藻類燃料 – HiSoUR 芸術文化美術歴史

藻類燃料、藻類バイオ燃料、または藻類油は、エネルギー豊富な油の源として藻類を使用する液体化石燃料の代替品です。また、藻類燃料は、トウモロコシやサトウキビなどの一般的に知られているバイオ燃料源の代替品です。いくつかの企業と政府機関は、資本コストと運転コストを削減し、藻類の燃料生産を商業的に実行可能にするための資金を提供している。化石燃料と同様に、藻類燃料は燃焼時にCO2を放出しますが、化石燃料とは異なり、藻類燃料やその他のバイオ燃料は、藻類や植物が育ったときに光合成によって大気から最近除去されたCO2のみを放出します。エネルギー危機と世界の食糧危機は、農業に適さない土地を使ってバイオディーゼルや他のバイオ燃料を作るための養殖（藻類）への関心を喚起した。藻類燃料の魅力的な特徴は、淡水資源への影響を最小限にして生育でき、食塩水および廃水を使用して生産でき、引火点が高く、生分解性であり、こぼれた場合には環境に対して比較的無害であることである。藻類は、第2世代のバイオ燃料作物よりも、資本コストと運営コストが高いため、単位面積当たりのコストがより高くなりますが、単位面積あたりの燃料消費量は10倍から100倍になると言われています。米国エネルギー省は、藻類燃料が米国のすべての石油燃料を置き換えた場合、米国地図の0.42％にすぎない15,000平方マイル（39,000 km2）を必要とすると推定しています。メイン州。これは、2000年に米国で収穫されたトウモロコシの面積の1/7以下である。

藻類バイオマス機関（Algal Biomass Organization）の長は、藻類燃料は、2018年に生産税額控除が付与されれば、石油価格と同等の価格に達する可能性があると述べている。しかし、エクソンモービルの会長兼CEOのレックスティラーソン氏は、2009年にJ. Craig VenterのSynthetic Genomicsとのジョイントベンチャーでの開発に10年間で6億ドルを費やすことを約束した後、エクソンは4年後に取り戻した藻類の燃料が商業的生存率から25年以上離れていることを「おそらくさらに」認識したときに、一方、Solazyme、Sapphire Energy、Algenolなどは、それぞれ2012年と2013年、2015年に藻類バイオ燃料の商業販売を開始しました。 2017年までに、ほとんどの努力は放棄されたか、または他のアプリケーションに変更されました。

歴史
1942年、HarderとVon Witschは微細藻類を食品や燃料の脂質の源として栽培することを提案した最初の人でした。第二次世界大戦に続いて、より大きいスケール、特にクロレラ属の種の微細藻類を育てるための技術と工学システムの栽培に関する米国、ドイツ、日本、イギリス、イスラエルの研究が始まった。一方、HG Aachは、Chlorella pyrenoidosaが窒素飢餓により誘導され、その乾燥重量の70％を脂質として蓄積することができることを示した。代替輸送燃料の必要性は第二次世界大戦後に減少していたため、今回の研究は藻類を食糧源として、場合によっては排水処理のために重点的に取り組んでいます。

1970年代の石油禁輸と原油価格高騰の間に、バイオ燃料への藻類の応用への関心が再燃し、1978年に米国エネルギー省が水生種プログラムを開始した。水生種プログラムは、18年間で2500万ドルを目標石油由来の燃料と価格競争力のある藻類からの液体輸送燃料の開発この研究プログラムは、低コストであるが温度変動や生物学的侵襲のような環境擾乱の影響を受けやすい屋外野外池の微細藻類の栽培に焦点を当てている。 3,000羽の藻類が全国から集められ、高い生産性、脂質含量、耐熱性などの望ましい特性についてスクリーニングされ、最も有望な菌株は、Golden Energy社のSERI（Solar Energy Research Institute）のSERI微細藻類コレクションに含まれていたコロラド州とその後の研究に使用されます。プログラムの最も重要な発見の中には、急速な成長と高脂質生産は、前者が高栄養素を必要とし、後者が低栄養素を必要とするため、「相互に排他的」であった。最後の報告は、藻類株のこのおよび他の自然の限界を克服するためには遺伝子工学が必要であり、理想種は場所および季節によって異なる可能性があることを示唆した。屋外池の燃料用藻類の大規模生産が実現可能であることは成功裏に実証されたが、1990年代に原油価格が下落したため、石油と競合するコストでプログラムを実行できなかった。最良の場合であっても、抽出されていない藻類の原油は1バレルあたり59〜186ドルの費用がかかり、1995年の石油は1バレル当たり20ドル以下だったと推計された。したがって、1996年の予算措置の下で水産種プログラムは放棄された。

