Кіріспе
Аквакультура – балдырларды өсіруді қамтитын аквакультура түрі. Қасақана өсірілетін балдырлардың көпшілігі микробалдырлар (оларды фитопланктон, микрофиттер немесе планктондық балдырлар деп те атайды) санатына жатады. Макробалдырлар, көбінесе теңіз балдырлары деп аталады, көптеген коммерциялық және өнеркәсіптік қолданыстарға ие, бірақ олардың өлшемі және өсуіне қажетті ортаның ерекше талаптары оларды өсіруді қиындатады (бірақ жаңа теңіз балдырларын өсіру технологияларының пайда болуымен, бұл өзгеріп, кішкентай ыдыстарда көтерілетін ауа көпіршіктерін пайдаланатын балдырларды тазартатын құрылғылар пайда болуы мүмкін). Коммерциялық және өнеркәсіптік балдырларды өсірудің көптеген пайдасы бар, оның ішінде омега-3 май қышқылдары (балдыр майы ретінде), табиғи тағамдық бояғыштар мен бояулар, тағам, тыңайтқыштар, биопластиктер, химиялық шикізат, белокқа толы жануарлар/аквакультуралық азық, фармацевтикалық препараттар және балдыр отыны сияқты нутрицевтикалық өнімдерді өндіру, сондай-ақ ластануды бақылау және табиғи көміртегіні сіңіру құралы ретінде қолдануға болады. Өсірілген микробалдырлар дамып келе жатқан биоэкономиканың көптеген салаларына үлес қосады. Зерттеулер болашақтағы дені сау және тұрақты азық-түлік жүйесін дамыту үшін балдыр өсірудің зор әлеуеті мен пайдасы бар екенін көрсетеді.
Algaculture is a form of aquaculture involving the farming of species of algae. The majority of algae that are intentionally cultivated fall into the category of microalgae (also referred to as phytoplankton, microphytes, or planktonic algae). Macroalgae, commonly known as seaweed, also have many commercial and industrial uses, but due to their size and the specific requirements of the environment in which they need to grow, they do not lend themselves as readily to cultivation (this may change, however, with the advent of newer seaweed cultivators, which are basically algae scrubbers using upflowing air bubbles in small containers). Commercial and industrial algae cultivation has numerous uses, including production of nutraceuticals such as omega 3 fatty acids (as algal oil) or natural food colorants and dyes, food, fertilizers, bioplastics, chemical feedstock (raw material), protein rich animal/aquaculture feed, pharmaceuticals, and algal fuel, and can also be used as a means of pollution control and natural carbon sequestration. Cultured microalgae already contribute to a wide range of sectors in the emerging bioeconomy. Research suggests there are large potentials and benefits of algaculture for the development of a future healthy and sustainable food system.
Тағам
[[Файл:Ақуыз өндірісінің әртүрлі көздері үшін жер және тұщы су іздері. Алга өсіру – сау және тұрақты тағам жүйесінің маңызды бөлігі болуы мүмкін. Азияда оны нори (Жапония) және гим (Корея) деп атайды. Уэльсте одан дәстүрлі тағам – лавербред дайындайды, ал Ирландияда оны жинап, қайнатып немесе пісіріп желе жасауға қолданады. Дайындау кезінде жапырақшаларды аздап сумен қуырып немесе қыздырып, шанышқымен соғып, қызғылт түсті желе алады. Оны Солтүстік Американың батыс жағалауында, Гавайиде және Жаңа Зеландияда да жинайды. Алга майы диеталық қосымша ретінде қолданылады, себебі бұл өсімдіктерде балық майында да кездесетін Омега-3 (және Омега-6) май қышқылдары бар. Бұл май қышқылдарының денсаулыққа, әсіресе ой-қияметке және мидың қартаюына қарсы күресуге оң әсері бар екені дәлелденген. Өсімдіктер әртүрлі қоректік заттар мен көп мөлшерде ақуыз шығарады. Спирулина көбінесе тағамдық қосымша ретінде қолданылады. Тағы бір танымал