МОДЕЛЮВАННЯ МАСОВОЇ ТА ЛІПІДНОЇ ПРОДУКТИВНОСТІ КУЛЬТИВУВАННЯ МІКРОВОДОРОСТЕЙ В УМОВАХ  КИЇВСЬКОЇ ОБЛАСТІ

Serhii Yosypovych Shamanskyi; Mariia Serhiivna Boichenko; Lesia Ivanivna Pavliukh

doi:10.20535/1813-5420.4.2017.127566

Автор(и)

Serhii Yosypovych Shamanskyi Національний авіаційний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-6215-3438
Mariia Serhiivna Boichenko Національний авіаційний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-0372-4664
Lesia Ivanivna Pavliukh Національний авіаційний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-7715-4601

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.4.2017.127566

Ключові слова:

біопаливо, продуктивність культивування, ліпіди, очищення стічних вод, біогенні елементи.

Анотація

У статті проаналізовано перспективи виробництва біопалива третього та четвертого поколінь. Запропоновано культивування мікроводоростей з високим вмістом ліпідів у біомасі як сировини для цього виробництва. Розглянуто вплив інтенсивності освітлення культурального середовища на продуктивність культивування, використовуючи енергетичний баланс фотосинтезу. Запропоновано математичну модель розрахунку продуктивності культивування у відкритих ємностях залежно від інтенсивності сонячного опромінення. На основі середньомісячних рівнів сонячної радіації у місті Києві, отриманими NASA, що є усередненими на підставі 20-річних спостережень за рівнем освітленості території України, оцінено продуктивність культивування протягом року для погодних умов Київської області, використовуючи запропоновану модель. Отриману продуктивність порівняно з продуктивністю, що може бути досягнута у інших частинах світу. Для підвищення економічної ефективності виробництва біопалива запропоновано використання як культурального середовища попередньо очищених традиційними методами комунальних стічних вод. Це дасть змогу поєднати процеси вирощування сировини для біопалива і процеси очищення стічних вод від біогенних елементів.

Біографії авторів

Serhii Yosypovych Shamanskyi, Національний авіаційний університет

канд. техн. наук,

Mariia Serhiivna Boichenko, Національний авіаційний університет

аспірант

Lesia Ivanivna Pavliukh, Національний авіаційний університет

канд. техн. наук, доц.,

Посилання

Сорокина К. Н., Яковлев В. А., Пилигаев А. В., Кукушкин Р. Г., Пельтек С. Е., Колчанов Н. А., Пармон В. Н. Потенциал применения микроводорослей в качестве сырья для биоэнергетики // Катализ в промышленности. – 2012. №2. – С. 63–72.

Бойченко С. В. Раціональне використання вуглеводневих палив. – К.: НАУ, 2001. – 216 с.

Вступ до хіммотології палив та олив: Навчальний посібник у двох частинах / Бойченко С. В., Спіркін В. Г. – Одеса: «Астропринт», 2009. – Ч. 1. – 236 с.

Aksenov A. F., Seregin E. P., Yanovskii L. S., and Boichenko S. V. Modern Paradigm and Prospects of Chemmotology Development // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. – № 4 (578). – 2013. – Р. 13–20.

Бойченко Сергій. Хіммотологія як прикладна наука – інтегрований теоретико-методологічний інструмент сталого забезпечення раціонального використання паливно-мастильних матеріалів / Олександр Аксьонов, Сергій Бойченко, Казимир Лейда // Проблеми хіммотології. Теорія та практика раціонального використання традиційних і альтернативних паливно-мастильних матеріалів: Монографія / за заг. ред. проф. С. В. Бойченка. – К.: Центр навчальної літератури, 2017. – Розд. І. – С. 8–13.

Sergii Boichenko. Phenomenological concept of chemmotology / Sergii Boichenko // Proceedings of National Aviation University. – 2017. – № 1. – Р. 113–119. DOI: 10.18372/2306-1472.70.11431.

S. Boichenko, O. Vovk, I. Shkilniuk, K. Lejda. Traditional and alternative jet fuels: problems of quality standardization // Journal of Petroleum & Environmental Biotechnology. 2013. – Vol. 4. – Iss. 3. DOI: http://dx.doi.org/10.4172/2157-7463.1000146.

Яковлева А.В., Бойченко С.В. Потенциал использования биотоплив на основ растительных масел в авиации // Охрана окружающей среды и природопользование. – ОАО «НИИ Атмосфера». – Санкт-Петербург. – № 2. – 2013. – С. 18–27.

Iakovlieva A.V. Overview of innovative technologies for aviation fuels production A.V. Iakovlieva, S.V. Boichenko, O. O. Vovk // Journal of Chemistry and chemical technology. – 2013. – Vol. 7. – № 3. – Р. 305–312.

Біохімічний метод отримання етилового спирту / С. М. Гарасимчук, А. О. Азаренкова, М. С. Бойченко, М. Н. Барановський // Наукоємні технології. – 2014. – Т. 21. – №1. – С. 18–21.

Авиационная химмотология: топлива для авиационных двигателей. Теоретические и инженерные основы применения: учебник / Н. С. Кулик, А. Ф. Аксенов, Л. С. Яновский, C. В. Бойченко. – К.: НАУ, 2015. – 560 с.

