journal : for cell and molecular biology, vol. 54, no. 4, pp. 621–39, May 2008.

[30] G. Knothe, “Dependence of biodiesel fuel properties on the structure of fatty acid alkyl esters,” [NUME_REDACTAT] Technology, vol. 86, no. 10, pp. 1059–1070, Jun. 2005.

[31] M. Balat, H. Balat, and C. Öz, “Progress in bioethanol processing,” Progress in Energy and [NUME_REDACTAT], vol. 34, no. 5, pp. 551–573, Oct. 2008.

[33] “US Department of [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] Center,” 2013. [Online]. Available: http://www.afdc.energy.gov/data/tab/fuels-infrastructure/data_set/10331. [Accessed: 23-Jun-2013].

[34] W. E. Tyner, “The US Ethanol and [NUME_REDACTAT]: [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT], and [NUME_REDACTAT],” BioScience, vol. 58, no. 7, p. 646, 2008.

[34] J. D. McMillan, “Bioethanol production: status and prospects,” [NUME_REDACTAT], vol. 10, no. 2/3, pp. 295–302, 1997.

[35] M. Enguídanos and P. Jensen, “Techno-economic analysis of Bio-alcohol production in the EU : a short summary for decision-makers,” 2002.

[36] J. H. Reith, R. H. Wijffeels, and H. Barten, Bio-methane & bio-hydrogen. Petten: [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT], 2003, p. 167.

[37] P. Karthic and S. Joseph, “Comparison and Limitations of [NUME_REDACTAT] Processes,” [NUME_REDACTAT] of Biotechnology, vol. 7, no. 2, pp. 59–71, 2012.

[38] A. Melis and T. Happe, “Update on [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] . [NUME_REDACTAT] as a Source of Energy 1,” vol. 127, no. November, pp. 740–748, 2001.

[39] M. W. Beijerinck, “Chlorella variegata, ein bunter Mikrobe,” Rec. Trav. bot. néerl, 1904.

[40] G. T. Moore, Methods for growing pure cultures of algae. 1903.

[41] E. Kuster, Kultur der Mikro-organismen. 1907.

[42] R. E. Lee, Phycology, vol. 70. 1981, p. 684.

[43] S. P. Gibbs, “The evolution of algal chloroplasts,” [NUME_REDACTAT], vol. 1, pp. 145–157, 1990.

[44] G. E. Fogg, [NUME_REDACTAT] of Algae. [NUME_REDACTAT] & Sons, Inc., 1953, p. 168.

[45] R. Emerson and W. Arnold, “A separation of the reactions in photosynthesis by means of intermittent light,” Journal of [NUME_REDACTAT], vol. 15, pp. 391–420, 1932.

[46] G. L. Mellor and T. Yamada, “A Hierarchy of [NUME_REDACTAT] Models for [NUME_REDACTAT] Layers,” Journal of the [NUME_REDACTAT], vol. 31, pp. 1791–1806, 1974.

[47] G. L. Mellor, “[NUME_REDACTAT] of the Properties of [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT],” Journal of the [NUME_REDACTAT], vol. 30, pp. 1061–1069, 1973.

[48] A. P. Carvalho, S. O. Silva, J. M. Baptista, and F. X. Malcata, “Light requirements in microalgal photobioreactors: an overview of biophotonic aspects.,” Applied microbiology and biotechnology, vol. 89, no. 5, pp. 1275–88, Mar. 2011.

[49] K. M. Weyer, D. R. Bush, A. Darzins, and B. D. Willson, “[NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] Production,” BioEnergy Research, vol. 3, no. 2, pp. 204–213, Oct. 2009.

[50] A. L. Mascarelli, “[NUME_REDACTAT] for Algae,” Nature, vol. 461, no. 7263, pp. 460–461, 2009.

[51] http://greenly.ro/biodiversitate/microalgele-petrolul-eco