микротоқырша – хлорелланың да спирулинаға ұқсас қоректік қасиеттері бар. Хлорелла Жапонияда өте танымал. Ол метаболизмге әсер етуі мүмкін тағамдық қосымша ретінде де қолданылады. Ирландиялық мох (Chondrus crispus), көбінесе Mastocarpus stellatus-пен шатастырылады, – каргагеннің көзі, ол жылдам дайындалатын пудингтерде, соустарда және балмұздақ сияқты сүт өнімдерінде қатайтқыш ретінде қолданылады. Сыра қайнатушылар да ирландиялық мохты тұндырғыш ретінде пайдаланады. Теңіз салатасы (Ulva lactuca) Шотландияда қолданылады, онда оны сорпалар мен салаттарға қосады. Гренландияда, Исландияда, Шотландияда және Ирландияда дабберлок немесе баддерлок (Alaria esculenta) жаңа немесе пісірілген күйінде желінеді. Aphanizomenon flos aquae – спирулинаға ұқсас цианобактерия, ол тағамдық қосымша ретінде қолданылады. Алгалардан алынған экстракттар мен майлар әртүрлі тағам өнімдерінде қосымша ретінде қолданылады. Саргассум түрлері – теңіз балдырларының маңызды тобы. Бұл балдырларда көптеген флоротанниндер бар. Кочаюйо (Durvillaea antarctica) Перу мен Чилиде салаттар мен севичеде желінеді. Микро- және макробалдырлар агар жасауға қолданылады (қараңыз төменде), ол тағамдарда гельдеуші зат ретінде қолданылады.
Purple laver (Porphyra) is perhaps the most widely domesticated marine algae. In Asia it is used in nori (Japan) and gim (Korea). In Wales, it is used in laverbread, a traditional food, and in Ireland it is collected and made into a jelly by stewing or boiling. Preparation also can involve frying or heating the fronds with a little water and beating with a fork to produce a pinkish jelly. Harvesting also occurs along the west coast of North America, and in Hawaii and New Zealand. Algae oil is used as a dietary supplement as the plants also produce Omega 3 (and Omega 6) fatty acids, which are commonly also found in fish oils, and which have been shown to have positive health benefits, including for cognition and against brain aging. The plants produce a variety of nutrients and high amounts of protein. Spirulina is often used commercially as a nutritional supplement. Chlorella, another popular microalgae, has similar nutrition to spirulina. Chlorella is very popular in Japan. It is also used as a nutritional supplement with possible effects on metabolic rate. Irish moss (Chondrus crispus), often confused with Mastocarpus stellatus, is the source of carrageenan, which is used as a stiffening agent in instant puddings, sauces, and dairy products such as ice cream. Irish moss is also used by beer brewers as a fining agent. Sea lettuce (Ulva lactuca), is used in Scotland, where it is added to soups and salads. Dabberlocks or badderlocks (Alaria esculenta) is eaten either fresh or cooked in Greenland, Iceland, Scotland and Ireland. Aphanizomenon flos aquae is a cyanobacteria similar to spirulina, which is used as a nutritional supplement. Extracts and oils from algae are also used as additives in various food products. Sargassum species are an important group of seaweeds. These algae have many phlorotannins. Cochayuyo (Durvillaea antarctica) is eaten in salads and ceviche in Peru and Chile. Both microalgae and macroalgae are used to make agar (see below), which is used as a gelling agent in foods.
Агра және тыңайтқыш
Ғасырлар бойы теңіз балдырлары тыңайтқыш ретінде қолданылып келеді. Олар калий және калий нитратын өндіру үшін калийдің тамаша көзі болып табылады. Кейбір микротоқыршалар да осы мақсатта қолданылуы мүмкін. Микробалдырлар мен макробалдырлар екеуі де агар жасауға пайдаланылады.
