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Main Title: Biodieselproduktion aus Mikroalgen
Translated Title: Biodieselproduction from microalgae
Author(s): Hempel, Niels
Advisor(s): Behrendt, Frank
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Die Biodieselherstellung aus Mikroalgen hat bedeutende Vorteile gegenüber der Nutzung von Landpflanzen. Für die Kultivierung von Mikroalgen können CO2-haltige Kraftwerksabgase genutzt werden. Auf diese Art und Weise wird CO2 fixiert und nicht in die Atmosphäre freigesetzt. Außerdem erreichen Mikroalgen wesentlich höher flächenbezogene Biomassezuwächse als Landpflanzen. Für eine wirtschaftliche Herstellung von Biodiesel aus Mikroalgen müssen die einzelnen Verfahrensschritte jedoch noch optimiert und effizienter gestaltet werden. In der vorliegenden Dissertation erfolgte die Untersuchung von Teilschritten des Produktionsprozesses. Der Schwerpunkt lag auf der Identifikation von geeigneten Algenarten für die Biodieselproduktion. 64 Stämme wurden unter standardisierten Laborbedingungen getestet. Durch die Variation von unterschiedlichen Einflussfaktoren wurden optimale Kultivierungsbedingungen definiert. Die Folge war eine Steigerung der Wachstumsgeschwindigkeit sowie der Produktivität für Lipide sowie für Fett- und Aminosäuren. Die Ergebnisse von Laborversuchen lassen sich nicht unbedingt auf den großtechnischen Maßstab übertragen. Im Rahmen von Upscalingversuchen wurde deshalb das Wachstum erfolgreich gescreenter Stämme in Volumina von 30 Litern und 500 Litern analysiert. Die Algenbiomasse wird für die Biodieselgewinnung weiter aufgearbeitet. Die einzelnen Verfahrensschritte Aufkonzentrierung, Zellaufschluss, Extraktion und Umesterung wurden untersucht und optimiert. Die Auswirkung der Optimierungen auf den Gesamtprozess wurde durch verschiedene Bilanzierungen dargestellt. Das beinhaltete Untersuchungen zum Einfluss auf die Stoff- und Energieflüsse sowie auf die ökologischen Auswirkungen. Die Berechnung der Emissionen an CO2 und anderen Treibhausgasen sowie ökonomische Betrachtungen bildeten den Abschluss der vorliegenden Dissertation.
The production of biodiesel from microalgae has various advantages compared to the usage of traditional crops. Carbon dioxide emissions of power plants can be used for cultivation process of microalgae. In this manner carbon dioxide can be fixed and will not be released into the atmosphere. In addition microalgae reach higher biomass productivities on an area basis than traditional crops. For economical production of biodiesel from microalgae optimisation and a more efficient organisation of all process steps are needed. In the following dissertation investigations of single steps of production process are shown. The main topic was the identification of algae strains suitable for commercial biodiesel production. 64 strains were tested under laboratory standard conditions. By variation of various influencing parameters optimal cultivation conditions were defined. In this way further increase of the pace of growth of biomass and of productivity of lipids, fatty acids and amino acids was reached. The laboratory results could not obligatory be transferred into the industrial scale. In context of upscaling experiments the growth of successfully screened strains were analysed in volumes of 30 liters and 500 liters. The algae biomass must be processed for production of biodiesel. The single production steps biomass concentration, cell disruption, extraction and transesterification had been investigated and optimised. The optimisation effects for the whole process were shown by various balances. The influence to the mass flow and to the energy flow and the influence to ecological effects were estimated. At the end of the following dissertation calculation of emissions of CO2 and other greenhouse gases and economical considerations are given.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-40269
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3932
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3635
Exam Date: 6-Jun-2013
Issue Date: 7-Jun-2013
Date Available: 7-Jun-2013
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Biodiesel
Chlorella
Mikroalgen
Biodiesel
Chlorella
Microalgae
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