أصبحت إيرينا أدارتشينكو المتحدثة الرئيسية في الندوة، وهي طالبة الدراسات العليا في معهد البيئة لجامعة الصداقة. قدمت تقريرًا بعنوان «Innovative Tools for Bioeconomy: the case of microalgae production».

صناعة المنتجات

تعد الطحالب الدقيقة مصدرًا للموارد الحيوية القيمة: البروتينات والدهون والكربوهيدرات والفيتامينات وغيرها من المواد المفيدة. ومع ذلك، فإن الحصول عليها هو عملية متعددة المراحل.

أولاً، تتم زراعة الطحالب الدقيقة في ظروف خاضعة للرقابة، سواء في برك مفتوحة أو مفاعلات حيوية ضوئية مغلقة أو مخمرات. يتم بعد ذلك جمع الكتلة الحيوية المزروعة بهذه الطريقة وتجفيفها. ولفرز محتويات الخلايا، يجب تدمير جدرانهاا. ولهاذا الغرض تستخدم الطرق الميكانيكية والكيميائية والإنزيمية. بعد ذلك تأتي عملية الاستخلاص، والتي تستخدم فيها المذيبات العضوية والقلويات والأحماض والإنزيمات لاستخراج مواد محددة. يتم فصل المستخلصات الناتجة وتنقيتها لعزل المنتجات المستهدفة.

على سبيل المثال، يجري استخلاص البروتينات عالية النقاء باستخدام الاستخلاص القلوي أو التحلل الإنزيمي، ويتم استخلاص الأحماض الدهنية أوميغا 3 عن طريق الاستخلاص الدهني بالمذيبات العضوية والفصل اللاحق. ويطلب استخلاص الفيتامينات والأصباغ الطبيعية استخدام مذيبات خاصة. يتم استخلاص مضادات الأكسدة والمواد الخاصةالأخرى بالمذيبات والكروماتوغرافيا.

مجالات الاستخدام

يمكن استعمال البروتينات والدهون والكربوهيدرات التي يتم الحصول عليها من الطحالب الدقيقة في الصناعة الغذائية. على سبيل المثال، كمضافات ومكونات للأغذية الوظيفية وأعلاف الأحياء المائية. وتستخدم الفيتامينات والأصباغ ومضادات الأكسدة وغيرها من المركبات النشطة بيولوجيًا - في الأدوية ومستحضرات التجميل والمواد المضافة إلى المواد الغذائية. أما صناعة الطاقة فيمكن استخدام الدهون لإنتاج الديزل الحيوي واستخدام الكربوهيدرات لإنتاج الإيثانول الحيوي. وتعتبر الكتلة الحيوية للطحالب الدقيقة سمادًا حيويًا في القطاع الزراعي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن الالتجاء إلى استعمال الطحالب الدقيقة لتنقية مياه الصرف الصحي وفي إنتاج البلاستيك القابل للتحلل الحيوي.

ولاستخدام الطحالب الدقيقة في الاقتصاد الحيوي عدة أسباب:

1. تتمتع الطحالب بمعدل نمو مرتفع، مما يسمح بالحصول على الكتلة الحيوية بكميات كبيرة في وقت قصير.
2. لا تحتل مكان الأراضي الصالحة للزراعة، حيث تزرع في بيئة خاصة.
3. إنها قادرة على امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي، مما يقلل من تأثير الاحتباس الحراري.
4. يمكن استخدامها في المعالجة البيولوجية وتنظيف مياه الصرف الصحي والمناطق الملوثة.
5. هناك أنواع للطحالب الدقيقة، ولكل منها بتركيبة فريدة، وهذا يوفر الفرصة للحصول على مجموعة واسعة من المنتجات.

تزود الطحالب الدقيقة السكان بالبروتينات والعناصر الغذائية الدقيقة، مما يحل قضية الأمن الغذائي العالمية. كما أنها تلعب دورًا مهمًا في ضمان أمن الطاقة. إنها تتيح مصادر متجددة للوقود الحيوي، مما يقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري. ولكن تعود آفاق استخدام الطحالب الدقيقة إلى تطوير تقنيات جديدة للزراعة والمعالجة وتوسيع نطاق الإنتاج. وفي المستقبل نتوقع ظهور المنتجات الحيوية الجديدة على أساس الطحالب الدقيقة، فضلاً عن توسيع نطاق استخدامها في مختلف القطاعات.

تقنيات زراعة الطحالب الدقيقة

هناك عدة تقنيات لزراعة الطحالب الدقيقة:

• تعتبر البرك المفتوحة الخيار الأكثر اقتصادا، على الرغم من أنها لا تضمن السيطرة الكاملة على ظروف النمو.
• توفر المفاعلات الحيوية الضوئية المغلقة ظروفًا أكثر تحكمًا وإنتاجية عالية ونقاءً للكتلة الحيوية، ولكن تكلفتها أعلى بكثير.
• تجمع الأنظمة الهجينة بين عناصر البرك المفتوحة والمفاعلات الحيوية الضوئية المغلقة لتحسين عملية الإنتاج.
• المخمرات، التي تستخدم لزراعة أنواع معينة من الطحالب الدقيقة في الظلام باستخدام ركيزة عضوية.

ويرتبط تطبيق هذه التقنيات في الإنتاج بعدد من المشاكل والتحديات. وبالتالي، بسبب ارتفاع تكاليف الإنتاج، هناك حاجة إلى استثمارات كبيرة في المعدات والبنية التحتية. إن انخفاض إنتاجية بعض السلالات وتقنيات المعالجة يتطلب المزيد من التحسين والتوسع. وتتطلب عمليات الزراعة والمعالجة الكثير من الطاقة، لذا فمن الضروري البحث عن طرق أكثر كفاءة وصديقة للبيئة. إن خطر تغذية المسطحات المائية بالمغذيات عند استخدام الطحالب الدقيقة في المعالجة الحيوية ليس بالأمر الهين، وهو ما يلزم رقابة صارمة. وبالإضافة إلى ذلك، هناك مشاكل تتعلق بصعوبة توسيع نطاق التطورات المختبرية إلى درجة الإنتاج الصناعي، فضلاً عن الصعوبات المتعلقة باللوجستيات وتخزين الكتلة الحيوية والمنتجات التي تم الحصول عليها.