1. IntroductionConversion of variou

1. Introduction
Conversion of various biomass to cost-effective biofuels has
been considered as a potential solution to replace current use of
fossil fuels as fossil fuels become scarce and more expensive [1].
The first-generation feedstock using food crops brought serious
competition between food and biofuel [1]. The second-generation
biofuel using lignocellulosic biomass can avoid the competition
between food and biofuel, but is limited by the high cost associated
with pretreatment of lignocellulosic biomass for removal of lignin
[2].
Microalgae is a very promising source for biofuel by using efficient
photosynthesis for fixation of CO2. Compared to terrestrial
plants, microalgae show faster growth rate, with high efficiency
(above 10%) exceeding that of terrestrial plants by a factor of 10–
50 [3]. Under unfavorable environmental conditions and in marginal
land, microalgae can grow and produce large amounts of
lipid, which is used for biodiesel production [4]. In addition,
microalgae can use various water sources while recycling nutrients
from wastewater streams [5]. Thus, microalgae has distinct advantages
such as non-competition with food crops over limited land,
high biomass productivity, and high lipid content compared with
the feedstock for first and second generation biofuels. In fact, areal
productivity of algal biomass is much higher than first and second
feedstocks and they also have high lipid content and growth rate
[3]. They also require a smaller amount of water and land than first
and second feedstocks for biofuels [6]. The possible biofuels from
microalgae include biodiesel made from algal lipid content,
methane by anaerobic digestion, and bioethanol from algal carbohydrates
[7,8]. The remaining biomass can be used as a feed for
animals and fish, and it can be used as the materials in bioplastics
[9,10].
However, commercial application of microalgal biofuel has
been limited by its high operating costs associated with costs for
substrate/nutrients, low productivity of algal biomass, and high
energy consumption during algal cell harvest. For producing a
microalgae biomass, the suspended systems include open and
closed types. The open type culture systems like a raceway pond
has several disadvantages due to contamination and evaporation
problems. Also, it needs large surface area for photosynthesis.
Closed bioreactors are not suitable for biofuel production since
their operation costs are expensive. No matter what open or closed
system, suspended systems consume massive costs for harvesting
microalgae cells. Compared with suspended systems, biofilm reactors
showed higher algal biomass productivity and easy harvest of
algal biomass by scrapping [11].
Besides, algal biofuel production could be integrated with
wastewater treatment to lower the overall costs. The Department
of Energy’s report showed that wastewater treatment should be
coupled with the development of microalgae biofuel technologies
for economical biofuel production [6]. Current wastewater effluent
has high concentration of nitrogen and phosphate which often
causes eutrophication and various harmful effects on ecosystems
while changing the pH, decreasing dissolved oxygen and causing
death of aquatic organisms. While elimination of these nutrient
requires a huge amount chemicals and energy [12], adopting
microalgae for wastewater treatment can solve the eutrophication
problem and treat the water without toxic compounds. Furthermore,
wastewater can be nutrients for microalgae to increase
microalgae biomass with wastewater treatment. Therefore, research combining microalgae production and wastewater treatment
has received increasing attention [11].