Ластануды бақылау
Жердің жылынуына байланысты көмірқышқыл газын толық және тиімді түрде ұстап алудың жаңа әдістері іздестірілуде. Көмір отынын жаққан кездегі қондырғы шығаратын көмірқышқыл газы ашық немесе жабық балдыр жүйелеріне беріліп, көмірқышқыл газын бекітіп, балдырлардың өсуін үдетуге болады. Тазартылмаған канализациялық сулар қосымша қоректік заттармен қамтамасыз етіп, екі зиянды затты құнды өнімге айналдыруға мүмкіндік береді. Жоғары тазалықтағы қалдықтар мен атмосферадан бөліп алынған көміртекті де пайдалануға болады, бұл климаттың өзгеруімен күресуде маңызды нәтижелер беруі мүмкін. Балдыр өсіру уран/плутонийді тоқтату және тыңайтқыштардың қосымша заттарын тазарту мақсатымен зерттелуде.
Энергия өндіру
Кәсіпкерлік, ғылым және үкіметтер балдырды бензин, биодизель, биогаз және басқа да отын түрлерін жасау мүмкіндігін қарастырып жатыр. Балдырдың өзі биоотын ретінде қолданылуы мүмкін, сонымен қатар сутегі өндіруге де пайдаланылуы мүмкін. Микробалғырлар да сутегі өндіру мақсатында зерттеледі, мысалы, балдыр жасушалары үшін микротамшылар немесе күндізгі жарықта фотосинтез арқылы оттегі және сутегін бірге өндіре алатын, балдыр бактерияларының өзара әрекеттесетін көпжасушалы сфералық микробтық реакторлары.
Өсімдіктер
[[Файл:Гавайидің Үлкен аралындағы Кона жағалауындағы микротоқыршалар өсіру мекемесі.jpg|thumb|Микротоқыршалар өсіру мекемесі. Бұл автотрофтық өсу деп аталады. Сондай-ақ, балдырлардың кейбір түрлерін жарықсыз өсіруге болады, бұл балдырлар қантты (мысалы, глюкозаны) тұтынады. Бұл гетеротрофтық өсу деп аталады.
Температура
Су температурасы өсірілетін нақты балдыр түріне сәйкес, көбінесе 15°C мен 35°C аралығында болуы керек.
Жарық және араластыру
Ашық тоған сияқты әдеттегі балдыр өсіру жүйесінде жарық судың беткі қабатына ғана сіңеді, бірақ бұл балдырлардың тығыздығына байланысты. Балдырлар өсіп, көбейген сайын, олардың шоғырлануы соншалықты артады ki, жарық судың тереңіне жетпейді. Көптеген балдырлар үшін тікелей күн сәулесі тым күшті, олар тікелей күннен алатын жарықтың шамамен 1/10 бөлігін ғана пайдалана алады; алайда, балдырларды тікелей күнге ұсыну (көлеңкелеудің орнына) әдетте қарқынды өсу үшін ең жақсы тәсіл болып табылады, себебі су бетінен төмендегі балдырлар жоғарыдағы балдырлардың көлеңкесінен туындаған, аз қарқынды жарықты тиімдірек пайдалана алады. Терең тоғандарды пайдалану үшін өсірушілер суды араластырып, балдырлардың бетте қалуын болдырмайды. Қайық дөңгелектері суды араластырады, ал төменнен сығылған ауа балдырларды төменгі қабаттардан көтереді. Араластыру күн сәулесінің шамадан тыс әсерін де болдырмайды. Жарық берудің тағы бір тәсілі – жарық көзін жүйеге орналастыру. Пластмасса немесе шыныдан жасалған жарқырағыш тақталар резервуардың ішіне орналастырылып, жарық қарқындылығын дәл бақылап, оны тегіс таратуға мүмкіндік береді. Бірақ олардың құны жоғары болғандықтан, көбінесе қолданылмайды.
