agroengineeringАгроинженерияAgricultural Engineering (Moscow)2687-11492687-1130РГАУ-МСХА10.26897/2687-1149-2021-5-31-35agroengineering-129Research ArticleТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ АПКFARM MACHINERY AND TECHNOLOGIESПРИМЕНЕНИЕ МИКРОВОДОРОСЛИ CHLORELLA VULGARIS НА ЖИВОТНОВОДЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕAPPLICATION OF MICROALGAE CHLORELLA VULGARIS BY LIVESTOCK BREEDING ENTERPRISESКожевниковЮРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧKozhevnikovYURIY A.noemail@neicon.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9145-4478МамедоваРОЗА АНВЯРОВНАMamedovaROZA A.femaks@bk.ruФедеральный научный агроинженерный центр ВИМРоссияFederal Scientific Agroengineering Center VIMRussian Federation202107112021053135Copyright © Кожевников Ю.А., Мамедова Р.А., 20212021Кожевников Ю.А., Мамедова Р.А.Kozhevnikov Y.A., Mamedova R.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://agroengineering.timacad.ru/jour/article/view/129

Промышленное производство фитомассы микроводорослей энергетического назначения на отходах сельхозпроизводства позволяет решать не только проблемы внутреннего энергообеспечения хозяйств, но и экологические проблемы в аграрном секторе. Схема замкнутого цикла энергообеспечения комплекса КРС позволяет получить горячую воду, кормовые добавки к рациону КРС, биогумус, моторное биотопливо и углекислый газ, который целесообразно использовать в процессе культивирования микроводорослей. Приведено исследование экспериментального процесса культивирования микроводорослей в фотобиореакторе в целях изучения влияния технологических условий на продуктивность микроводоросли и получения исходных данных для разработки замкнутых циклов использования энергетического потенциала альгамассы в теплоэлектрообеспечении различных производств, в том числе сельхозпредприятий (животноводческие комплексы, птицефермы и т.д.). Эксперименты проводились на фотобиореакторе для культивирования микроводорослей с интеллектуальной системой управления. Разрабатываемый фотобиореактор отличается от известных пульсационным гидродинамическим режимом подачи питательного раствора, что обеспечивает повышение продуктивности культивирования микроводоросли до 15%. Экспериментальное моделирование условий культивирования микроводоросли Chlorella vulgaris на комбинированном питании (среда Тамийя + навозный субстрат) показало заметное увеличение продуктивности культуры при добавлении в состав питательной среды экстракта навоза КРС в количестве от 30 до 60% (об.), что может быть использовано при разработке замкнутых циклов теплоэлектрообеспечения ферм КРС на основе биотоплива третьего поколения, получаемого из фитомассы микроводорослей.

Industrial production of microalgae phytomass from agricultural waste for energy production purposes can solve the internal energy supply and environmental issues in the farm sector. The closed-cycle energy supply scheme is used in the livestock breeding facility to get hot water, feed additives to the cattle diet, biohumus, motor biofuels, and carbon dioxide, which is advisable to use in microalgae cultivation. The article presents a study of the experimental process of microalgae cultivation in a photobioreactor. The study goal was to determine the influence of technological conditions on the productivity of microalgae and obtain initial data for the development of closed cycles of using the energy potential of algamass in the heat and power supply of farm enterprises (e.g. dairy and poultry farms etc.). The authors carried out experiments using a photobioreactor for microalgae cultivation with an intelligent control system. The developed photobioreactor differs from the conventional variants by the pulsating hydrodynamic mode of feeding the nutrient solution. This modification increases the productivity of microalgae cultivation by up to 15%. The cultivation conditions of Chlorella vulgaris microalgae on combined nutrition showed a noticeable increase in crop productivity when adding cattle manure extract in the amount of 30 to 60% (vol.) to the nutrient medium. This factor can be used to design closed cycles of thermal and electrical supply of cattle farms based on third-generation biofuels obtained from microalgae phytomass.

фотобиореакторбиотопливопроцесс культивированияфитомасса микроводорослейзамкнутый циклэнергообеспечениенавоз КРСphotobioreactorbiofuelcultivation processmicroalgae phytomassclosed cycleenergy supplymanureReferencesHena S., Fatimah S., Tabassum S. Cultivation of algae consortium in a dairy farm wastewater for biodiesel production. Water Resources and Industry. 2015; 10: 1-14. https://doi.org/10.1016/j.wri.2015.02.002Hena S., Fatimah S., Tabassum S. Cultivation of algae consortium in a dairy farm wastewater for biodiesel production. Water Resources and Industry. 2015; 10: 1-14. https://doi.org/10.1016/j.wri.2015.02.002Sheehan J., Dunahay T., Benemann J. et al. A look back at the U.S. Department of Energy's aquatic species program: Biodiesel from algae. 1998: 325. https://doi.org/10.2172/15003040Sheehan J., Dunahay T., Benemann J. et al. A look back at the U.S. Department of Energy's aquatic species program: Biodiesel from algae. 1998: 325. https://doi.org/10.2172/15003040Karimi Z., Laughinghouse H., Davis VA. et al. Substrate properties as controlling parameters in attached algal cultivation. Applied Microbiology and Biotechnology, 2021; 105: 1823-1835. https://doi.org/10.1007/s00253-021-11127-yKarimi Z., Laughinghouse H., Davis VA. et al. Substrate properties as controlling parameters in attached algal cultivation. Applied Microbiology and Biotechnology, 2021; 105: 1823-1835. https://doi.org/10.1007/s00253-021-11127-yCanton M.C, Holguin КО., Gard CC. et al. Allelochemical effect of gramine under temperature stress and impact on fat transesterification. Chemistry and Ecology, 2021; 37 (5): 481-492. https://doi.org/10.1080/02757540.2021.1888934Canton M.C, Holguin КО., Gard CC. et al. Allelochemical effect of gramine under temperature stress and impact on fat transesterification. Chemistry and Ecology, 2021; 37 (5): 481-492. https://doi.org/10.1080/02757540.2021.1888934Минюк Г.С., Тренкеншу Р.П., Алисиевич А.В. и др. Влияние селена на рост микроводоросли Spirulina platensis (Nords.) в накопительной и квазинепрерывной культурах // Экология моря. 2000. № 54. С. 42-49.Минюк Г.С., Тренкеншу Р.П., Алисиевич А.В. и др. Влияние селена на рост микроводоросли Spirulina platensis (Nords.) в накопительной и квазинепрерывной культурах // Экология моря. 2000. № 54. С. 42-49.Taylor D.J., Green N.P.O., Stout W. et al. Biological science. Vol. 1; ed. R. Soper Cambridge: Cambridge University Press, 1998.Taylor D.J., Green N.P.O., Stout W. et al. Biological science. Vol. 1; ed. R. Soper Cambridge: Cambridge University Press, 1998.Kebede-Westhead E., Pizarro C., Mulbry W. Treatment of dairy manure effluent using freshwater algae: elemental composition of algal biomass at different manure loading rates. Journal of agricultural and food chemistry, 2004; 52 (24): 7293-7296. https://doi.org/10.1021/jf0491759Kebede-Westhead E., Pizarro C., Mulbry W. Treatment of dairy manure effluent using freshwater algae: elemental composition of algal biomass at different manure loading rates. Journal of agricultural and food chemistry, 2004; 52 (24): 7293-7296. https://doi.org/10.1021/jf0491759

The authors declare that there are no conflicts of interest present.