Recently, several studies revealed that the biofilm reactors surpassed
the suspended reactors in regard to biomass productivity
and wastewater treatment efficiency [13–15]. Current studies to
develop algal biofilm reactors have included the use of secondary
effluent from municipal and agricultural wastewater in various
types of bioreactors and substrates [16–18]. Particularly the agricultural
wastewater treatment by microalgae sometimes required
dilution before treatment since it has high COD, nutrients, turbidity
and dark color. Biomass productivity and total biomass are closely
related to surface area, reactor design and supports. The porosity
and roughness of supporting material can increase the surface area
leading to high biomass productivity and wastewater treatment
ability. Therefore, this review deals with limitations of current
algal biofuel production, and summarizes various biofilm reactors
integrated with wastewater treatment as viable solutions to overcome
these limitations. Various types of current algal biofilm reactors
and support material used for current algal biofilm reactors
are comparatively investigated. In addition, algal biomass production
combined with treatment of municipal and agricultural
wastewater is als

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

1. บทนำแปลงของชีวมวลต่าง ๆ เชื้อเพลิงชีวภาพที่มีประสิทธิภาพได้ถือเป็นการแก้ปัญหาที่อาจเกิดขึ้นเพื่อทดแทนการใช้ปัจจุบันเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลที่เป็นสิ่งที่หายากและราคาแพงมากขึ้น [1]วัตถุดิบรุ่นที่ใช้พืชอาหารมาอย่างจริงจังการแข่งขันระหว่างอาหารและเชื้อเพลิงชีวภาพ [1] การ second-generationเชื้อเพลิงชีวภาพที่ใช้ชีวมวล lignocellulosic สามารถหลีกเลี่ยงการแข่งขันระหว่างอาหารและเชื้อเพลิงชีวภาพ แต่ถูกจำกัด ด้วยต้นทุนสูงที่เกี่ยวข้องมี pretreatment ของชีวมวล lignocellulosic สำหรับลบ lignin[2]Microalgae เป็นแหล่งสัญญามากสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพโดยมีประสิทธิภาพสังเคราะห์ด้วยแสงปฏิกิริยาการตรึงของ CO2 เมื่อเทียบกับภาคพื้นดินพืช microalgae แสดงอัตราการเติบโตเร็ว มีประสิทธิภาพสูง(เหนือ 10%) เกินกว่าที่พืชบกทั้งหลาย โดยตัวคูณของ 10-50 [3] ภาย ใต้สภาพแวดล้อมที่ร้าย และกำไรที่ดิน microalgae สามารถเติบโต และผลิตจำนวนมากไขมัน ซึ่งใช้สำหรับการผลิตไบโอดีเซล [4] นอกจากนี้microalgae สามารถใช้แหล่งน้ำต่าง ๆ ในขณะที่สารอาหารรีไซเคิลจากกระแสน้ำเสีย [5] ดังนั้น microalgae มีข้อดีแตกต่างกันเช่นไม่แข่งขันกับพืชอาหารเหนือที่ดินจำกัดผลผลิตชีวมวลสูง ระดับไขมันในเลือดสูงเนื้อหาและเปรียบเทียบกับวัตถุดิบสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่หนึ่ง และสอง ในความเป็นจริง arealผลผลิตของชีวมวล algal สูงกว่าหนึ่ง