Иісі мен оттегі
Саздықтар, батпақтар және басқа да тұрақтанған сулардың иісі, шөгінді балдырлардың ыдырауынан туындаған оттегі жетіспеуінен болуы мүмкін. Оттегі жоқ жағдайда балдырларда мекендейтін бактериялар органикалық материалды ыдыратып, күкірттегі және аммиакты бөліп шығарады, осының салдарынан иіс пайда болады. Мұндай оттегінің жетіспеуі су жануарларының өліміне жиі алып келеді. Егер балдырлар мақсатты түрде өсіріліп, күтіліп, жиналса, эвтрофикация да, гипоксия да пайда болмайды. Кейбір тірі балдырлар мен бактериялар, әсіресе анабаена сияқты цианобактериялар (бұрын көк-жасыл балдырлар деп аталған) иіс шығарады. Осы иіске себеп болатын химиялық заттардың ең белгілілері – МИБ (2-метилизоборнеол) және геосмин. Олар жабық немесе топырақты иіс береді, бұл иіс өте күшті болуы мүмкін. Цианобактериялардың өлімінен кейін жасушаларда жиналған қосымша газ босатылады. Бұл химиялық заттар өте төмен концентрацияда анықталады – миллиардтың бір бөлігі деңгейінде – және ауыз суды тазарту және тарату жүйелеріндегі көптеген "дәмі мен иісі" проблемаларына жауапты. Цианобактериялар сонымен қатар ауыз суда мәселе тудыратын химиялық токсиндерді де өндіруі мүмкін.
Қоректік заттар
Азот (N), фосфор (P) және калий (K) сияқты қоректік заттар балдырлар үшін тыңайтқыш ретінде қызмет етеді және әдетте олардың өсуі үшін қажет. Кремний және темір, сондай-ақ бірнеше іздік элементтер де маңызды теңіздік қоректік заттар болып саналады, себебі олардың жетіспеуі белгілі бір аймақтағы өсімді немесе өнімділікті шектеуі мүмкін. Көмірқышқыл газы да өте маңызды; балдырлардың қарқынды өсуі үшін көбінесе CO2 қосылуы қажет. Бұл элементтер балдырлар өсуі үшін суға биожетімді формада еріген болуы керек.
Ашық жүйеде өсіру
Рассавайлы тоған микротоқырларды өсіру үшін пайдаланылады. Суды үнемі қозғалыста ұстау үшін электр қуатымен жұмыс істейтін қанатты дөңгелек қолданылады. Ашық жүйедегі тоқыр өсіру – табиғи немесе жасанды түрде дайындалған жайна су ағындарында тоқырдың өсуін қамтиды. Бұл жүйеде тоқырлар көлдер, өзендер, мұхиттар сияқты табиғи су қоймаларында, сондай-ақ бетон, пластик, тоған қаптамасы немесе басқа да материалдардан жасалған жасанды тоғандарда өсіріледі. Ашық жүйеде тоқыр өсіру оңай және тиімді, сондықтан тоқыр негізді өнімдерді коммерциялық өндіру үшін тартымды нұсқа. Ашық тоғандар басқа тоқырлар немесе бактериялар сияқты басқа микроорганизмдермен заластануға бейім. Сондықтан өсірушілер көбінесе монокультура үшін жабық жүйелерді таңдайды. Ашық жүйелер температура мен жарықты бақылау мүмкіндігін де бермейді. Өсу маусымы көбінесе орналасқан жерге байланысты, тропикалық аймақтардан басқа, жылы айлармен шектеледі.
Су лагуналары
Лагуна – құмдықтар, бөгеттік аралдар немесе коралл рифтері сияқты табиғи тосқауылдармен ашық мұхиттан бөлінген, тереңдігі аз су экожүйесінің бір түрі. Австралиялық Cognis Australia компаниясы – Hutt Lagoon және Whyalla орналасқан аса тұзды кең тоғандардан алынған Dunaliella salina-дан β-каротин өндіруге маманданған танымал компания. Бұл тоғандар негізінен сарқынды суларды тазалауға қолданылады, ал D. salina өндірісі қосымша пайда болып табылады.
