Nowy rozdział w zakresie badań interdyscyplinarnych w Politechnice Koszalińskiej: na uczelni powstała instalacja do uprawy mikroalg i produkcji biomasy. Badaniami zajmuje się zespół naukowców pracujących na różnych uczelnianych wydziałach.

Mikroalgi to inaczej glony, czyli samożywne organizmy, które naturalnie występują w akwenach z wodą słodką i słoną. Są pokarmem dla innych organizmów i w naturalny sposób wzbogacają wodę w tlen.

Można je hodować w kontrolowanych warunkach. Umożliwiają to fotobioreaktory, czyli urządzenia zapewniające optymalne warunki do wzrostu organizmom, których głównym źródłem energii jest światło. To ważne, bo mikroalgi znajdują szereg zastosowań, m.in. w energetyce, przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i w ochronie środowiska.

Są one cennym źródłem białka, aminokwasów i witamin naturalnego pochodzenia. Coraz częstsze jest więc zastosowanie mikroalg do produkcji żywności, paszy dla zwierząt, nawozów i wysokiej jakości bioproduktów. Są składnikami takich produktów jak biopaliwa, naturalne barwniki, preparaty do odbudowy skóry. Sproszkowane mikroalgi, znane pod nazwą spirulina, mają wyjątkowe wartości odżywcze i doskonale uzupełniają żywność. Z mikroalg można pozyskiwać inne cenne związki, jak np. barwniki, przeciwutleniacze oraz inne biologicznie aktywne cząsteczki. Ważne jest także znaczenie tych organizmów dla ekologii. Mikroalgi mogą wspierać proces oczyszczania ścieków. Można je również wykorzystywać do uzdatniania wody w akwenach z hodowlą ryb.

Biopaliwa z mikroalg

Dzięki nowo skonstruowanej na Politechnice Koszalińskiej instalacji do uprawy mikroalg w warunkach laboratoryjnych rozpoczęła się na naszej uczelni nowa era w obszarze badań interdyscyplinarnych. Zespół naukowy zainaugurował badania dotyczące zrównoważonej produkcji biomasy na cele energetyczne, żywieniowe oraz środowiskowe.

W skład zespołu weszli: dr hab. inż. Małgorzata Smuga-Kogut, prof. dr hab. inż. Tomasz Piskier oraz mgr inż. Beata Erlichowska (wszyscy z Katedry Agrobiotechnologii Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Energetyki), a także dr inż. Bartosz Walendzik z Katedry Technologii Wody, Ścieków i Odpadów Wydziału Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji oraz dr Alina Ostach-Robakowska z Katedry Grafiki Projektowej Wydziału Architektury i Wzornictwa.

Nowo utworzone stanowisko laboratoryjne wyposażone w instalację do uprawy mikroalg stanowi odpowiedź na wyzwania związane z dostępnością surowców do produkcji paliw oraz koniecznością ograniczenia emisji gazów cieplarnianych. Jak podkreśla dr hab. inż. Małgorzata Smuga-Kogut, mikroalgi, dzięki swojej wysokiej efektywności w zakresie fotosyntezy, stają się doskonałym źródłem biomasy. Jednocześnie uprawa mikroalg nie koliduje z zasobami przeznaczonymi do produkcji żywności, co czyni je cennym surowcem dla zrównoważonej produkcji biopaliw.

Z mikroalg można uzyskiwać każdy rodzaj paliwa ciekłego: biowodór, bioetanol, biodiesel. Można także produkować ogniwa paliwowe, dzięki którym można wytwarzać energię elektryczną. Biomasa stała może zaś stać się cennym surowcem w ciepłownictwie. I właśnie m.in. badaniami dotyczącymi wykorzystania mikroalg do produkcji paliw zajmie się interdyscyplinarny zespół naukowców.

Poradzą sobie z oczyszczaniem ścieków

Dr inż. Bartosz Walendzik zaznacza, że nowa instalacja umożliwi również badania nad różnymi szczepami mikroalg w kontekście procesów oczyszczania ścieków. Badania mają dotyczyć odzyskiwania składników odżywczych zawartych w ściekach i przekształcania ich w cenne produkty rolnicze, takie jak biostymulatory i biopestycydy.

Takie podejście ma na celu zrozumienie całego ekosystemu oczyszczania ścieków z wykorzystaniem mikroalg oraz znalezienie efektywnych sposobów zagospodarowania biomasy powstałej podczas tego procesu.

Badania mają bardzo praktyczny wymiar. Nasi naukowcy podjęli współpracę z jedną z działających w regionie firm z kapitałem duńskim. Firma ma kłopot z oczyszczaniem stężonego osadu ściekowego o dużym wskaźniku kwasowości. Być może z neutralizacją ścieków poradzą sobie właśnie glony.

Z korzyścią dla wzornictwa

Dr Alina Ostach-Robakowska podkreśla natomiast, że mikroalgi, ze względu na swoje wyjątkowe właściwości, mogą stanowić inspirację do tworzenia unikalnych instalacji z zakresu architektury krajobrazu, które będą pełnić jednocześnie funkcję „naturalnych systemów oczyszczania powietrza”.

Dzięki wydajnie zachodzącemu procesowi fotosyntezy mikroalgi w naturalny sposób przyczyniają się do sekwestracji dwutlenku węgla, produkując jednocześnie duże zasoby tlenu. Glony mają bardzo wysoką – nawet 10-50 razy większą niż rośliny - zdolność wiązania dwutlenku węgla. Dzięki temu mogą usuwać dwutlenek węgla pochodzący z różnych źródeł. Porównanie: jeden fotobioreaktor o pojemności 10 litrów jest w stanie w ciągu doby wygenerować tyle samo tlenu co 1 hektar lasu.

Badania prowadzone przez dr Alinę Ostach-Robakowską dotyczyć będą możliwości wykorzystania uprawy alg przy tworzeniu różnego typu instalacji. Być może instalacje znajdą się także w pomieszczeniach uczelni, zmieniając wygląd wnętrz i stając się naturalnym źródłem tlenu.

Stworzona wspólnymi siłami inicjatywa wpisuje się w szerszy program badań interdyscyplinarnych, który zakłada ścisłą współpracę między specjalistami z różnych dziedzin nauki: biotechnologii, inżynierii środowiska, energetyki czy wzornictwa przemysłowego. Przedstawiciele zespołu podkreślają, że takie podejście pozwala w efektywny sposób odpowiadać na współczesne wyzwania nauki związane z produkcją energii, ekologią i ochroną środowiska.

Naukowcy z Politechniki są przekonani, że ich badania przyczynią się do opracowania innowacyjnych rozwiązań.

Zdjęcia: Adam Paczkowski/Politechnika Koszalińska