藻類バイオ燃料研究への他の貢献は、藻類培養の様々な応用に焦点を当てたプロジェクトから間接的に得られている。例えば、1990年代には、地球のための革新技術研究所（RITE）が微細藻類を用いてCO2を固定するシステムの開発を目的とした研究プログラムを実施した。目標はエネルギー生産ではありませんでしたが、RITEの研究では、藻類のバイオ燃料研究にとって重要な開発品であるCO2源として、発電所からの煙道ガスを使用して藻類を育てることができました。藻類から水素ガス、メタン、エタノールを採取することに焦点を当てた他の研究は、栄養補助食品や医薬品化合物と同様に、藻類のバイオ燃料生産に関する研究にも役立っています。

1996年に水生生物種子プログラムが解体された後、藻類のバイオ燃料研究が相対的に遅れた。それでも、エネルギー省、国防総省、科学財団、農業省、国立研究所、国家資金、民間資金、その他の国々によって、様々なプロジェクトが米国で資金提供されました。最近では、2000年代の原油価格の高騰が藻類バイオ燃料への関心の復活を促し、米国連邦政府の資金調達が増加し、オーストラリア、ニュージーランド、ヨーロッパ、中東、およびその他の地域で多数の研究プロジェクトが資金提供されている。民間企業の波が参入しました（「企業」参照）。 2012年11月、SolazymeとPropel Fuelsは藻類由来燃料の小売販売を開始し、2013年3月、Sapphire EnergyはTesoroに藻類バイオ燃料の商業販売を開始しました。

食物サプリメント
藻類油は、モノ不飽和脂肪酸および多価不飽和脂肪酸、特にEPAおよびDHAを含有するので、食品中の脂肪酸補給源として使用される。そのDHA含量は、サケを基にした魚油のそれとほぼ同等です。

燃料
藻類は、使用される技術および細胞の一部に応じて、様々なタイプの燃料に変換することができる。藻類バイオマスの脂質または油性部分は、他の植物油に使用されているのと同様の方法で抽出し、バイオディーゼルに転化することができ、石油系燃料の代替品に転用することができます。あるいは、または脂質抽出に続いて、藻類の炭水化物含量をバイオエタノールまたはブタノール燃料に発酵させることができる。

バイオディーゼル
バイオディーゼルは、動物または植物の脂質（油脂）に由来するディーゼル燃料です。いくつかの種の藻類は、乾燥重量の60％以上を油の形で産生できることが研究によって示されている。細胞は水懸濁液中で増殖するので、水、CO2および溶存栄養素へのより効率的な接近が可能であり、微細藻類は、高率藻類池または光バイオリアクターのいずれかで大量のバイオマスおよび使用可能な油を生成することができる。このオイルは、その後、自動車に使用するために販売することができるバイオディーゼルに変えることができる。微細藻類の地方生産とバイオ燃料への加工は、農村地域に経済的利益をもたらします。

彼らは、葉、茎、または根のためのセルロースのような構造化合物を生産する必要がなく、豊富な栄養培地中に浮遊することができるので、微細藻類は地上作物よりも速い成長速度を有することができる。また、彼らは、バイオマスのずっと高い部分を従来の作物よりも油に変換することができます（例えば、60％対大豆2〜3％）。藻類からの油の単位面積当たりの収量は、脂質含量に応じて、58,700〜136,900L / ha /年であると推定され、これは次の最も高い収穫作物である油ヤシの5〜950L / ha /年。

米国エネルギー省の水産種プログラム（Aquatic Species Program）、1978-1996は微細藻類からのバイオディーゼルに焦点を当てています。バイオディーゼルは、現在の世界のディーゼル使用に代わる十分な燃料を生産する唯一の実行可能な方法である可能性があるとの最終報告が提案された。藻類由来のバイオディーゼル燃料が従来のディーゼル燃料の年間生産量（年間11億トン）に取って代わるとすれば、5730万ヘクタールの土地が必要となり、これは他のバイオ燃料に比べて非常に有利であろう。