Ашық теңіз
Ашық теңізде өсіру – ашық мұхитта, сондай-ақ жағалау сызығында, қалыңдығы аз суларда теңіз балдырын өсіру әдісі. Теңіз балдырын өсіру саласы азық-түлік, мал азысы, фармацевтикалық химия, косметика, биоотын және биостимуляторлар сияқты түрлі өнімдердің коммерциялық қажеттіліктерін қанағаттандырады. Теңіз балдырының экстракттары биостимуляторлар ретінде әрекет етеді, тірі организмге түсетін стрессті азайтады және өнімділікті арттырады. Бұдан өзге, иммунитетті және өнімділікті жақсартатын жануарлар мен адамдарға арналған тағамдық өнімдер жасауға мүмкіндік бар. Ашық мұхитта теңіз балдырын өсіру – экологиялық таза технология, ол жер, тұщы су немесе химиялық заттарды қажет етпейді. Сонымен қатар, ол көміртегі диоксидін сіңіріп алып, климаттың өзгеруінің салдарына қарсы күресуге көмектеседі. Ашық теңізде өсіру әдісі мұхитқа бекітілген салдар немесе арқандарды пайдалануды қамтиды, онда теңіз балдыры оларға бекітіледі. Бұл әдіс коммерциялық теңіз балдырын өсіруде кеңінен қолданылады, себебі ол ірі көлемде өндіруге және жинауға мүмкіндік береді. Ашық теңізде теңіз балдырын өсіру бірнеше қадамнан тұрады. Біріншіден, судың тереңдігі, температурасы, тұздылығы және қоректік заттардың болуы сияқты факторларға сүйене отырып, мұхиттағы қолайлы орын анықталады. Орын таңдалғаннан кейін, арқандар немесе салдар суға бекітіледі, ал теңіз балдырының тұқымдық материалдары арнайы жабдықтардың көмегімен оларға бекітіледі. Содан кейін теңіз балдыры бірнеше ай бойы өседі, осы кезеңде ол судан және күн сәулесінен фотосинтез арқылы қоректік заттарды сіңіреді.
Жарыс жолындағы тоғандар
Жарыс жолындағы көлдер мен тоғандар сыртқы ортаға ашық. Олар кең көлемде балдыр өсірудің ең көп таралған және экономикалық тиімді әдістерінің бірі болып табылады, сондай-ақ басқа өсіру әдістерімен салыстырғанда бірнеше артықшылықтар ұсынады. Ашық жарыс жолындағы тоған – балдыр өсіруге арналған, тереңдігі аз, тікбұрышты пішінді тоған. Ол суды үздіксіз айналымға түсіру арқылы, балдырлардың бақыланатын ортада өсуіне жағдай жасайды. Ашық жүйе – балдыр өсірудің төмен құнмен байланысты әдісі, оны салу және күтіп ұстау салыстырмалы түрде оңай. Тоғанның су мен қоректік заттардың жоғалуын болдырмау үшін полиэтилен (ЖТПВ) немесе поливинилхлорид сияқты синтетикалық материалмен қапталуы жиі кездеседі. Сондай-ақ, тоған араластыру және ауамен толықтыру үшін араластырғыштармен немесе басқа да механикалық құрылғылармен жабдықталған.
HRAP-тар
Жоғары өнімділік алға тоғандары (HRAP) – бұл ашық түрдегі балдыр өсіру жүйесі, олар тиімділігі мен төмен операциялық құнының арқасында соңғы жылдары кең таралды. HRAP – балдыр өсіруге арналған, әдетте 0,1–0,4 метр тереңдіктегі шағын тоғандар. Тоғандар араластыру және ауамен толықтыруды қамтамасыз ететін, балдыр өсуін жақсартатын қосқырлы дөңгелек немесе басқа да механикалық араластыру жүйесімен жабдықталған. HRAP жүйесі балдырларды қолдана отырып, сарқынды суларды тазалауда да қолданылуы ұсынылады.