และสองวมวลและพวกเขายังมีเนื้อหาไขมันสูงและอัตราการเติบโต[3] พวกเขาต้องใช้เล็กน้อยของน้ำมากกว่าครั้งแรกและสองวมวลเชื้อเพลิงชีวภาพ [6] เชื้อเพลิงชีวภาพที่ได้จากไบโอดีเซลที่ทำจากไขมัน algal เนื้อหา รวม microalgaeมีเทน โดยไม่ใช้ออกซิเจนย่อยอาหาร bioethanol จากคาร์โบไฮเดรต algal[7,8] ได้ชีวมวลคงเหลือที่สามารถใช้เป็นอาหารสำหรับสัตว์ และปลา และสามารถใช้เป็นวัสดุชีวภาพใน[9,10]อย่างไรก็ตาม มีพาณิชย์ของเชื้อเพลิงชีวภาพ microalgalถูกจำกัด ด้วยเกี่ยวข้องกับต้นทุนสำหรับต้นทุนปฏิบัติสูงพื้นผิวสารอาหาร ผลผลิตต่ำของชีวมวล algal และสูงการใช้พลังงานในระหว่างการเก็บเกี่ยวเซลล์ algal การผลิตการชีวมวล microalgae เปิดรวมถึงระบบการระงับ และชนิดปิด ระบบวัฒนธรรมเปิดชนิดเช่นบ่อสนามแข่งเสียหลายปนเปื้อนและการระเหยปัญหา ยัง มันต้องพื้นที่ขนาดใหญ่สำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงไม่เหมาะสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพเนื่องจาก bioreactors ปิดต้นทุนการดำเนินงานของพวกเขามีราคาแพง ไม่ว่าอะไรเปิด หรือปิดระบบ ระบบระงับใช้ราคาต้นทุนขนาดใหญ่สำหรับเก็บเกี่ยวเซลล์ microalgae เมื่อเทียบกับระบบระงับ เตาปฏิกรณ์ biofilmแสดงให้เห็นว่าผลผลิตชีวมวล algal สูงและง่ายต่อการเก็บเกี่ยวของชีวมวล algal โดยกำจัด [11]สำรอง การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ algal สามารถรวมเข้ากับบำบัดน้ำเสียเพื่อลดต้นทุนโดยรวม แผนกรายงานของพลังงานพบว่า ควรจะรักษาควบคู่กับการพัฒนาเทคโนโลยีเชื้อเพลิงชีวภาพ microalgaeสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพประหยัด [6] ปัจจุบันระบบบำบัดน้ำเสียน้ำทิ้งมีความเข้มข้นสูงของไนโตรเจนและฟอสเฟตซึ่งมักจะทำให้เคและอันตรายต่าง ๆ ในระบบนิเวศในขณะที่การเปลี่ยนแปลง pH ปริมาณออกซิเจนละลายลดลง และก่อให้เกิดความตายของสิ่งมีชีวิตในน้ำ ในขณะที่กำจัดสารเหล่านี้ต้องการขนาดใหญ่จำนวนสารเคมีและพลังงาน [12], ใช้microalgae สำหรับบำบัดน้ำเสียสามารถแก้ที่เคปัญหาและรักษาน้ำ โดยไม่มีสารพิษ นอกจากนี้น้ำเสียเป็นสารอาหารสำหรับ microalgae เพื่อเพิ่มชีวมวล microalgae มีบำบัดน้ำเสีย ดังนั้น วิจัยรวม microalgae ผลิตและบำบัดรักษาได้รับความสนใจเพิ่มขึ้น [11]เมื่อเร็ว ๆ นี้ หลายการศึกษาเปิดเผยว่า เตาปฏิกรณ์ biofilm แล้วเตาปฏิกรณ์ระงับเรื่องผลผลิตชีวมวลและประสิทธิภาพการบำบัดน้ำเสีย [13-15] ศึกษาปัจจุบันเพื่อพัฒนา algal biofilm เตาปฏิกรณ์รวมใช้รองน้ำทิ้งจากการบำบัดน้ำเสียเทศบาล และเกษตรในต่าง ๆชนิด bioreactors และพื้นผิว [16-18] โดยเฉพาะการเกษตรบำบัดน้ำเสีย โดย microalgae บางครั้งจำเป็นเจือจางก่อนการรักษาเนื่องจากมี COD ที่สูง ความขุ่น สารอาหารและสีเข้ม ผลผลิตชีวมวลชีวมวลรวมอยู่อย่างใกล้ชิดเกี่ยวข้องกับพื้นที่ผิว ออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ และสนับสนุน การ porosityความหยาบของสนับสนุนวัสดุสามารถเพิ่มพื้นที่ผิวนำชีวมวลสูงผลิตและบำบัดรักษาความสามารถในการ ดังนั้น บทความนี้เกี่ยวข้องกับข้อจำกัดของปัจจุบันการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ algal และเตาปฏิกรณ์ biofilm ต่าง ๆ สรุปรวมเข้ากับการบำบัดน้ำเสียเป็นโซลูชั่นที่ทำงานเพื่อเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ ชนิดต่าง ๆ ของเตาปฏิกรณ์ algal biofilm ปัจจุบันและสนับสนุนวัสดุที่ใช้สำหรับเตาปฏิกรณ์ algal biofilm ปัจจุบันมีดีอย่างหนึ่งตรวจสอบ นอกจากนี้ การผลิตชีวมวล algalรวมกับของเทศบาล และการเกษตรยังมีระบบบำบัดน้ำเสีย