バイオブタノール
ブタノールは、太陽光発電のバイオリファイナリーのみを使用して、藻類または珪藻から作ることができる。この燃料のエネルギー密度はガソリンよりも10％少なく、エタノールまたはメタノールのエネルギー密度よりも大きい。ほとんどのガソリンエンジンでは、ガソリンの代わりにブタノールを使用することができます。いくつかの試験では、ブタノールの消費量はガソリンと似ており、ガソリンとブレンドすると、エタノールやE85よりも優れた性能と耐食性が得られます。

藻類の油の抽出から残った緑の廃棄物は、ブタノールの製造に使用することができます。さらに、大藻類（海藻）は、クロストリジウム属細菌によってブタノールおよび他の溶媒に発酵され得ることが示されている。

バイオガソリン
バイオガソリンは、バイオマスから製造されるガソリンである。伝統的に製造されたガソリンと同様に、それは1分子当たり6（ヘキサン）と12（ドデカン）の炭素原子を含み、内燃機関に使用することができる。

メタン
天然ガスの主成分であるメタンは、ガス化、熱分解および嫌気性消化などの様々な方法で藻類から製造することができる。ガス化および熱分解法では、高温および高圧下でメタンが抽出される。嫌気性消化は、藻類を単純な成分に分解し、酸性細菌のような微生物を用いて脂肪酸に変換した後、固体粒子を除去し、最後にメタン生成細菌を添加してメタンを含む混合ガスを放出させる直接的な方法です。多くの研究が、微細藻類由来のバイオマスを嫌気性消化によってバイオガスに変換できることを首尾よく示している。したがって、微細藻類の栽培作業の全体的なエネルギー収支を改善するために、嫌気性消化によって廃棄物バイオマスに含まれるエネルギーをメタンに回収して発電することが提案されている。

エタノール
メキシコのSonoraのPuerto LibertadにあるBioFieldsによって市販されているAlgenolシステムは、海水と産業排ガスを利用してエタノールを生産しています。ポルフィリジウム・クエンテウム（Porphyridium cruentum）は、多量の炭水化物を蓄積する能力のために、エタノール生産に潜在的に適していることも示されている。

グリーンディーゼル
藻類は、分子をディーゼルエンジンで使用されるより短い炭化水素鎖に分解する水素化精製プロセスを通じて、「グリーンディーゼル」（再生可能ディーゼル、水素化処理植物油または水素由来再生可能ディーゼルとしても知られる）を製造するために使用することができる。それは、石油系ディーゼルと同じ化学的性質を有し、それは、新しいエンジン、パイプライン、またはインフラストラクチャを必要としないことを意味する。それはまだ石油と競争するコストで生産されていません。水素化処理は、現在、脱カルボキシル化/脱カルボニル化を介して燃料様の炭化水素を生成するための最も一般的な経路であるが、水素化処理よりも多くの重要な利点を提供する代替プロセスが存在する。これに関して、クロッカー（Crocker）らの研究は、およびLercher et al。特に注目に値する。石油精製では、脱炭酸による再生可能な燃料の触媒転化が研究されている。酸素が原油中に0.5％程度のかなり低いレベルで存在するので、石油精製における脱酸素化はそれほど重要ではなく、酸素化水素化水素処理のために特別に配合された触媒もない。従って、藻類油プロセスの水素化脱酸素化を経済的に実行可能にするための重要な技術課題の1つは、有効な触媒の研究および開発に関連する。

ジェット燃料
バイオ燃料として藻類を使用する試みは、藻類をジェットバイオ燃料の妥当な源とする証拠はほとんどないが、2008年には早くもLufthansaとVirgin Airlinesによって実施された。 2015年までに、藻類からの脂肪酸メチルエステルおよびアルケノンの培養、Isochrysisは、可能性のあるジェットバイオ燃料原料として研究中であった。

2017年現在では、藻類からのジェット燃料の生産はほとんど進展しておらず、2050年までに藻類からの燃料需要の3〜5％しか提供できないと予測されている。さらに、21世紀初頭に形成された藻類企業藻類のバイオ燃料産業は、化粧品、動物飼料、または特殊石油製品などの他の商品に向けた事業開発を閉鎖または変更した。

