Je leest:

Algen oogsten met klontjes

Algen oogsten met klontjes

Auteurs: , en | 10 oktober 2013

Oogsten van nuttige microalgen is een uitdaging. Ze zijn klein, stoten elkaar af en kunnen in water niet drijven of zinken. Het oogsten moet makkelijker worden met een techniek waarbij de algen samenklonteren.

Oogsten van nuttige microalgen is een uitdaging. Ze zijn maar enkele micrometers klein: hooguit een tiende van de dikte van een menselijke haar. Bovendien hebben ze een dichtheid die nagenoeg gelijk is aan die van water, waardoor ze niet naar boven komen drijven en ook niet zinken. De cellen van microalgen zijn doorgaans ook nog eens negatief geladen, waardoor ze elkaar afstoten. Tot slot is de concentratie van algen in kweeksystemen laag: tussen 0,2 en 10 g microalgen per liter water. Dat betekent dat je meer dan 990 g water moet zien kwijt te raken om 10 g microalgen in handen te krijgen.

Het oogsten van microalgen gebeurt nu hoofdzakelijk via een centrifuge. Dit vergt ongeveer 50% van de totale energie die een microalg bevat. Door een benadering met verschillende stappen kan dat energiegebruik flink worden teruggebracht. Een eerste belangrijke stap is verdikking. Hoe hoger de concentratie van algen die je daarbij bereikt, des te minder energie heb je nodig om het laatste beetje water uit de suspensie te verwijderen. Tegelijk mogen er natuurlijk niet teveel algen verloren gaan in dat proces.

Vlokjes

Meestal wordt verdikking bereikt door zogenoemde flocculatie. Algen klonteren daarbij samen in vlokjes die je vervolgens kunt laten bezinken. Die flocculatie kan op verschillende manieren worden bereikt. Veel methoden maken gebruik van het verminderen of afschermen van de negatieve lading van de cellen van microalgen. Ongeladen cellen stoten elkaar immers niet meer af. Daarvoor kunnen verschillende ‘vlokmiddelen’ worden gebruikt. Chemische flocculatie wordt al uitgebreid toegepast in bijvoorbeeld waterzuiveringsinstallaties. Het is een eenvoudige en effectieve methode, maar toch niet erg geschikt voor het oogsten van algen. De chemische vlokmiddelen moeten meestal weer uit de algen worden verwijderd, of anders wel uit het water dat je graag wilt hergebruiken vanwege de voedingsstoffen die er nog in kunnen zitten.

Je kunt ook zogenoemde extracellulaire polymeren gebruiken die door andere micro-organismen worden uitscheiden. Deze ‘bioflocculatie’ van microalgen verloopt al succesvol met bacteriën en schimmels, maar je hebt wel extra voedingsstoffen en energie nodig om die andere microorganismen, zoals bacteriën of schimmels in leven te houden. Dat kan in de vorm van suiker, maar dat heeft weer als nadeel dat dit ongewenste bacterieof schimmelinfecties kan veroorzaken onder de algen.

Zelfvlokkers

In Wageningen is een nieuwe manier van bioflocculatie ontwikkeld: met behulp van microalgen die vanzelf samenklonteren en daarbij andere algen ‘invangen’. In de figuur is te zien hoe de te oogsten algen worden gevangen in de vlokken van deze ‘autoflocculerende’ microalgen. Die ‘zelfvlokkers’ hebben op hun oppervlak duidelijk zichtbare extracellulaire polymere structuren (EPS) die dienen als een soort ‘lijm’ tussen de cellen. De autoflocculerende microalgen groeien onder dezelfde omstandigheden als de te oogsten microalgen. Er hoeft dus geen extra kweekmedium, chemicaliën of andere voedingsstoffen te worden toegevoegd om de vlokken op gang te brengen.

Niet-vlokvormende microalgen (a en b Chlorella vulgaris en c Neochloris oleoabundans), autoflocculerende microalgen (d Ankistrodesmus falcatus, e Scenedesmus obliquus en f Tetraselmis suecica) en de autoflocculerende microalgen die niet-vlokkende microalgen vangen in de gevormde vlokken (g C. vulgaris met A. falcatus, h C. vulgaris met S. obliquus en i N. oleoabundans met T. suecica).

Toevoeging van de autovlokkende microalgen verbetert de bezinkingssnelheid van de niet-vlokvormende microalgen. De opbrengst van nietvlokkende microalgen is ook aanzienlijk hoger. Door het toepassen van deze bioflocculatie in een sedimentatietank als eerste verdikkingsstap, gevolgd door centrifuge als laatste verdikkingsstap, vermindert de energie die je nodig hebt voor het oogsten van de microalgen van ongeveer 14 MJ per kg microalgen wanneer alleen centrifuge wordt gebruikt naar 0,14 MJ per kg microalgen. De energiebehoefte voor de oogst neemt dus met een factor honderd af! Dit maakt het oogsten van microalgen met behulp van autoflocculerende microalgen een bijzonder geschikte en energetisch gunstige manier om microalgen te winnen.

Dit artikel is een publicatie van Stichting Biowetenschappen en Maatschappij.
© Stichting Biowetenschappen en Maatschappij, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 10 oktober 2013

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.