تاریخچه ریزجلبک ها و اهمیت اقتصادی صنعت ریزجلبکی

مشکلات اقتصادی و فنی مرتبط با کاهش منابع نفتی مستلزم ارزش گذاری و تحقیقات بیشتر روی مواد خام تجدیدپذیر است. اخیراً، ریزجلبک‌ها به‌عنوان غذای جایگزین امیدوارکننده‌ای ظهور کرده‌اند، که این امر به دلیل تنوع زیستی عظیم با مزایای متعدد ریزجلبک ها، فراتر از پتانسیل مواد اولیه کشاورزی معمولی است.

ریزجلبک ها دارای تاریخچه ای باستانی هستند، که ردپایی را در 3.4 میلیارد سال پیش از خود بر جای گذاشتند، یعنی زمانی که فسیل های قدیمی ترین ریزجلبک شناخته شده، متعلق به گروه سیانوباکتری ها در صخره های استرالیای غربی کشف شد. مطالعات نشان می دهند، که ساختار این ریزجلبک ها تاکنون بدون تغییر باقی مانده است و مهم نیست که چقدر ابتدایی هستند، آنها هنوز اشکال پیچیده و ماهرانه سازمان یافته زندگی را نشان می دهند. با این وجود، گزارش‌های دیگر تخمین می‌زنند، که زمان واقعی تکامل سیانوباکتری‌ها نزدیک‌ به 2.7 میلیارد سال پیش است.

از این رو، زیست شناسان تکاملی تخمین می زنند، که جلبک ها می توانند اجداد گیاهان باشند و در طول زمان باعث پیدایش گیاهان دریایی دیگر شدند و در دوران پالئوزوئیک 450 میلیون سال پیش، درست مانند سناریوی حرکت حیوانات از آب به خشکی، جلبک ها نیز به خشکی نقل مکان کردند. با این حال، تکامل گرایان باید برای تکمیل نظریه خود، بر موانع متعددی  از قبیل خطر خشک شدن، تغذیه، تولیدمثل و محافظت در برابر اکسیژن و غیره غلبه کنند، تا این سناریو را با شواهد علمی بیشتر اثبات کنند.

 مانند هر فیتوپلانکتون دیگری، ریزجلبک ها دارای ارزش غذایی بسیار بالایی هستند. اولین کسانی که ریزجلبک سبز آبی را مصرف کردند، آزتک ها و دیگر آمریکایی های مزوآمریکایی بودند، که از این زیست توده به عنوان یک منبع غذایی مهم استفاده کردند. امروزه ریزجلبک هایی مانند کلرلا ولگاریس (chlorella volgaris) و جلبک اسپیرولینا پلاتنسیس (Spirulina platensis) همچنان به عنوان مکمل غذایی مصرف می شوند و علاوه بر این، محصولات آنها برای اهداف مختلفی مانند رنگ های زیستی، داروسازی، خوراک دام، آبزی پروری و لوازم آرایشی استفاده می شوند.

در دو دهه گذشته، تحقیقات در مورد ریزجلبک‌ها، با افزایش کاربردهای ناشی از کاهش ذخایر سوخت‌های فسیلی، افزایش متعاقب قیمت نفت و نگرانی‌های گرمایش جهانی، مسیر جدیدی را آغاز کردند. این مشکلات چشمگیر جهان را مجبور می کند، تا با پیشنهاد مواد اولیه تجدیدپذیر جایگزین و افزایش تحقیقات در مورد سوخت های زیستی نسل سوم، استراتژی های جدید جهانی، برای کاهش دی اکسید کربن پیدا کند.

در این زمینه، ریزجلبک‌ها امروزه به‌عنوان یک منبع انرژی پایدار و امیدوارکننده در نظر گرفته می‌شوند، زیرا ظرفیت آن‌ها برای انباشته کردن مقادیر زیادی لیپید، مناسب برای تولید بیودیزل است، که عملکردی بسیار شبیه به سوخت های فسیلی و نفت دارد. آنها همچنین منبع محصولاتی مانند پروتئین ها، کربوهیدرات ها، رنگدانه ها، ویتامین ها و مواد معدنی هستند.

