สาหร่ายขนาดเล็ก : การเพาะเลี้ยงและการนำมาใช้ประโยชน์

Abstract

การสะสมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ ทำให้อุณหภูมิเฉลี่ยในบรรยากาศสูงขึ้น เกิดเป็นภาวะโลกร้อนที่มีผลกระทบไปทั่วโลก โดยประเทศไทยมีปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้นในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาเช่นกัน ซึ่งนอกจากแนวทางในการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 4 วิธี ได้แก่ การดูดซึมทางเคมี การดูดซับโดยตัวกลางของแข็ง การใช้เทคโนโลยีเมมเบรน และการแยกโดยกระบวนการคริโอจีนิค (cryogenic) แล้ว ในปัจจุบันมีอีกทางเลือกหนึ่ง คือ การนำศักยภาพของสาหร่ายขนาดเล็กมาใช้ประโยชน์ในการลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ โดยสาหร่ายขนาดเล็กสามารถดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อใช้ในกระบวนการสังเคราะห์แสง ซึ่งในการใช้ประโยชน์จากสาหร่ายขนาดเล็ก มี 2 รูปแบบ คือ ใช้ผลิตเป็นอาหาร และใช้ในเชิงพาณิชย์ โดยในการเพาะเลี้ยงสาหร่ายขนาดเล็กให้ได้ปริมาณผลผลิตชีวมวลสูง ขึ้นอยู่กับปัจจัย ดังนี้ 1) รูปแบบของการเพาะเลี้ยง ได้แก่ การเพาะเลี้ยงในบ่อเปิด และการเพาะเลี้ยงโดยใช้ถังปฏิกรณ์แบบต่าง ๆ 2) อาหารที่ใช้ในการเพาะเลี้ยง ประกอบด้วย ธาตุอาหารหลัก ได้แก่ คาร์บอน ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส ซัลเฟอร์ โปตัสเซียม และธาตุอาหารอื่น ๆ ได้แก่ เกลือแร่ต่าง ๆ และ 3) แหล่งของคาร์บอน (คาร์บอนไดออกไซด์) มาจากระบบการย่อยสลายแบบไร้อากาศ ก๊าซสังเคราะห์ที่มีขายในเชิงพาณิชย์ หรือก๊าซร้อนจากกระบวนการเผาไหม้เชื้อเพลิง นอกจากนั้น ยังมีปัจจัยอื่นอีก ได้แก่ แสง ค่าความเป็นกรดด่าง อุณหภูมิ ออกซิเจน ค่าสัดส่วนระหว่างไนไตรเจนและฟอสฟอรัส ทั้งนี้ กระบวนการสังเคราะห์แสงของสาหร่ายขนาดเล็ก จะเกิดขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดในช่วงความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ระหว่าง 1-5% (โดยปริมาตร) และในการเพาะเลี้ยงสาหร่ายขนาดเล็ก ควรมีการควบคุมค่าความเป็นกรดด่าง เนื่องจากมีอิทธิพลต่อความหลากหลายของสารอนินทรีย์คาร์บอนในรูปต่างๆ ได้แก่ CO2 และ HCO3 – รวมทั้งอุณหภูมิที่ใช้ในการเพาะเลี้ยง ซึ่งจะมีผลแตกต่างกันไปตามสายพันธุ์ของสาหร่ายขนาดเล็ก ส่วนปริมาณออกซิเจนที่ละลายสะสมอยู่ในอาหารที่ใช้ในการเพาะเลี้ยง หากมีปริมาณสูงเกินไป จะส่งผลต่อการอยู่รอดของสาหร่ายขนาดเล็ก กล่าวโดยสรุป นอกจากสาหร่ายขนาดเล็กจะมีศักยภาพในการลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แล้ว ยังมีศักยภาพในด้านการใช้เป็นพืชพลังงานโดยเฉพาะเพื่อการสกัดผลผลิตน้ำมัน ดังนั้น การใช้ประโยชน์จากสาหร่ายขนาดเล็ก จึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจในอนาคต เพื่อการลดปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และเป็นแหล่งพลังงานทดแทนอีกด้วย

The accumulation of carbon dioxide in the atmosphere causing the rising of average atmospheric temperature resulted in the phenomenon “global warming” affected to the world. The releasing of carbon dioxide data in Thailand also shows the same trends within the decennium. Not only the four typical techniques to remove carbon dioxide such as the chemical absorption., the adsorption by solid adsorbents, the using of membrane technology, and the separation by cryogenic process, nowadays, the utilization of microalgae for removing of carbon dioxide is a talent alternative. Microalgae can absorb carbon dioxide using for photosynthesis. The utilization of microalgae in two aspect is for food producing and commercial purpose. Cultivation of microalgae for mass production depends on prospects such as 1) the culture system; open ponds and various types of photobioreactors 2) the culture media; major nutrients consist of carbon, nitrogen and phosphorus, sulfur, potassium, and minor nutrients including minerals and 3) the source of carbon (carbon dioxide), which comes from anaerobic digestion system, commercial gas or flue gas from the fuels combustion process. Moreover, the other important factors are the light, pH, temperature, oxygen, nitrogen and phosphorus ratio. Nevertheless, the maximum potential for photosynthesis of microalgae occurs in the range of carbon dioxide concentration of 1-5% (v/v) and the pH value should be controlled during microalgae cultivation due to the influencing of the abundance of inorganic carbon in various forms such as CO2 และ HCO3-. In addition, the different culture temperature shows different effect in each microalgae species. For the oxygen amount that always dissolve and accumulate in the culture media, if it is too high, it will affect the survival of microalgae. Thereby, not only the using of microalgae for studying of its potential in terms of carbon dioxide capturing, it also shows the potential as a plant-producing energy especially for oil extraction. Therefore, the utilization of microalgae is interesting for carbon dioxide capture and also alternative energy source in the future.