種
油の大量生産のための藻類の研究は、海藻のような大型藻類とは対照的に、微細藻類（珪藻および藍藻類を含む、直径0.4mm未満の光合成能力のある生物）に主に焦点を当てている。微細藻類の選好は、構造が複雑でなく、成長速度が速く、油分含有量が高い（いくつかの種では）ために生じています。しかし、おそらくこの資源の高い利用可能性に起因してバイオ燃料に海藻を使用する研究が行われている。

2012年現在、世界中の各地の研究者が、大量の石油生産者としての適性について以下の種を調査し始めています。

ボトリコッカス・ブラニ
クロレラ
Dunaliella tertiolecta
グラクラリア
Pleurochrysis carterae（CCMP647とも呼ばれる）。
Sargassum、Gracilariaの10倍の出力量。

藻類の各株が生産する油の量は大きく異なります。以下の微細藻類およびそれらの様々な油の収量に注意してください：

Ankistrodesmus TR-87：乾燥重量の28〜40％
Botryococcus braunii：29-75％dw
クロレラ属：29％dw
クロレラ原虫（独立栄養性/従属栄養性）：15-55％dw
Crypthecodinium cohnii：20％dw
Cyclotella DI- 35：42％dw
Dunaliella tertiolecta：36-42％dw
ハンツシアDI-160：66％dw
ナンノクロリス：31（6-63）％dw
Nannochloropsis：46（31-68）％dw
Nannochloropsisおよびバイオ燃料
Neochloris oleoabundans：35-54％dw
Nitzschia TR-114：28-50％dw
Phaeodactylum tricornutum：31％dw
Scenedesmus TR-84：45％dw
シゾキトリウム50-77％dw
Stichococcus：33（9-59）％dw
Tetraselmis suecica：15-32％dw
Thalassiosira pseudonana：（21-31）％dw

また、成長速度が速いため、Ulvaは、亜熱帯地域での使用に適した閉サイクル発電システムであるSOFTサイクル（SOFTはSolar Oxygen Fuel Turbine）の燃料として調査されています地域。

他の種としては、クロストリジウム・サッカロペルブチルアセトニウム、サルガッサム、グラシラリア、

栄養素と成長インプット
光は、それが最も制限的な要因であるため、藻類が主に成長のために必要とするものです。多くの企業が人工光を提供するためのシステムと技術を開発するために投資しています。その1つは、Helix BioReactorTMを開発したOriginOilで、低エネルギーの光を回転する垂直軸がらせん状に配置されています。水温はまた、藻類の代謝および生殖率に影響する。水温が低くなるとほとんどの藻類は低率で生長するが、放牧生物が存在しないために藻類のコミュニティのバイオマスが大きくなる可能性がある。水流速度の適度な増加はまた、養分吸収速度および境界層拡散が現在の速度と共に増加するため、藻類の成長速度に影響を及ぼし得る。

光と水以外にも、燐、窒素、特定の微量栄養素は藻類の繁殖に有用かつ必須です。窒素とリンは、藻類の生産性に必要な2つの最も重要な栄養素ですが、炭素やシリカなどの他の栄養素がさらに必要です。必要な栄養素のうち、リンは多くの代謝過程で使用されるため、最も必須なものの1つです。微細藻類D.teriodlectaを分析して、どの栄養素がその成長に最も影響するかを調べた。（P）、鉄（Fe）、コバルト（Co）、亜鉛（Zn）、マンガン（Mn）、モリブデン（Mo）、マグネシウム（Mg）、カルシウム（Ca）、シリコン（Si） S）濃度は、誘導結合プラズマ（ICP）分析を用いて毎日測定した。測定されるこれらの要素の中で、リンは培養の過程で84％の減少で最も劇的な減少をもたらした。この結果は、リンがリン酸の形で、代謝のために全ての生物によって多量に必要とされることを示している。

大部分の藻類を繁殖させるために広範囲に使用されている2つの濃縮培地、Walne培地およびGuillardのF / 2培地がある。これらの市販の栄養溶液は、藻類を成長させるのに必要なすべての栄養素を調製するための時間を短縮することができる。しかし、その生成過程が複雑でコストが高いため、大規模な培養操作には使用されない。したがって、藻類の大量生産に使用される濃縮培地は、実験室レベルの肥料ではなく、農業用の肥料で最も重要な栄養素のみを含む。