Фотобиореакторлар
Альгаларды фотобиореакторда (ФБР) да өсіруге болады. ФБР – жарық көзі бар биореактор. Кез келген мөлдір ыдысты ФБР деп атауға болады; алайда, бұл термин көбінесе ашық резервуар немесе тоғанға қарағанда жабық жүйені анықтау үшін қолданылады. ФБР жүйелері жабық болғандықтан, өсіруші барлық қоректік заттарды, соның ішінде қамтамасыз етуі керек. ФБР "бір реттік режимде" жұмыс істей алады, яғни әрбір жиналымнан кейін реакторды қайта толтыру қажет, бірақ оны үздіксіз өсіру және жинау да мүмкін. Ұзаққа созылатын жұмыс істеу үшін барлық элементтерді дәл бақылау қажет, бұл кенеттен құлаудың алдын алады. Өсіруші стерильденген су, қоректік заттар, ауа және көмірқышқыл газын қажетті мөлшерде ұсынады. Бұл реактордың ұзақ уақыт бойы жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. "Экспоненциалды өсу фазасында" өсетін альгалардың қоректік құрамы әдетте "қарт" альгалардан жоғары болады. Альгаларды өсіру – альгаларды тоғандарда немесе басқа да ресурстарда өсіру процесі. Ең жоғары өнімділік "алмасу жылдамдығы" (сұйықтықтың бір көлемін алмастыруға кеткен уақыт) альгалардың "екі еселену уақыты" (масса немесе көлем бойынша) тең болғанда қол жеткізіледі. ФБР өсіруді суспензияда ұстай алады немесе өсірудің биофильм түзе алатын субстратын қамтамасыз ете алады. Биофильмге негізделген ФБР-лердің артықшылығы – берілген су көлемі үшін олар әлдеқайда жоғары өнім береді, бірақ олар газдар мен қоректік заттарды мәдениетке жеткізу үшін қажетті су ағыны салдарынан субстраттан бөлінетін жасушалармен байланысты проблемаларға тап болуы мүмкін.
A PBR can operate in "batch mode", which involves restocking the reactor after each harvest, but it is also possible to grow and harvest continuously. Continuous operation requires precise control of all elements to prevent immediate collapse. The grower provides sterilized water, nutrients, air, and carbon dioxide at the correct rates. This allows the reactor to operate for long periods. An advantage is that algae that grows in the "log phase" is generally of higher nutrient content than old "senescent" algae. Algal culture is the culturing of algae in ponds or other resources. Maximum productivity occurs when the "exchange rate" (time to exchange one volume of liquid) is equal to the "doubling time" (in mass or volume) of the algae. PBRs can hold the culture in suspension, or they can provide a substrate on which the culture can form a biofilm. Biofilm based PBRs have the advantage that they can produce far higher yields for a given water volume, but they can suffer from problems with cells separating from the substrate due to the water flow required to transport gases and nutrients to the culture.
Планталы ПБР
Жазық панельді PBR-лер бір-бірінің үстіне орналасқан, араларында жұқа сұйық қабатын құрайтын, жарық өткізетін, жазық панельдерден тұрады. Балдырлар осы жұқа сұйық қабатында өседі, ал сұйық араласуды қамтамасыз ету және тоқтаудың алдын алу үшін үздіксіз айналымға түседі. Панельдер әдетте шыныдан немесе пластиктен жасалады және жарыққа максималды толу үшін әртүрлі конфигурацияларда орналастырылуы мүмкін. Жазық панельді PBR-лер көбінесе төмен және орташа тығыздықпен өсіру үшін қолданылады және төмен жарық интенсивтілігі мен жарыққа оңтайлы әсер ету үшін максималды бет ауданы қажет түрлерге өте ыңғайлы. Жазық панельді PBR жүйесінде температураны бақылау, резервуарлық камерада салқындатылған су көмегімен және жазық панельдің бетіне суық су шашу арқылы жүзеге асырылады.
