2012

. nov

embe

r

A nagyüzemi sertéstenyésztés-

ben általánosan alkalmazott, al-

mozás nélküli tartástechnológia

egyik következménye a jelentős

mennyiségű hígtrágyaképződés,

amelynek szakszerűtlen kezelése

és elhelyezése komoly környe-

zeti kockázattal jár. A Debreceni

Egyetem AGTC és a Monergo

Kft. együttműködésével 2009-

től végzett algakísérletek célja

a hazai körülmények között is

gazdaságosan működtethető és

viszonylag szerény beruházással,

állattartó telepeken létrehozható

algatermesztési (félig nyílt) tech-

nológia kidolgozása volt. Ennek

érdekében laboratóriumi és nyi-

Dr. habil Bai Attila egyetemi docens, Debreceni Egyetem, abai@agr.unideb.hu Vaszkó Gábor ügyvezető igazgató, Monergo Kft., vaszko.gabor@vtrade.hu Csányi Ferenc ügyvezető igazgató, Első Magyar Algatechnika Kft., info@elmatkft.hu Tőzsér Béla ügyvezető igazgató, Envihorizont Kft., envihorizont@gmail.com

Algák: mikroméretben hatalmas lehetőségek?

Évmilliókkal ezelőtt az algák tisztították meg a Föld légkörét az akkor jelentős koncentrációban jelen lévő szén-

dioxidtól, ennek köszönhetően alakultak ki a magasabb rendű növények, majd a mai élővilág. Az algák ezt követően

is hasznunkra voltak. A tavak és a tengerek mélyére süllyedtek, ahol hosszú idő alatt igen rossz hatásfokkal, de összes-

ségében hatalmas mennyiségű olajjá alakultak. Amit a természet évmilliókkal korábban elvégzett, mi is megtehetjük

ma. A mikroalgákból jóval gyorsabban juthatunk óriási mennyiségű energiához és tápanyaghoz úgy, hogy közben

a termesztéshez számottevő mértékű szén-dioxidot is felhasználunk. Hazánkban is több kutató és vállalkozó foglalkozik

az algákban rejlő biológiai, technológiai, gazdasági lehetőségekkel, közülük mutatunk be néhányat.

tott körülmények között végez-

tünk kísérleteket négy algafajjal

(Chlorella vulgaris, Scenedesmus

quadricauda, Scenedesmus di­

mor phus, Spirulina platensis),

eredményeink felhasználásával pe-

dig komplex gazdasági értékelést.

Laboratóriumi kísérleteink

(1. kép) eredményei alapján meg-

állapítottuk, hogy a sertés-hígtrá-

gyán való algatermesztésben nem

a teljes (hígítás nélküli) hígtrágya

tápanyag-koncentrációja, hanem

a fotoszintetikus aktivitásra gya-

korolt hatásán keresztül a fény

a fő limitáló tényező. Kijelent-

hetjük, hogy a teljes sertés-híg-

trágya semmiképpen nem alkal-

mas üzemi körülmények között

az algával való hasznosításra, ez

csakis hígított vagy szűrt/ülepített

sertés-hígtrágyával lehetséges.

Eredményeink rámutattak arra,

hogy nagyobb tápanyag-koncent-

ráció, valamint tiszta szén-dioxid

adagolása során ugyan nagyobb

hozamok érhetők el, azonban

ezzel párhuzamosan növekszik

a biomassza fehérjetartalma, ami

a lipidtartalom csökkenésével

jár, s ez csökkentette a vizsgá-

latainkban megcélzott biodízel

előállítható mennyiségét. A la-

borvizsgálatokból nyert adatok

szerint elsősorban a Chlorella

vulgarisszal érdemes folytatni

a nagyüzemi kísérleteket, ameny-

nyiben célunk a minél nagyobb és

egyöntetű biomasszatömeg elő-

1. kép. Laboratóriumi kísérletek

2. kép. Szabadföldi kísérletek

állítása a legkisebb kockázattal.

A Chlorellában található lipid

ös szetétele nagyon hasonlít az

európai olajnövények össze-

tételéhez, ami megkönnyítheti

a hajtóanyagkénti hasznosítást.

Emiatt a nyílt, szabadföldi kísér-

leteinket ezzel az algafajjal vé-

geztük el.

Szabadföldi kísérleteinkkel

(2., 3. kép) a tápanyagellátás, a le-

vegőztetés, a hőmérséklet, a na-

gyobb tóméret, valamint a nyitott

körülmények hatásait vizsgáltuk

1000 literes medencékben, me-

lyek 500 liter vizet 30 centiméteres

vízmagasságban tartalmaztak.

