การศึกษาการเจริญเติบโตของสาหร่ายขนาดเล็กสายพันธุ์ Monoraphidium sp. เพื่อดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากก๊าซชีวภาพผ่านระบบ photo-bioreactor
คำสำคัญ:
ก๊าซชีวภาพ, การปรับปรุงคุณภาพก๊าซชีวภาพ, การดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์, ไบโอมีเทนบทคัดย่อ
การนำศักยภาพของสาหร่ายมาใช้ประโยชน์ในการดักจับเพื่อลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) (Carbon dioxide capture or Biological CO2 mitigation) เป็นแนวทางการใช้ประโยชน์จากขบวนการทางชีวเคมีของสาหร่ายขนาดเล็ก เนื่องจากสาหร่ายขนาดเล็กเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่มีรงควัตุในการดูดกลืนพลังจากแสงแดดเพื่อใช้ในการสังเคราะห์แสงและใช้ CO2 เป็นแหล่งคาร์บอนในการสร้างเป็นชีวมวล (biomass) ของเซลล์ งานวิจัยนี้เป็นการนำหลักการสังเคราะห์แสงของสาหร่ายขนาดเล็กมาประยุกต์ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการปรับปรุงคุณภาพของก๊าซชีวภาพด้วยการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากก๊าซชีวภาพเป็นการเพิ่มสัดส่วนของก๊าซมีเทนในก๊าซชีวภาพ (ไบโอมีเทน) แนวทางงานวิจัยนี้ทำการเลี้ยงสาหร่ายขนาดเล็กสายพันธุ์ Monoraphidium sp. ในสภาวะต่างๆ ที่มีผลต่อการเจริญเติบโต การผลิตชีวมวล การผลิตรงควัตถุ และประสิทธิภาพในการปรับปรุงคุณภาพก๊าซชีวภาพ การศึกษาแบ่งการทดลองเป็น 3 ชุดการทดลอง ได้แก่ชุดควบคุม ชุดให้อากาศและชุดให้ก๊าซชีวภาพ เลี้ยงสาหร่ายในอาหารสูตร BG-11 พีเอช 7 ที่อุณหภูมิห้อง ความเข้มแสง 60 μmol.m−2.s−1 (μmol photons m−2 s −1) ช่วงเวลาได้รับแสง:ไม่ได้รับแสง (สว่างสลับมืด) คือ 12:12 ชั่วโมง โดยการให้ก๊าซชีวภาพ (ชุดควบคุมและชุดให้ก๊าซชีวภาพ) ด้วยอัตรา 3 ml/min ในช่วง 12 ชั่วโมงพร้อมกับการให้แสง และให้อากาศทั่วไปด้วยเครื่องปั๊มอากาศ (air pump) ผลการทดลองพบว่า ชุดให้ก๊าซชีวภาพมีประสิทธิภาพในการปรับปรุงก๊าซชีวภาพได้สูงสุด การเพิ่มขึ้นของก๊าซมีเทนสูงขึ้นถึง 96.41% ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลดลงถึง 96.78% ปริมาณน้ำหนักเซลล์แห้งสูงสุดเท่ากับ 1.42 g/l ปริมาณคลอโรฟิลล์เอ คลอโรฟิลล์บี คลอโรฟิลล์เอบีและแคโรทีนอยด์สูงสุดเท่ากับ 15.85, 4.84, 21.22 และ 81.48 μg/ml ตามลำดับ การเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นสาเหตุหลักในการเกิดก๊าซเรือนกระจก นับเป็นปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมที่สำคัญในระดับโลก ซึ่งงานวิจัยนี้เป็นอีกหนึ่งแนวทางเลือกในการแก้ไขปัญหาและการลดปริมาณ CO2 ที่ถูกปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม
เอกสารอ้างอิง
Bahr, M., Díaz, I., Dominguez, A., Gonzalez Sanchez, A., & Muñoz, R. (2014). Microalgal-biotechnology as a platform for an integral biogas upgrading and nutrient removal from anaerobic effluents. Environmental science & technology, 48(1), 573- 581.
Boonma, S., Chaiklangmuang, S., Chaiwongsar, S., Pekkoh, J., Pumas, C., Ungsethaphand, T., & Peerapornpisal, Y. (2015). Enhanced carbon dioxide fixation and bio-oil production of a microalgal consortium. CLEAN–Soil, Air, Water, 43(5), 761-766.
Brindhadevi, K., Mathimani, T., Rene, E. R., Shanmugam, S., Chi, N. T. L., & Pugazhendhi, A. (2021). Impact of cultivation conditions on the biomass and lipid in microalgae with an emphasis on biodiesel. Fuel, 284, 119058.