栽培
藻類は食糧作物よりもはるかに速く成長し、菜種、ヤシ、大豆、ジャトロファなどの従来の作物よりも単位面積当たり数百倍の油を生産することができます。藻類の収穫サイクルは1〜10日であるため、栽培は非常に短期間で数回の収穫が可能で、毎年の作物とは異なる戦略です。さらに、藻類は、乾燥地や過剰な塩分土壌の土地を含む陸生作物に適さない土地で栽培することができ、農業との競争を最小限に抑えることができます。藻類の栽培に関するほとんどの研究は、清潔であるが高価なフォトバイオリアクター、または維持するのが安いが汚染されやすいオープンポンドで藻類を育てることに焦点を当てている。

閉ループシステム
藻類を大量に栽培するために必要な設備や構造がないため、バイオ燃料生産のための藻類の大量生産が禁止されています。既存の農業プロセスとハードウェアを最大限に使用することが目標です。

閉鎖系（外気に曝されていない）は、空気によって吹き込まれる他の生物による汚染の問題を回避する。閉じたシステムの問題は、滅菌CO2の安価な供給源を見つけることです。いくつかの実験者は、煙突からのCO2が藻類の成長に適していることを発見しました。経済の理由から、一部の専門家は、廃熱を利用して汚染を吸収することができるコージェネレーションの一環として、バイオ燃料の藻類養殖が行われなければならないと考えている。

フォトバイオリアクター
バイオ燃料の供給源として藻類を追求するほとんどの企業は、日光にさらされるプラスチックやホウケイ酸ガラス管（「バイオリアクター」と呼ばれる）（いわゆる光バイオリアクターまたはPBR）を介して栄養豊富な水を送り出しています。

PBRを稼働させることは、オープンポンドを使用するよりもコストがかかりますが、より高いレベルの制御と生産性を提供する可能性があります。さらに、フォトバイオリアクターは、池や他の方法よりもはるかに容易に閉ループコージェネレーションシステムに組み込むことができます。

オープンポンド
オープンポンドシステムは、単純な池で構成されており、多くの場合、パドルホイールによって混合されます。これらのシステムは、閉ループフォトバイオリアクターシステムと比較して、電力要件、運用コスト、および資本コストが低い。高価値藻類製品のほぼすべての商業藻類生産者はオープンポンドシステムを利用している。

ターフスクラバー
藻類スクラバーは、藻類の芝生を使用して水から栄養素および汚染物質を洗浄するために主に設計されたシステムです。 ATSは、川や自然の水源から栄養豊富な水を取り込み、傾斜した表面に脈打つことによって、天然サンゴ礁の藻類の芝生を模倣します。この表面は、天然に存在する藻類の胞子が沈降し、表面に定着することを可能にする粗いプラスチック膜またはスクリーンで覆われている。藻類が確立されると、5〜15日ごとに収穫することができ、1ヘクタールあたり18メートルトンの藻類バイオマスを年間生産することができる。単一の高収量の藻類に主に焦点を絞った他の方法とは対照的に、この方法は天然に存在する藻類の多種培養に焦点を当てている。このように、ATSシステムにおける藻類の脂質含量は通常より低く、エタノール、メタン、またはブタノールなどの発酵燃料製品により適している。逆に、収穫された藻類は、バイオディーゼル、ガソリン、およびジェット燃料生産を可能にする水熱液化プロセスで処理することができた。

他のシステムよりもATSの3つの大きな利点があります。第1の利点は、オープンポンドシステムよりも高い生産性が証明されていることです。第2は、運転コストおよび燃料生産コストの低下である。三つ目は、自然界に存在する藻類に依存することによる汚染の問題の排除である。 ATSシステムにおけるエネルギー生産の予測コストは、$ 3.50 / kgの光バイオリアクターと比較して、0.75 / kgである。さらに、ATSの主な目的は栄養素と汚染物質を水から取り除くことであり、これらのコストは他の栄養素除去方法よりも低いことが示されているため、これは栄養素除去のためのこの技術の使用を奨励するかもしれない。バイオ燃料生産を付加的なメリットとしている。