Megállapítottuk, hogy a tápanyag-

ellátásnak az optimum-pontig je-

lentős hozamnövelő hatása van,

míg a levegőztetés csak mérsékelt

2 innotéka

tanulmány

2012

. nov

embe

r

és bizonytalan növekedést idéz

elő. Az intenzívebb tápanyagellá-

tás indokolttá teheti a hosszabb

rotációs idő alkalmazását.

Összességében a kisüzemi

szabadföldi kísérleteink alapján a

12-14 napos rotáció megvalósítá-

sát tartjuk a legindokoltabbnak a

közepes intenzitású technológiai

változatban, a sertéstrágya hígfá-

zisát is tápanyagként hasznosítva,

ami nagyobb algahozamot ered-

ményez a jóval nagyobb ráfordí-

tású (levegőztetéses, intenzíveb-

ben műtrágyázott) változatoknál

is. Nem javasoljuk a levegőztetést,

helyette a lassú keverést ajánljuk.

Az optimális rotációs idő alatt

egy évre (200 napos tenyészidő-

szakra) vonatkoztatott termésát-

lagok – technológiai változattól

függően – elérték a 202-288 t/

ha-t. Kísérleteinket 2013-tól vár-

hatóan kiterjesztjük a takarmányo-

zási célú hasznosításra, melynek

során nemcsak a nagyobb, üzemi

mennyiségű alga-előállítás a cé-

lunk, hanem annak bekeverhető-

sége a sertéstakarmányba, va-

lamint hatása az állati termékek

mennyiségére és minőségére.

Éghajlati viszonyaink között az

algakultúrák egyöntetűsége és a

termésmennyiség növelése a drá-

gább zárt rendszerekben (fotobio-

reaktorokban) jobban biztosítható.

Itt a természetes fény mellett

mesterségesen szabályozható

világítással, steril körülmények

és optimális hőmérséklet mellett

szaporíthatók az algák. Az intenzív

szaporulat következtében a reak-

torméretek egyéb biotechnológiai

eljárásokhoz viszonyítottan kicsi-

nek mondhatók. Az alábbiakban

bemutatott cégek fő profilja a

fotobio-reaktoros technológiák

alkalmazása.

Az Első Magyar Algatech-

nika Kft. 2007 óta foglalkozik

mikroalgákkal kapcsolatos ku-

tatással, fejlesztéssel és terme-

léssel. Célja egy olyan komplett

termék és technológia létreho-

zása, mellyel az intenzív nagy-

üzemi algatermelés jelen prob-

lémáira megoldást nyújt, és a

nagyüzemi gyártás alapjait meg-

teremti. Az algatermelés mellett

a megrendelői igényeket, a

technológiaértékesítést a saját

továbbfejlesztett berendezései

(fotobio-reaktor, szűrő-szárító be-

rendezés) felhasználásával, a vevő

igényei szerinti konfigurációban

és a kívánt algatörzs telepítésével

végzi. Az előállított algafajok:

• Scenedesmus sp., magas

keményítő- és olajtartalmú

zöldalga, mely minden

olyan felhasználási területen

megfelelő alapanyagként

használható, ahol a fel-

dolgozás magas kemé-

nyítőtartalmat igényel.

• Haematococcus

pluvialis, magas astaxantin

(antioxidáns) tartalmú (25-

35%) algafaj, felhasználási

területe: gyógyszeripar.

• Clorella sp., magas fehér-

jetartalmú zöldalga, például

állati takarmányozás céljára

kiválóan alkalmas lehet.

Az Első Magyar Algatechnika

Kft. monopolhelyzetét erősíti,

hogy komplex megoldást nyújt

az algatermesztés területén.

Fotobio-reaktor rendszerük köz-

üzem nélküli területeken, vagy

meglévő etanolüzemekhez, szén-

erőművekhez vagy más, szén-di-

oxidot előállító üzemekhez csatla-

kozva működik. A fejlesztések mai

állása szerint a cégnek egy 2400

liter kapacitású fotobio-reraktora

van (4. kép).

Az alga-előállítási folyamat

során a laborból származó kis

mennyiségű algaszuszpenziót

az előnevelő szobában, 30 literes

előnevelő csövekben növesztik

megfelelő sűrűségűre, hogy az-

zal a fotobio-reaktor elindítható

legyen. Az előnevelés megkö-

zelítőleg 2-3 hetet vesz igénybe,

ennek során meghatározott

mikro- és makroelemekből álló

tápoldattal látják el a növekvő

algaszuszpenziót. Amikor elér-

ték a kívánt sűrűséget, átoltják

a fotobio-reaktorba, hogy ott sza-

porodjanak tovább. Átoltáskor

szintén tápoldatot adnak hozzá.

