Oogsten van microalgen via flocculatie: drie methoden onder de loep

 

 

In de nabije toekomst zal de vraag naar biomassa als basisgrondstof voor de aanmaak van voedingsproducten, voeders of biobrandstoffen alsmaar toenemen. Biomassa afkomstig van micro-algen is een veelbelovende nieuwe bron van biomassa en kan een aanvulling kan zijn op traditionele biobrandstofgewassen. Momenteel heeft de productie van microalgen enkel hoogwaardige toepassingen. Om ook op grote schaal microalgen te kunnen gebruiken voor laagwaardige producten, zijn er nieuwe en goedkopere technologieën nodig om microalgen te produceren en te verwerken. In het bijzonder vormt het efficiënt en goedkoop oogsten van microalgen momenteel nog steeds  een uitdaging.  Het gebruik van flocculatie is veelbelovend om de totale productiekost een grootteorde te doen dalen. In een studie van KU Leuven KULAK worden de mogelijkheden van drie flocculatie technieken van nabij bestudeerd: flocculatie via het biopolymeer kationisch zetmeel, electrocoagulatie flocculatie en flocculatie bij hoge pH. Deze drie technieken werden daarenboven vergeleken met twee referentietechnieken om de interactie van organisch materiaal geproduceerd door microalgen met flocculatie beter te begrijpen. Daarbij werd eveneens de invloed op de vlokeigenschappen na flocculatie bestudeerd.

 

Uit dit onderzoek bleken alle drie de methoden interessant voor het concentreren van micro-algen. Kationisch zetmeel bleek meest geschikt voor het oogsten van zoetwater algen en bovendien kan kationische zetmeel in samenstelling geoptimaliseerd worden voor elke soort van zoetwater microalg1. Electrocoagulatie blijkt uitermate interessant voor het oogsten van zoutwater micro-algen, nieuwe types van electroden of proces regimes zullen dit type flocculatie nog verbeteren in de toekomst2. Tenslotte blijkt ook pH geïnduceerde coagulatie een goede methode voor het oogsten van zoutwater micro algen. Deze laatste methode biedt het bijkomend voordeel dat het gebruik van basische of zure stoffen minder impact heeft op het zoutgehalte in mariene systemen3. Daarnaast toonde deze studie ook aan dat mogelijke interferentie door aanwezigheid van organisch materiaal (Algal Organic Matter) een belangrijke bijkomende parameter is tijdens de evaluatie van flocculatie van micro-algen4.

 

De in deze studie behaalde resultaten bewijzen het belang van onderzoek naar flocculatiemethoden en zullen ongetwijfeld leiden tot de integratie van een flocculatiestap in bestaande oogst systemen, om zo de oogstkost sterk te drukken, door een pre-concentratie van de algen biomassa. In navolging van dit project werd o.a. een frans onderzoeksproject opgestart waarbij de pH geïnduceerd flocculatie gekoppeld wordt met flotatie (de algenvlokken worden drijvend geoogst) en gevolgd wordt door centrifugatie5.

 

Ongetwijfeld zullen deze methoden in de toekomst leiden tot een sterke reductie van de oogstkost van microalgen en zo bijdragen tot het overwinnen van één van de belangrijkste hindernissen in de uitbouw van de algeneconomie.

 

Bijkomende informatie over het dit project met een bespreking van elk van de geteste methoden is terug te vinden op de ledenpagina. Dries Vandamme voerde dit project uit aan de KU Leuven – KULAK (promotor: Imogen Foubert, co-promotor: Koenraad Muylaert). Contact: dries.vandamme@kuleuven-kulak.be

 

 

Publicaties:

1 Vandamme D., Foubert I., Meeschaert B., Muylart K. (2010) Flocculation of microalgae using cationic starch. J Appl Phycol 22: 525-530

2 Vandamme D., Pontes S., Goiris K., Foubert I., Pinoy L., Muylaert K. (2011) Evaluation of Electro-coagulation-flocculation for harvesting marine and freshwater microalgae. Biotechnology and Bioengineering 108: 2320-2329

3Vandamme D., Foubert I., Fraeye I., Meesschaert B., Muylaert K. (2012) Flocculation of Chlorella vulgaris induced by pH: Role of magnesium and calcium and practical implications. Bioresource Technology 105: 114-119

4 Vandamme D., Foubert I., Fraeye I., Muylaert K. (2012) Influence of organic matter generated by Chlorella vulgaris on five different modes of flocculation. Bioresource Technology 124: 508-511.

5 Besson & Guiraud (2013) High-pH-induced flocculation-flotation of the hypersaline microalga Dunaliella salina. Bioresource Technology 147; 464 - 470