Brown, L. M. (1996). Uptake of carbon dioxide from flue gas by microalgae. Energy Conversion and Management, 37(6-8), 1363 - 1367.
Dere, Ş., GÜNEŞ, T., & Sivaci, R. (1998). Spectrophotometric determination of chlorophyll-A, B and totalcarotenoid contents of some algae species using different solvents. Turkish journal of Botany, 22(1), 13-18.
International Chemical Safety Cards: ICSCs, ICSC: 0291, EC Number: 200-812-7. (n.d.). Retrieved June 3, 2024, from https://chemicalsafety.ilo.org/dyn/icsc/showcard.display?p_lang=th&p_card_id=0291&pversion=2
Kaewkannetra, P., Thanonkeo, P. & Yuwaamonpitak, T. (2010). Research report on the cultivation of microalgae in closed/open systems as an alternative raw material for sustainable biodiesel production. Faculty of Technology, Khon Kaen University. (in Thai)
Koonaphapdeelert, S., Pholchan, P., Kantha, U., & Rerkkriangkrai, P. (2011). Biogas Upgrading Using Pressurized Water Scrubbing. Journal of Engineering and Innovation, 4(1), 42-49. (in Thai)
Krebs, H. A., & Roughton, F. J. W. (1948). Carbonic anhydrase as a tool in studying the mechanism of reactions involving H2CO3, CO2 or HCO3′. Biochemical Journal, 43(4), 550.
Mohanty, S. S., & Mohanty, K. (2023). Production of a wide spectrum biopesticide from Monoraphidium sp. KMC4 grown in simulated dairy wastewater. Bioresource Technology, 374, 128815.
Méndez, L., García, D., Perez, E., Blanco, S., & Muñoz, R. (2022). Photosynthetic upgrading of biogas from anaerobic digestion of mixed sludge in an outdoors algal-bacterial photobioreactor at pilot scale. Journal of Water Process Engineering, 48, 102891.
Namitha, B., Sathish, A., Kumar, P. S., Nithya, K., & Sundar, S. (2021). Micro algal biodiesel synthesized from Monoraphidium sp., and Chlorella sorokiniana: Feasibility and emission parameter studies. Fuel, 301, 121063.
Ndiaye, M., Gadoin, E., & Gentric, C. (2018). CO2 gas–liquid mass transfer and kLa estimation: Numerical investigation in the context of airlift photobioreactor scale-up. Chemical Engineering research and design, 133, 90-102.
Pratum, C. (2011). The possibility of reducing carbon dioxide emissions with biological wastewater treatment systems from industrial plants. Journal of Environmental Management, 11(2), 108-133. (in Thai)
Ruiz-Ruiz, P., Estrada, A., & Morales, M. (2020). Carbon dioxide capture and utilization using microalgae. In Handbook of microalgae-based processes and products. pp. 185-206. Academic Press.
Salih, F. M. 2011. Microalgae tolerance to high concentrations of carbon dioxide: a review. Journal of Environmental Protection, 2(05), 648.
Sartory, D. P. (1982). Spectrophotometric analysis of chlorophyll a in freshwater phytoplankton. Technical Report TR 115 January 1982. 163 p, 14 fig, 26 tab, 100 ref.
Serejo, M. L., Posadas, E., Boncz, M. A., Blanco, S., García-Encina, P., & Muñoz, R. (2015). Influence of biogas flow rate on biomass composition during the optimization of biogas upgrading in microalgal-bacterial processes. Environmental science & technology, 49(5), 3228-3236.
Siddiki, S. Y. A., Mofijur, M., Kumar, P. S., Ahmed, S. F., Inayat, A., Kusumo, F., & Mahlia, T. M. I. (2022). Microalgae biomass as a sustainable source for biofuel, biochemical and biobased value-added products: An integrated biorefinery concept. Fuel, 307, 121782.
Vecchi, V., Barera, S., Bassi, R., & Dall’Osto, L. 2020. Potential and challenges of improving photosynthesis in algae. Plants, 9(1), 67.
Zhang, W., Zhao, C., Cao, W., Sun, S., Hu, C., Liu, J., & Zhao, Y. (2020). Removal of pollutants from biogas slurry and CO2 capture in biogas by microalgae-based technology: a systematic review. Environmental Science and Pollution Research, 27, 28749-28767.
Zhao, B., Zhang, Y., Xiong, K., Zhang, Z., Hao, X., & Liu, T. (2011). Effect of cultivation mode on microalgal growth and CO2 fixation. Chemical engineering research and design, 89(9), 1758-1762.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
ฉบับ
ประเภทบทความ
หมวดหมู่
สัญญาอนุญาต
ลิขสิทธิ์ (c) 2025 Journal of Applied Science and Emerging Technology
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