A rendszert számítógéppel ve-

zérlik. A pH, hőmérséklet, ORP

(oxidációs-redukciós potenciál),

DO (oldott oxigén), valamint a

konduktivitás szenzoradataiból

értesülnek a rendszer állapo-

táról, és szabályozzák, hogy

éppen mennyi szén-dioxid, táp-

oldat hozzáadása szükséges.

A fotobio-reaktorban az alga

mennyisége megközelítőleg két

nap alatt duplázódik, ha a hő-

mérséklet és a fényviszonyok

3. kép. A kapott alga biomassza

4. kép. A fotobio-reaktor rendszer

3

tanulmány

2012

. nov

embe

r

optimálisak, valamint elegendő

szén-dioxid és tápanyag áll ren-

delkezésre. Az algaszuszpenzió

állapotát, sűrűségét folyamatosan

ellenőrzik. A szűrés előtt előülepí-

téssel sűrű algamasszát hozunk

létre, majd ezt vezetjük az előüle-

pítőből a szűrőberendezésbe. Az

előülepítés átlagosan két napig

tart. A szűréshez a rendszerből

kivett algát vízzel és tápoldattal

pótolják, így téve folytonossá

a fotobio-reaktorban lévő alga

kívánt mértékű szaporodását.

A szüret, a további felhasználástól

függően lehet sötétzöld gyurma-

szerű massza, melynek víztar-

talma igen magas (80%), pehely,

illetve, tömegállandóságig szárí-

tott anyag csekély víztartalommal,

ami tovább porítható.

Az Envihorizont Kft. által ki-

fejlesztett piramidális fotobio-

reaktor egy testre szabható, telje-

sen automatizált, számítógéppel

vezérelt, nagy termelékenységet

garantáló rendszer, amely lehe-

tővé teszi, hogy hatalmas meny-

nyiségű mikroalga növekedjen

folyamatosan bármilyen éghajlati

körülmények között. Az eljárás

alapja az a tény, hogy a nagy ho-

zamok alapfeltétele, hogy ezek

a fényhasznosító szervezetek

5. kép. Piramidális fotobio-reaktor

folyamatosan kapjanak termé-

szetes vagy mesterséges fényt.

A fotoszintézishez szükséges

fényminőségen és intenzitáson

kívül az áramlások biztosítására

gázbefúvást, keverést, hőmérsék-

let-szabályozást kell alkalmazni.

Az algák tápanyagigényének biz-

tosítására a tápvízhez kiegészí-

tésképpen szervetlen és szerves

adalékokat szükséges hozzáadni.

A kedvező összetételű termálvizek

kiváló vizes szubsztrátumot ké-

peznek. Szennyvíz, hígtrágya-fel-

használás esetén szerves anyag-

gal táplálkozni képes (heterotróf)

mikroalgafajokat kell alkalmazni.

Ezeknek a műveleteknek az ösz-

szességét a leghatékonyabban

a kis helyigényű, piramidális tí-

pusú fotobio-reaktor képes biz-

tosítani. A folyamatok optimá-

lis végbemenetelét a beépített

auto mata vezérlés szabályozza

(5. kép). A cég az algaszaporí-

tást olyan többcélú rendszer

keretében valósítja meg, mely a

szén-dioxid megkötése mellett

energia- és egyéb biotechnológiai

termékek (archaeák, fajélesztők,

sejtszaporulatok, szuperkritikus

extraktumok) előállítására is al-

kalmas – kedvező üzemeltetési

költségekkel. Egy 100 köbméte-

res fotobio-reaktorban naponta

képződő algatömeg: 200–4200

kilogramm között változik, fajtától

és technológiától függően. 200

kilogramm algából nyerhető vég-

termékek:

• 4 kilogramm hidrogén, mely-

nek energiatartalma 460 MJ

(110 kWh);

• az egészséges táplálkozás-

hoz fontos ω3 zsírsavból 110

gramm (100 felnőtt egynapi

szükséglete);

• 100-110 liter biodízel, ami

1200-1500 kilométer út meg-

tételéhez elegendő.

Összességében az alga sok-

féle célra felhasználható, ener-

giaforrásként is sokoldalú növény,

melynek hazai körülményekre

adaptált mikrobiológiai, termesz-

téstechnológiai háttere még

további részletes vizsgálatokat

tesz szükségessé, melyek ered-

ményeiről alkalomadtán szívesen

nyújtunk tájékoztatást.� •

4 innotéka

tanulmány