燃料生産
藻類を収穫した後、バイオマスは、典型的には、一連の段階で処理され、種および所望の生成物に基づいて異なり得る。これは研究の活発な分野であり、この技術のボトルネックでもあります。抽出コストは得られるコストよりも高くなります。解決策の1つは、フィルターフィーダーを使用してそれらを「食べる」ことです。改善された動物は、食品と燃料の両方を提供することができる。藻類を抽出する別の方法は、特定の種類の真菌で藻類を育てることである。これにより、容易に抽出できる藻類の生物凝集が起こる。

脱水
しばしば、藻類を脱水し、次いで、ヘキサンなどの溶媒を用いて、乾燥した物質からトリグリセリドのような高エネルギーの化合物を抽出する。次いで、抽出された化合物は、標準的な工業的手順を用いて燃料に加工することができる。例えば、抽出されたトリグリセリドをメタノールと反応させてエステル交換反応によりバイオディーゼルを生成する。各種の脂肪酸の独特の組成は、結果として生じるバイオディーゼルの品質に影響を及ぼし、従って原料用の藻類種を選択する際に考慮する必要がある。

水熱液化
水熱液化と呼ばれる代替アプローチでは、湿った藻類を350℃（662°F）と3000ポンド/平方インチ（21,000kPa）の高温高圧に連続的に処理するプロセスを採用しています。

製品には原油が含まれています。原油は、1つまたは複数のアップグレードプロセスを使用して航空燃料、ガソリン、またはディーゼル燃料にさらに精製することができます。試験プロセスは、藻類の炭素の50〜70％を燃料に変換した。その他の排出量には、清浄な水、燃料ガス、窒素、リン、カリウムなどの栄養素が含まれます。

栄養素
窒素（N）、リン（P）、カリウム（K）などの栄養素は、植物の成長にとって重要であり、肥料の必須部分です。シリカと鉄は、いくつかの微量元素と同様に、重要な海洋栄養素とみなされる可能性があります。

二酸化炭素
藻類栽培システムを通じたCO2のバブリングは、生産性と収量を大幅に増加させる可能性があります（飽和点まで）。典型的には、生産される藻類バイオマス（乾燥）1トン当たり約1.8トンのCO2が利用されるが、これは藻類種によって異なる。英国のPerthshireにあるGlenturret蒸留所 – The Famous Grouse Whiskyの本拠地 – マイクロ藻バイオリアクターを通したウイスキー蒸留中にCO2を浸出させます。微細藻類の各トンは2トンのCO2を吸収する。プロジェクトを運営しているScottish Bioenergyは、微細藻類を高価値のタンパク質豊富な漁業用食品として販売しています。将来、彼らは嫌気性消化を通じて再生可能エネルギーを生産するために藻類残留物を使用する。

窒素
窒素は、藻類の成長に利用できる貴重な基質である。窒素の様々な供給源は、藻類の栄養素として、様々な容量で使用することができる。成長したバイオマスの量に関して、硝酸塩が窒素の好ましい供給源であることが判明した。尿素は容易に利用できる供給源であり、匹敵する結果を示し、藻類の大規模培養における窒素源の経済的な代用品となっている。窒素の少ない培地と比較して増殖の明らかな増加にもかかわらず、窒素レベルの変化は藻類細胞内の脂質含量に影響することが示されている。 1つの研究では、72時間の窒素枯渇により、（細胞あたりで）総脂肪酸含有量が2.4倍増加した。最初の培養と比較すると、全脂肪酸の65％が油体中のトリアシルグリセリドにエステル化され、これは藻類細胞が脂肪酸の新規合成を利用したことを示している。適切な細胞分裂時間を維持しながら、藻類細胞の脂質含量が十分に高いことが不可欠であるため、両者を最大にするパラメータが検討されている。

排水
可能な栄養源は、下水道、農業、または氾濫原の流出、現在のすべての主要な汚染物質および健康リスクの処理からの廃水です。しかし、この廃水は藻類を直接給餌することができず、嫌気性消化によって細菌によって最初に処理されなければならない。もし廃水が藻類に達する前に処理されなければ、それは反応器中の藻類を汚染し、少なくとも少なくとも所望の藻類の菌株を殺すであろう。バイオガス施設では、有機廃棄物はしばしば二酸化炭素、メタン、有機肥料の混合物に変換されます。消化器から出る有機肥料は液体で、藻類の生育にはほぼ適していますが、まず浄化して滅菌する必要があります。