Құбырлы ПБР
Құбырлы фотобиореакторлар (ФБР) тік немесе көлденең бағытталған ұзын, мөлдір құбырлардан тұрады. Алғалар әдетте шыныдан немесе пластиктен жасалған құбырлардың ішінде өсіріледі. Құбырлар жарыққа ұшырау үшін беттік ауданын арттыру мақсатында спиральді немесе иректелген пішінде орналастырылады. Құбырлар араласуды қамтамасыз ету және тоқтаудың алдын алу үшін үздіксіз немесе үзіліспен айналымға түсірілуі мүмкін. Құбырлы ФБР әдетте жоғары тығыздықпен өсіру үшін қолданылады және жоғары жарық интенсивтілігін қажет ететін түрлерге өте ыңғайлы. Құбырлы ФБР-де температураны бақылау қиын міндет болып табылады, және ол әдетте құбырларды салқындатуға және осы арқылы құбырлар ішінде айналымдағы культураның температурасын төмендетуге мүмкіндік беретін деионизацияланған суды сырттан шашу арқылы жүзеге асырылады.
Биопленкалы ПБР
Биофильмдік ПБР-лерге қапталған төсек және кеуекті субстрат ПБР-лері жатады. Қапталған төсек ПБР-лері әртүрлі пішінде болуы мүмкін, оның ішінде жалпақ тақта немесе түтікше пішіндес. Кеуекті субстратты биореакторларда (КСБР) биофильм тікелей ауаға ұшырайды және су мен қоректік заттарды капиллярлық әсер арқылы субстраттың өзінен сіңіреді. Бұл жасушалардың тоқтап қалуына байланысты проблемаларды болдырмайды, себебі биофильм бетінен су ағыны өтетін болмайды. Мәдениет ауадағы микроорганизмдермен зарарлануы мүмкін, бірақ басқа микроорганизмдерден қорғану – биофильмнің қызметтерінің бірі.
Пластикалық қапшықтан жасалған ПБР
V пішінді пластикалық қаптар балдырларды өсірудің жабық жүйелерінде бірнеше себеппен жиі қолданылады. Бұл қаптар жоғары тығыздықты полиэтиленнен (ЖТПЭ) жасалған және балдырлар өсіруге арналған жабық ортаны қамтамасыз етеді, бұл балдырлардың өсуі үшін қолайлы жағдай жасайды. V пішінді пластикалық қаптар хлорелла, спирулина және нанохлоропсис сияқты әртүрлі балдыр түрлерін өсіруге тиімді. V пішінді пластикалық қаптарда Chlorella vulgaris-тің өсу қарқыны мен биомассасының шығымы басқа пішінді пластикалық қаптарға қарағанда жоғары екені анықталды. Пластикалық қаптарға негізделген ПБР-дің әртүрлі дизайндары пластикалық қаптарды әртүрлі жерлерде тігіп бекіту арқылы жасалады, соның нәтижесінде төменгі жағы тегіс ілінетін, V пішінді ілінетін және көлденең жатқан пластикалық қаптар пайда болады, бұл жазық ПБР жүйесіне ұқсас. Пластикалық қаптарға негізделген көптеген дизайн ұсынылған, бірақ олардың өнімділігіне байланысты коммерциялық масштабта кеңінен қолданылмайды. Пластикалық қаптарды пайдалану қиын, себебі стерильділікті сақтау үшін оларды әр пайдаланғаннан кейін ауыстыру қажет, бұл ірі кәсіпорындар үшін еңбекке талап ететін жұмыс.
Жинақтау
Альгаларды микроскрин арқылы, центрифугалау, флокуляция және көбікті флотация арқылы жинауға болады. Көмірқышқыл газын тоқтату альгалардың өздігінен флокуляциялануына себеп болуы мүмкін, бұл "автофлокуляция" деп аталады. "Хитозан" – коммерциялық флокулянт, көбінесе су тазарту үшін қолданылады, ол әлдеқайда қымбат. Дәнді сары аяқденелердің ұнтақталған қабықтары қабықшаларда табиғи түрде кездесетін полисахарид – хитин алу үшін өңделеді, ал хитозан хитиннен деацетилдену арқылы алынады. Тұздылығы жоғары немесе ащы суға көбірек флокулянт қажет. Флокуляция көлемді өндіріс үшін көбінесе тым қымбат. Алуминий және темір хлориді химиялық флокулянттар ретінде қолданылады. Көбікті флотацияда өсіруші суды ауамен қанықтырып көбік жасайды, содан кейін альгаларды бетінен жинайды. Ультрадыбыс және басқа да жинау әдістері қазіргі кезде әзірленуде.
