Описание проекта
Изменение климата сегодня представляет собой одну из самых глобальных и серьезных проблем, оказывающих воздействие на экосистемы, мировую экономику и здоровье человека. В центре этой проблемы лежит увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, что становится ключевой причиной глобального потепления и климатических изменений. Этот вызов требует поиска эффективных методов поглощения и снижения выбросов CO2, и это имеет критическое значение для нашего будущего.
Традиционные методы улавливания и снижения выбросов углекислого газа могут оказаться недостаточно эффективными и дорогостоящими. В этом контексте инновационные подходы выходят на передний план, например, использование микроводорослей и интегрированных систем фотобиореактора-биофильтра (устройства, где одновременно происходит выращивание микроводорослей и поглощение углекислого газа).
Микроводоросли могут использоваться для поглощения углекислого газа в процессе фотосинтеза: микроводоросли используют углекислый газ, свет и воду для производства органических соединений и кислорода. Микроводоросли обладают высокой скоростью роста и способностью эффективно превращать углекислый газ в органические вещества. Это делает их потенциально полезными для использования в борьбе с изменением климата и уменьшения уровня углекислого газа в атмосфере. Путем культивирования микроводорослей, например, в специальных фотобиореакторах, можно создать систему для эффективного поглощения и фиксации углекислого газа из атмосферы.
Кроме того, микроводоросли, выращенные в фотобиореакторах, могут служить источником биомассы для производства биотоплива, предоставляя устойчивое решение для удовлетворения растущих потребностей в энергии.
Таким образом, использование микроводорослей для поглощения углекислого газа имеет потенциал как для смягчения изменения климата, так и для создания устойчивых биотехнологических процессов.
Помимо вопросов изменения климата, важен также контроль уровня CO2 в закрытых помещениях. Избыточный уровень CO2 в таких средах может вредить здоровью людей, вызывая дискомфорт, головную боль и даже снижение производительности.
Функциональное назначение проекта заключается в разработке макета усиройства (фотобиореактора-биофильтра), которое позволяло бы эффективно поглощать углекислый газ из окружающей среды с помощью микроводорослей и одновременно наращивать ценный компонент - биомассу микроводорослей.
Фотобиореакторы представляют собой специальные системы, используемые для культивирования микроводорослей или других фотосинтетических организмов. Предполагается разработка устройства в форме фонтанчика, или вертикального столба, что может предоставить несколько преимуществ для фотобиореактора, используемого в качестве биофильтра для поглощения углекислого газа:
- Форма фонтанчика позволяет эффективно использовать солнечный свет, так как водоросли в фотобиореакторе находятся ближе к источнику света. Это способствует увеличению скорости фотосинтеза и, следовательно, ускоряет поглощение углекислого газа.
- За счет вертикальной формы воздух может эффективно циркулировать по фотобиореактору. Это обеспечивает большую поверхность контакта между газообразной фазой (атмосферой) и жидкой фазой (средой с культивируемыми водорослями), что способствует более эффективному поглощению углекислого газа.
- Вертикальная форма фотобиореактора позволяет оптимизировать использование площади и уменьшить необходимое пространство для установки фотобиореактора. Это может быть особенно важно при строительстве крупных установок для массового культивирования микроводорослей.
- Фотобиореакторы в форме фонтанчика могут быть легко обслуживаемыми и масштабируемыми, что обеспечивает удобство в управлении процессом культивирования микроводорослей и поддержании оптимальных условий для фотосинтеза.
Разработанный фотобиореактор-биофильтр будет использоваться для улавливания и снижения выбросов CO2 в атмосферу. Это особенно актуально в контексте борьбы с изменением климата и сокращения углеродного следа различных промышленных и энергетических процессов. Также разработанный фотобиореактор-биофильтр может быть использован в офисных помещениях для снижения концентрации углекислого газа и увлажнения воздуха.
Биомасса микроводорослей, выращенная в фотобиореакторе-биофильтре, может быть использована как для производства кормовых добавок для рыбок или в качестве удобрений для полива растений(если фотобиореактор-биофильтр установлен в офисных помещениях или квартирах), так и для производства сырья для биотоплива или добавок для улучшения процесса сбраживания органических отходов (если фотобиореактор-биофильтр будет установлен на промышленном предприятии).
Предлагается установка фотобиореактора-биофильтра в офисных или промышленных помещениях, где наблюдается повышенное содержание углекислого газа. Например, использование установки в школьных классах или в аудиториях в университете позволит улучшить микроклимат в данных помещениях. Помимо этого, установка может быть использована на мусороперерабатывающих заводах (в офисных помещениях, на станциях сортировки мусора).