علاوه بر این، ریزجلبک‌ها نور خورشید را جذب می‌کنند و با تولید تقریباً نیمی از اکسیژن اتمسفر روی زمین و جذب مقادیر زیادی دی اکسید کربن به عنوان خوراک اصلی، فتوسنتز را انجام می‌دهند. بنابراین، رشد آنها در کنار نیروگاه های احتراق به دلیل ظرفیت قابل توجه آنها برای جذب دی اکسید کربن که آنها را به سوخت زیستی بالقوه، غذا، خوراک و اجزای با ارزش افزوده بالقوه تبدیل می کنند، اهمیت زیادی دارد.

ریزجلبک‌ها می‌توانند هم در آب شیرین و هم در آب‌های دریایی و همچنین تقریباً در هر شرایط محیطی روی زمین از زمین‌های یخ‌زده اسکاندیناوی تا خاک‌های گرم بیابانی صحرا رشد کنند. اگر کارخانه‌های تولیدی به صورت هوشمند نصب می‌شدند، ریزجلبک‌ها با زمین‌های کشاورزی رقابت نمی‌کردند، با تولید مواد غذایی تضادی نداشتند و به‌ویژه باعث تخریب جنگل‌ها نمی‌شدند. ریزجلبک ها تنوع زیستی عظیمی را نشان می دهند، که حدود 40000 مورد از آن قبلاً توصیف یا تجزیه و تحلیل شده است.

ریزجلبک ها  را می توان به راحتی با رژیم غذایی ارزان قیمت کشت کرد و آن ها در مقایسه با محصولات انرژی زای خاکی و تولید زیست توده بالا، سرعت رشد سریع تری دارند. با این حال، در حال حاضر هزینه تولید و فرآوری ریزجلبک ها به ویژه ریزجلبک کلرلا ولگاریس، برای رقابت در بازار بسیار بالا است. در واقع، این مشکل عمده ای است، که امروزه صنعت ریز جلبکی با آن مواجه است، اما باید اذعان داشت که در دهه گذشته پیشرفت های زیادی حاصل شده است و انتظار می رود که در آینده نزدیک، صنعت ریز جلبکی در سطوح مختلف بازار  به شدت رقابتی گردد. ارزش های قابل توجه ریزجلبک ها، زمینه را برای تحقیقات بیشتر برای کاربردهای بسیار مهمی در آینده فراهم می کند، بنابراین ریزجلبک ها به عنوان یک نامزد قوی برای شکوفایی صنعت زیستی آینده معرفی می شوند.

ریزجلبک ها علاوه بر نقش بسیار مهمی که در تغذیه انسان دارند، در صنایع دیگری ازجمله صنایع آرایشی و بهداشتی، دارویی و مکمل، تولید خوراک دام و طیور، تولید کودهای زیستی و مهمتر از آن تصفیه آب و فاضلاب و تولید سوخت های زیستی کاربرد دارند. بررسی های موجود تاکنون بر ارزیابی ریز جلبک ها به عنوان منبع مهم لیپیدها برای تولید سوخت زیستی تمرکز کرده اند و همچنین فرآیندهای مختلف تولید و تکنیک های برداشت را با جزئیات توضیح داده اند.

مفهوم پالایشگاه زیستی:

مفهوم پالایشگاه زیستی از مفهوم پالایشگاه نفت الهام گرفته است. پالایشگاه زیستی پلتفرمی است، که فرآیندی را برای استخراج جداگانه اجزای زیست توده، برای تولید چندین محصول ادغام می کند، و بنابراین یک کارخانه زیستی از اجزای مختلف موجود در زیست توده برای بهبود ارزش افزوده حاصل از هر جزء و همچنین تولید انبوه آن است، که سودآوری را به حداکثر می رساند و محیط زیست را حفظ می کند. از این رو، ریزجلبک کلرلا ولگاریس با تمام پتانسیل و غنای خود از پروتئین، کربوهیدرات، لیپید، رنگدانه، مواد معدنی و ویتامین‌هایی که قبلاً توضیح داده شد، شایسته است که کاملاً خالص سازی شود (شکل زیر) بدون اینکه یکپارچگی تمام اجزای مورد علاقه در فرآیند پایین دستی را فراموش کنیم و هر واحد عملیاتی باید مرحله بعدی را در نظر گرفته و حفظ کند.