تصمیـم وتقییـم أداء مفـاعـل حیـوی أنبوبـی لإنتـاج الطحـالــب

فى ظل أزمة الطاقة العالمیة جذبت الطحالب اهتماماً کبیراً فی جمیع أنحاء العالم مؤخراً نظراً لإمکاناتها الواسعة للتطبیق فی تطویر تکنولوجیا الطاقة الجدیدة والمتجددة التى تعد الرکیزة الأساسیة لدعم التنمیة المستدامة طویلة الأجل وتحسین حوکمة منظومة الطاقة فی کافة المجالات، والصناعات الغذائیة والأدویة الحیویة. تعتبر الطحالب موارد متجددة ومستدامة واقتصادیة لتطبیقات الوقود الحیوی ، فهی بدیل مثالی للوقود البترولى فیما یتعلق بالتجدد والتکلفة الرأسمالیة والمردود البیئى. الطحالب المجهریة الضوئیة هی مصدر حیوی وهام لإنتاج المنتجات المرغوبة والآمنة بیئیاً بما فی ذلک إنتاج الدیزل الحیوی کوقود بیولوجی ومستدام من الجیل الثالث.  کما تمتلک قدرة کبیرة على تحویل ثانی أکسید الکربون فی الغلاف الجوی إلى منتجات ذات قیمة اقتصادیة بما فی ذلک الدهون والبروتینات والکربوهیدرات والفیتامینات ومضادات الأکسدة والعدید من المستقلبات الحیویة النشطة. على الرغم من أن الطحالب هی مصادر حیویة للطاقة المتجددة إلا أنه هناک بعض القیود والتحدیات التی یجب التغلب علیها لتطویر هذه التکنولوجیا من النطاق المعملى إلى النطاق التطبیقی.
لا تزال الجهود البحثیة التی تجمع بین النظریة والتطبیق مطلوبة لتحقیق أقصى استفادة ممکنة لاسیما فیما یتعلق بتصمیم وتصنیع المفاعلات الحیویة للتحفیز الضوئی الذى یمثل تحدیاً ملحوظاً نظراً للعوامل التی یجب مراعاتها عن کثب فیما یتعلق بمتطلبات الإضاءة. لزیادة إنتاجیة الکتلة الحیویة والدهون وتعظیم الطاقة المتولدة على حساب الطاقة المستهلکة.
لذلک،  تناولت هذه الدراسة تصمیم وتقییم أداء مفاعل حیوی أنبوبی لإنتاج طحلب الکلوریلا فلجاریس بهدف تحسین بعض عوامل التشغیل التی تؤثر على أداء النظام. تضمنت الاعتبارات التصمیمیة کل من تصمیم دائرة التحکم فی شدة الضوء ، ونسبة المساحة الضوئیة إلى حجم التشغیل ، والطاقة اللازمة لتشغیل کل من مضخة الهواء ومضخة الخلط للوصول إلى أفضل معاییر للتشغیل تحت مستویات مختلفة لشدة الإضاءة بلغت (6 ، 7 ، 8 و 9 کیلولوکس) وفترات الضوء/الظلام بقیمة (12:12 ، 10:14 ، 8:16 و 6:18) وتم تقییم أداء المفاعل حیوی بأخذ القیاسات التالیة: إنتاجیة الکتلة الحیویة وإنتاجیة الدهون وکفاءة التقاط الکربون وکذلک صافی إنتاج الطاقة (توازن الطاقة). ویعد مقیاس توازن الطاقة لأی نظام تولید طاقة عاملاً بارزًا لتحدید إمکانیة مدى تطبیقه.
أظهرت النتائج التجریبیة أن إنتاجیة الکتلة الحیویة والدهون للطحالب بلغت  1,80 کجم/یوم و 432 جم/یوم بکفاءة إلتقاط للکربون بنسبة 87٪. کما سجلت النتائج المتحصل علیها أن المفاعل الحیوی قادر على إنتاج 4,74 کیلووات أی ما یعادل 4,39 کیلو وات فی الیوم من صافی إنتاج الطاقة عند مستوى إضاءة 8 کیلولوکس خلال فترة الضوء/الظلام بقیمة 18: 6 ساعة.