3. Nesil Biyoyakıtların Su Ayakizi
Özet
Küresel ölçekte artan endüstrileşme ve fosil yakıt tüketimi, atmosferik karbondioksit seviyelerini yükselterek iklim krizine, kuraklığa ve su kaynaklarının verimli kullanılması gerekliliğine yol açmaktadır. Bu durum karşısında öne çıkan yenilenebilir enerji alternatiflerinden biri olan biyoyakıtlar; düşük emisyonları, biyobozunabilirlikleri ve çevreci yapılarıyla kritik bir role sahiptir. Ancak geleneksel birinci ve ikinci nesil biyoyakıt hammaddeleri; tarım alanlarını işgal etmeleri, gıda teminiyle rekabet yaratmaları ve yetiştirilme süreçlerinde yüksek su tüketimine ihtiyaç duyarak su ayakizini artırmaları nedeniyle sürdürülebilirlik açısından çeşitli sınırlandırmalara sahiptir. Buna karşılık, üçüncü nesil biyoyakıt hammadde kaynağı olarak kabul edilen mikroalgler; ekilebilir olmayan arazilerde, atıksu ortamlarında ve hatta tuzlu suda dahi yüksek büyüme hızı ve yüksek lipid sentezleme kapasitesiyle üretilebilmektedir. Mikroalgler, gıda bitkileriyle rekabet etmediği gibi herbisit veya pestisit kullanımı gerektirmemekte, baca gazlarındaki karbondioksiti absorbe etmekte ve atık su biyoremediasyonu sağlayarak ekolojik dengeye katkı sunmaktadır. Karasal mahsullere oranla daha az tatlı su tüketerek mavi su ayakizini azaltan mikroalgler, birim alanda çok daha yüksek biyokütle verimi ve yüksek üst ısıl değerler (HHV) üretmektedir. Sonuç olarak, mikroalg bazlı üçüncü nesil biyoyakıtlar, geleneksel hammaddelerin arazi ve su kısıtlarını bertaraf ederek sürdürülebilir tarım, çevre, enerji ve biyoekonomi için stratejik açıdan en verimli yakıt kaynağı olarak değerlendirilmektedir.
Increasing global industrialization and fossil fuel consumption elevate atmospheric carbon dioxide levels, leading to climate crises, droughts, and the necessity of efficient water resource management. In response, biofuels emerge as a critical renewable energy alternative due to their low emissions, biodegradability, and eco-friendly nature. However, traditional first- and second-generation biofuel feedstocks face sustainability constraints because they occupy agricultural land, compete with food supply, and significantly increase the water footprint due to high water consumption during cultivation. Conversely, microalgae, recognized as third-generation biofuel feedstocks, can be cultivated on non-arable land, in wastewater environments, and even in saltwater, boasting high growth rates and high lipid synthesis capacities. Microalgae do not compete with food crops, require no herbicides or pesticides, absorb carbon dioxide from flue gases, and provide wastewater bioremediation, thereby contributing to ecological balance. By consuming less freshwater compared to terrestrial crops, microalgae reduce the blue water footprint while delivering substantially higher biomass yields per unit area and superior higher heating values (HHV). Consequently, microalgae-based third-generation biofuels overcome the land and water constraints of conventional feedstocks, standing out as a strategically vital and highly efficient energy source for sustainable agriculture, environment, and bioeconomy.
Referanslar
Singh A, Olsen SI, & Nigam PS. A viable technology to generate third‐generation biofuel. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 2011;86(11), 1349-1353. doi: 10.1002/jctb.2666
Aerni P. What is sustainable agriculture? Empirical evidence of diverging views in Switzerland and New Zealand. Ecological Economics, 2009; 68, 1872–1882. doi:10.1016/j.ecolecon.2008.12.016
Spolaore P, Joannis-Cassan C, Duran E, Isambert A. Commercial applications of microalgae. J Biosci Bioeng, 2006; 101: 87-96. doi: 10.1263/jbb.101.87
Gavrilescu M, Chisti Y. Biotechnology- a sustainable alternative for chemical industry. Biotechnol Adv, 2005; 23: 471-499. doi: 10.1016/j.biotechadv.2005.03.004
Kapdan IK, Kargi F. Bio-hydrogen production from waste materials. Enzyme Microb Technol, 2006; 38: 569-582. doi:10.1016/j.enzmictec.2005.09.015
Dragone G, Fernandes B, Vicente, AA. and Teixeira JA. Third generation biofuels from microalgae. Current Research, Technology and Education Topics in Applied Microbiology and Microbial Biotechnology, Mendez-Vilas A (ed.), Formatex, 2010; 1355-1366.
Schenk P, Thomas-Hall S, Stephens E, Marx U, Mussgnug J, Posten C, Kruse O, and Hankamer B. Second generation biofuels: high efficiency microalgae for biodiesel production, BioEnergy Research, 2008; 1:20-43. doi: 10.1007/s12155-008-9008-8
Uysal Ö. Yeşil Enerji: 3. Nesil Biyoyakıtlar. Ankara: Akademisyen Yayınevi; 2021. p. 13-28.
Alam F, Date A, Rasjidin R, Mobin S, Moria H, Baqui A. Biofuel from algae-Is it a viable alternative?. Procedia Engineering, 2012; 49, 221-227. doi: 10.1016/j.proeng.2012.10.131
Wang H, Ji C, Bi S, Zhou P, Chen L, Liu T. “Joint production of biodiesel and bioethanol from filamentous oleaginous microalgae Tribonema sp.” Bioresource Technology, 2014; 172, 169-173. doi: 10.1016/j.biortech.2014.09.032
Lam MK, Lee KT. Chapter 12-Bioethanol Production from Microalgae, Editor: Kim SK. Handbook of Marine Microalgae, Biotechnology Advances, 2015; 197-208. doi: 10.1016/B978-0-12-800776-1.00012-1
Gruber-Brunhumer MR, Jerney J, Zohar E, Nussbaumer M, Hieger C, Bochmann G, Schagerl M, Obbard JP, Fuchs W, Drosg B. “Acutodesmus obliquus as a benchmark strain for evaluating methane production from microalgae: Influence of different storage and pretreatment methods on biogas yield”. Algal Research, 2015; 12, 230-238. doi: 10.1016/j.algal.2015.08.022
Dominguez-Faus R, Powers SE, Burken JG, Alvarez PJ. The water footprint of biofuels: a drink or drive issue? Environ. Sci. Technol. 2009; 43, 9, 3005–3010. doi: 10.1021/es802162x
Gerbens-Leenes W, Hoekstra AY, van der Meer TH. The water footprint of bioenergy. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2009; 106(25), 10219-10223. doi: 10.1073/pnas.0812619106
Gerbens‐Leenes PW, Xu L, De Vries GJ, Hoekstra AY. The blue water footprint and land use of biofuels from algae. Water resources research, 2014; 50(11), 8549-8563. doi:10.1002/2014WR015710
Magalhães IB, de Paula Pereira ASA, Silva TA, dos Santos Renato N. Predicting the higher heating value of microalgae biomass based on proximate and ultimate analysis. Algal Research, 2022; 64, 102677. doi: 10.1016/j.algal.2022.102677.
Uysal Ö, Eki̇nci̇ K. Treatment of Rose Oil Processing Effluent with Chlorella sp. Using Photobioreactor and Raceway. Journal of Environmental Management, 2021; 295, 113089. doi: 10.1016/j.jenvman.2021.113089