淡水の代わりに排水と海水を利用することは、淡水資源の絶え間ない枯渇のために強く提唱されている。しかし、廃水中の重金属、微量金属、およびその他の汚染物質は、細胞が脂質を生合成的に生産する能力を低下させる可能性があり、細胞の機械における様々な他の作用にも影響を及ぼす。海水についても同様ですが、汚染物質はさまざまな濃度で見られます。このように、農業用肥料が栄養素の好ましい供給源であるが、特にこれらの金属の影響を受け易い藻類の重金属については重金属が問題である。オープンポンドシステムでは、高濃度の重金属を扱うことができる藻類の系統の使用は、他の生物がこれらの系に侵入するのを防ぐことができる。いくつかの例では、藻類の系統が比較的短期間で産業排水からニッケルおよび亜鉛の90％以上を除去できることが示されている。

環境への影響
トウモロコシや大豆などの陸生ベースのバイオ燃料作物と比較して、微細藻類の生産は、他のすべての油糧作物よりも微細藻類からの高い油生産性のために、土地面積がはるかに少なくなります。藻類は、通常の作物にとって無用で、保全価値の低い周辺地域で栽培することもでき、農業や飲用には役に立たない塩水帯の水を使用することもできます。藻類は、袋や浮遊式スクリーンで海洋の表面に生育することもできます。したがって、微細藻類は、適切な食糧や水の供給や生物多様性の保全にほとんど影響を与えずにクリーンなエネルギー源を提供することができます。藻類の栽培はまた、殺虫剤または除草剤の外部補助金を必要とせず、関連する農薬廃棄物ストリームの発生のリスクを除去する。さらに、藻類バイオ燃料は、毒性がはるかに少なく、石油系燃料よりはるかに容易に分解する。しかし、可燃性燃料の可燃性の性質のために、発火または流出した場合、列車の脱線またはパイプラインの漏れの場合に起こる可能性がある環境災害の可能性がある。このハザードは化石燃料に比べて藻類バイオ燃料がはるかに局在化した形で生産され、全体的に毒性が低いために減少するが、それでもなおハザードは存在する。したがって、藻類バイオ燃料は、輸送および使用の際に石油燃料と同様の方法で処理しなければならず、常に十分な安全対策が講じられている必要があります。

研究では、化石燃料をバイオ燃料などの再生可能エネルギー源に置き換えると、CO2排出量を最大80％削減することができるとの結論が出ました。藻類ベースのシステムは、太陽光が利用可能なときに発電所から放出されるCO2の約80％を捕捉することができる。このCO2は後で燃料が燃焼したときに大気中に放出されるが、このCO2は大気中に入っていただろう。したがって、CO2総排出量を削減する可能性は、化石燃料からのCO2排出を防止することにある。さらに、ディーゼルや石油のような燃料に比べて、バイオ燃料の他の供給源と比較しても、藻類バイオ燃料の生産と燃焼は硫黄酸化物や亜酸化窒素を生成せず、一酸化炭素、未燃炭化水素、他の有害な汚染物質の排出。バイオ燃料生産の陸上プラントには現在のエネルギー要件を満たす生産能力がないため、化石燃料の完全な代替にアプローチする唯一の選択肢の1つである可能性があります。

微細藻類の生産には、生理食塩水廃棄物または廃CO2流をエネルギー源として使用する能力も含まれる。これは、副産物としてクリーンな水を生成することができる一方で、廃水処理と併せてバイオ燃料を生産する新しい戦略を開く。微細藻類バイオリアクターで使用する場合、収穫された微細藻類は、表面や地下水に直接排出されるであろう廃水流から吸収される重大な量の有機化合物および重金属汚染物質を捕捉します。さらに、このプロセスはまた、本質的ではあるが希少な元素である廃棄物からのリンの回収を可能にする – その埋蔵量は過去50年間に枯渇したと推定される。別の可能性は、藻類芝スクラバー（ATS）として知られているシステムにおいて、非点源汚染を浄化するための藻類生産システムの使用である。これは、富栄養化の影響を受けた河川やその他の大規模な水域の窒素やリン濃度を低下させることが実証されており、1日当たり1億1000万リットルの水を処理できるシステムが建設されています。 ATSはまた、上述の廃水などの点源汚染の処理、または家畜排水の処理に使用することもできる。