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

1. บทนำแปลงชีวมวลเชื้อเพลิงชีวภาพต่างๆที่จะเสียค่าใช้จ่ายที่มีประสิทธิภาพได้รับการพิจารณาเป็นโซลูชันที่มีศักยภาพที่จะเปลี่ยนการใช้งานในปัจจุบันของเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลกลายเป็นสิ่งที่หายากและมีราคาแพงมากขึ้น[1]. วัตถุดิบรุ่นแรกโดยใช้พืชอาหารนำร้ายแรงการแข่งขันระหว่างอาหารและเชื้อเพลิงชีวภาพ [1] รุ่นที่สองเชื้อเพลิงชีวภาพโดยใช้ชีวมวลลิกโนเซลลูโลสสามารถหลีกเลี่ยงการแข่งขันระหว่างอาหารและเชื้อเพลิงชีวภาพแต่ถูก จำกัด ด้วยค่าใช้จ่ายสูงที่เกี่ยวข้องกับการปรับสภาพของชีวมวลลิกโนเซลลูโลสสำหรับการกำจัดของลิกนิน[2]. สาหร่ายเป็นแหล่งที่มีแนวโน้มมากสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพโดยใช้ที่มีประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงสำหรับการตรึง CO2 เมื่อเทียบกับบกพืชสาหร่ายแสดงอัตราการเจริญเติบโตได้เร็วขึ้นมีประสิทธิภาพสูง(สูงกว่า 10%) ที่เกินของพืชบกโดยปัจจัยของ 10- 50 [3] ภายใต้สภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยและขอบที่ดินสาหร่ายสามารถเจริญเติบโตและผลิตจำนวนมากของไขมันที่ใช้สำหรับการผลิตไบโอดีเซล[4] นอกจากนี้สาหร่ายสามารถใช้แหล่งน้ำต่างๆในขณะที่การรีไซเคิลสารอาหารจากลำธารน้ำเสีย[5] ดังนั้นสาหร่ายมีข้อดีที่แตกต่างกันเช่นการแข่งขันที่ไม่ใช่พืชอาหารที่มีทั่วแผ่นดิน จำกัด การผลิตชีวมวลสูงและไขมันสูงเมื่อเทียบกับวัตถุดิบสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นแรกและครั้งที่สอง ในความเป็นจริงขนหัวลุกผลผลิตของชีวมวลสาหร่ายจะสูงกว่าครั้งแรกและครั้งที่สองวัตถุดิบและพวกเขายังมีเนื้อหาที่มีไขมันสูงและอัตราการเจริญเติบโต[3] พวกเขายังต้องมีจำนวนขนาดเล็กของน้ำและที่ดินกว่าครั้งแรกวัตถุดิบและครั้งที่สองสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพ [6] เชื้อเพลิงชีวภาพเป็นไปได้จากสาหร่ายทะเลขนาดเล็กรวมถึงไบโอดีเซลที่ทำจากไขมันสาหร่ายก๊าซมีเทนโดยไม่ใช้ออกซิเจนในการย่อยอาหารและเอทานอลจากคาร์โบไฮเดรตสาหร่าย[7,8] ชีวมวลที่เหลือสามารถนำมาใช้เป็นอาหารสำหรับสัตว์และปลาและมันสามารถนำมาใช้เป็นวัสดุในพลาสติกชีวภาพ[9,10]. แต่โปรแกรมในเชิงพาณิชย์ของเชื้อเพลิงชีวภาพสาหร่ายได้ถูก จำกัด ด้วยต้นทุนการดำเนินงานสูงที่เกี่ยวข้องกับค่าใช้จ่ายสำหรับพื้นผิว/ สารอาหารผลผลิตต่ำของชีวมวลสาหร่ายและสูงการใช้พลังงานในระหว่างการเก็บเกี่ยวเซลล์สาหร่าย สำหรับการผลิตชีวมวลสาหร่ายระบบระงับรวมถึงการเปิดและแบบปิด ชนิดเปิดระบบวัฒนธรรมเช่นบ่อร่องน้ำมีหลายข้อเสียอันเนื่องมาจากการปนเปื้อนและการระเหยปัญหา นอกจากนี้ก็ต้องการพื้นที่ขนาดใหญ่สำหรับการสังเคราะห์แสง. bioreactors