Л.М. Черняк, М.С. Бойченко, М.М. Захарчук, А.В. Яковлєва Світові проблеми та перспективи впровадження альтернативних палив з водоростей // Екологічний інтеллект – 2012. VII Міжнародна науково-практична конференція молодих вчених, 24-25 квітня 2012 р.: тези доп. – Дніпропетровськ, 2012. – С. 205–206.

Kasturi Dutta, Achlesh Daverey, Jih-Gaw Lin. Evolution retrospective for alternative fuels: First to fourth generation // Renewable Energy. – 2014. – V. 69. – P. 114–122.

Sudhakar K., Premalatha M. Theoretical Assessment of Algal Biomass Potential for Carbon Mitigation and Biofuel Production // Iranical Jornal of Energy and Environment. – 2012. – №3. – P. 232–240.

Hussain K., Nawaz K., Majeed A. Lin F. Economically Effective Potential of Algae for Biofuel Production // World Applied Sciences Journal. – 2010. №9(11). – P. 1313–1323.

Моторні палива: властивості та якість. Підручник / Сергій Бойченко, Андрій Пушак, Петро Топільницький, Казимир Лейда; за заг. ред. проф. С. Бойченка. – К.: НАУ, 2017. – 328 с.

Abraham M. Asmare, Berhanu A. Demessie,Ganti S. Murthy. Theoretical Estimation the Potential of Algal Biomass for Biofuel Production and Carbon Sequestration in Ethiopoa // International Journal of Renewable Energy Research. – 2013. – Vol. 3. – №3. – P. 560–570.

Теплица Експерт, 2017 – Електронний ресурс [Режим доступу] http://teplica-exp.ru/tag/osveshhenie/

Sudhakar K., Rajesh M., Premalatha M. A Mathematical Model to Assess the Potential of Algal Bio-Fuels in India // Energy Sourses. – 2012. Part A, 34. – P. 1114–1120.

Giuseppe Torzillo, Benjamin Pushparaj, Jiri Masojidek, Avigad Vonshak. Biological Constraints in Algal Biotechnology // Biotechnology and Bioprocess Engineering. – 2003. – №8. – P. 338–348.

Карта солнечной активности в Украине, 2017 – Електронний ресурс [режим доступу] http://www.solar-battery.com.ua/karta-solnechnoy-aktivnosti-v-ukraine/

Jacovides C. P., Timvios F. S., Papaioannou G., Asimakopoulos D. N., Theofilou C. M. Ratio of PAR to Broadband Solar Radiation Measured in Cyprus // Agricultural and Forest Meteorology. – 2004. – №121. – P. 135–140.

Pooja K. Himabindu V. Mixotrophic Cultivation of Botryococcus Braunii for Biomass and Lipid Yields with Simultaneous CO2 Sequestration // Journal of Engineering Research and Applications. – 2014. – Vol. 4, Issue 10 (Part – 6). – P. 151–156.

Chan-Hee Lee, Hyun-Sik Chae, Seung-Hoon Lee, Han Soon Kim. Growth Characteristics and Lipid Content of three Korean Isolates of Botryococcus Braunii (Trebouxiophyceae) // Ecology and Environment. – 2015. – №38 (1). – P. 67–74.

Asma J. Yusoff F. M., Srikanth R. M. Growth Rate Assessment of High Lipid Producing Microalga Botryococcus braunii in Different Culture Media // Iranian Journal of Fisheries Sciences. – 2015. – №14 (2), – P. 436–445.

Khalid A. Al-Hothaly, Aidyn Mouradov, Abdulatif A. Mansur, Brian H. May, Andrew S. Ball, Eric M. Adetutu. The Effect of Media on Biomass and Oil Production in Botryococcus braunii Strains Kossou-4 and Overjuyo-3 // International Journal of Clean Coal and Energy. – 2015. – №4. – P. 11–22.

Xu H., Miao X. L., Wu Q. Y. High Quality Biodisel Production from a Microalga Chlorella Protothecoides by Heterotrophic Growth in Ferments // Jurnal of Biotechnology. – 2006. – №126. – P. 499–507.

Delgadillo-Mirquez L., Lopes F., Taidi B., Pareau D. Nitrogen and Phosphate Removal from Wastewater with a Mixed Microalgae and Bacteria Culture // Biotechnology Reports. – 2016. – №11. – P. 18–26.

Manea R. G., Ardelean I. I. Nitrogen and Phosphorus Removal from Municipal Wastewater Using Cinsortia of Photosynthetic Microorganisms // Scientific Bulletin. Series F. Biotechnologies. – 2016. – Vol. XX. – P. 286–292.

Singh R., Birru R., Sibi G. Nitrogen Removal Efficiencies of Chlorella Vulgaris from Urban Wastewater for Reduced Eutrophication // Journal of Environmental Protection. – 2017. – №8. – P. 1–11.

Shamanskyi S., Boichenko S. Development of Environmentally Safe Technological Water Disposal Scheme of Aviation Enterprise / С. Й. Шаманський, С. В. Бойченко // Восточно-европейский журнал передовых технологий. – 2016. – №6/10(84). – С. 49–57.