ปิดไม่เหมาะสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพตั้งแต่ค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานของพวกเขาที่มีราคาแพง ไม่ว่าสิ่งที่เปิดหรือปิดไม่มีระบบระบบระงับใช้ค่าใช้จ่ายขนาดใหญ่สำหรับการเก็บเกี่ยวเซลล์สาหร่าย เมื่อเทียบกับระบบการระงับเครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์มได้แสดงให้เห็นการผลิตชีวมวลสาหร่ายที่สูงขึ้นและการเก็บเกี่ยวง่ายชีวมวลสาหร่ายโดยทิ้ง[11]. นอกจากนี้การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพสาหร่ายสามารถนำมาบูรณาการกับการบำบัดน้ำเสียที่จะลดค่าใช้จ่ายโดยรวม กรมรายงานพลังงานแสดงให้เห็นว่าการบำบัดน้ำเสียควรจะควบคู่ไปกับการพัฒนาเทคโนโลยีเชื้อเพลิงชีวภาพสาหร่ายทะเลขนาดเล็กสำหรับการผลิตไบโอดีเซลที่ประหยัด[6] น้ำทิ้งน้ำเสียในปัจจุบันมีความเข้มข้นสูงของไนโตรเจนและฟอสเฟตซึ่งมักจะทำให้เกิดeutrophication และผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อระบบนิเวศต่างๆในขณะที่การเปลี่ยนแปลงค่าpH ลดลงปริมาณออกซิเจนที่ละลายและก่อให้เกิดการเสียชีวิตของสิ่งมีชีวิต ในขณะที่การกำจัดของสารอาหารเหล่านี้ต้องใช้สารเคมีจำนวนมากและพลังงาน [12] การนำสาหร่ายสำหรับบำบัดน้ำเสียสามารถแก้eutrophication ปัญหาและรักษาน้ำโดยไม่ต้องสารพิษ นอกจากนี้น้ำเสียสามารถเป็นสารอาหารสาหร่ายเพื่อเพิ่มชีวมวลสาหร่ายที่มีระบบบำบัดน้ำเสีย ดังนั้นการรวมการวิจัยการผลิตสาหร่ายและบำบัดน้ำเสียได้รับความสนใจเพิ่มมากขึ้น [11]. เมื่อเร็ว ๆ นี้การศึกษาหลายแห่งพบว่าเครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์มทะลุเครื่องปฏิกรณ์ที่ถูกระงับในเรื่องการผลิตพลังงานชีวมวลและประสิทธิภาพการบำบัดน้ำเสีย[13-15] ปัจจุบันการศึกษาเพื่อพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์สาหร่ายไบโอฟิล์มได้รวมการใช้งานของรองน้ำทิ้งจากระบบบำบัดน้ำเสียในเขตเทศบาลเมืองและเกษตรกรรมต่างๆประเภทถังหมักและพื้นผิว [16-18] โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเกษตรการบำบัดน้ำเสียจากสาหร่ายบางครั้งต้องเจือจางก่อนการรักษาเนื่องจากมีค่าซีโอดีสูงสารอาหาร, ความขุ่นและสีเข้ม การผลิตชีวมวลและพลังงานชีวมวลรวมอย่างใกล้ชิดที่เกี่ยวข้องกับพื้นที่ผิวการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์และสนับสนุน พรุนและความขรุขระของวัสดุที่สามารถสนับสนุนการเพิ่มพื้นที่ผิวที่นำไปสู่การผลิตพลังงานชีวมวลสูงและการบำบัดน้ำเสียความสามารถในการ ดังนั้นข้อเสนอรีวิวนี้มีข้อ จำกัด ของกระแสการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพสาหร่ายและสรุปเครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์มต่างๆบูรณาการกับการบำบัดน้ำเสียเป็นโซลูชั่นที่ทำงานได้ที่จะเอาชนะข้อจำกัด เหล่านี้ ประเภทต่างๆของเครื่องปฏิกรณ์ไบโอฟิล์มสาหร่ายในปัจจุบันและการสนับสนุนวัสดุที่ใช้สำหรับเครื่องปฏิกรณ์สาหร่ายปัจจุบันไบโอฟิล์มได้รับการตรวจสอบเปรียบเทียบ นอกจากนี้การผลิตชีวมวลสาหร่ายรวมกับการรักษาในเขตเทศบาลเมืองและเกษตรกรรมน้ำเสียเป็นทางการ