Мұнай өндіру
Алга майларының әр түрлі коммерциялық және өнеркәсіптік қолданыстары бар, және олар әр түрлі әдістермен өндіріледі. Микробалдырлардан майды өндіруге кететін шығын бағасы әртүрлі, бірақ пальма майын өндіруге қарағанда шамамен үш есе көп болуы мүмкін.
Физикалық алу
Экстракцияның алғашқы кезеңінде май балдырлардың қалған бөлігінен бөлінуі керек. Ең қарапайым әдіс – механикалық ұсақтау. Балдыр кептірілген кезде майлылығы сақталады, содан кейін оны май пресімен "сығып" алуға болады. Балдырлардың әртүрлі түрлері майды престеудің әртүрлі әдістерін, соның ішінде бұрандалы, экспеллерлік және поршеньдік престеуді талап етеді. Өсімдік майын өндірушілердің көпшілігі майды алу үшін механикалық престеу мен химиялық еріткіштерді қолданады. Бұл тәсіл көбінесе балдыр майын алу үшін де пайдаланылады. Осмостық шок – осмостық қысымның күрт төмендеуі, бұл ерітіндідегі жасушалардың жарылуына себеп болуы мүмкін. Осмостық шок кейде жасушалық құраушыларды, мысалы майды босату үшін қолданылады. Ультрадыбыстық экстракция, сонохимияның бір саласы, экстракция процесін едәуір жылдамдата алады. Ультрадыбыстық реакторды пайдалану арқылы ультрадыбыстық толқындар еріткіште кавитациялық көпіршіктерді жасау үшін қолданылады. Бұл көпіршіктер жасуша қабырғаларының жанында жарылған кезде, пайда болатын соққы толқындары мен сұйық ағындары жасуша қабырғаларын бұзып, олардың ішкі мазмұнын еріткішке шығарады. Ультрадыбыстық өңдеу негізгі ферменттік экстракцияны күшейтуге мүмкіндік береді.
Химиялық экстракция
Мұнайды алу кезінде химиялық еріткіштер жиі қолданылады. Мұнайды өндіру үшін еріткіштерді пайдаланудың кемшілігі – химиялық заттармен жұмыс істеудегі қауіп-қатер. Буға және теріге тиюден сақтану қажет, себебі олардың кез келгені денсаулыққа ауыр зиян келтіруі мүмкін. Химиялық еріткіштер жарылыс қаупін де тудырады. Химиялық еріткіштердің көп қолданылатыны – гексан, ол тамақ өнеркәсібінде кеңінен қолданылады және салыстырмалы түрде арзан. Бензол мен эфир де мұнайды бөліп шығаруға болады. Бензол – қатерлі ісік тудыратын зат ретінде жіктеледі. Химиялық еріткішпен экстракциялаудың тағы бір әдісі – Сокхлет экстракциясы. Бұл әдісте балдырлардан майлар арнайы шыны ыдыста қайта-қайта жуу немесе ағызу арқылы, гексан немесе мұнай эфирі сияқты органикалық еріткішпен рефлюкс жағдайында алынады. Бұл әдістің артықшылығы – еріткіш әр циклда қайта пайдаланылады. Ферменттік экстракцияда ферменттер жасуша қабырғаларын ыдыратады, ал су еріткіш ретінде қолданылады. Бұл майды фракциялауды әлдеқайда жеңілдетеді. Бұл экстракция процесінің құны гексанмен салыстырғанда жоғарырақ деп есептеледі. Суперкритикалық CO2 де еріткіш ретінде қолданылуы мүмкін. Бұл әдісте CO2 қысыммен сұйытылып, сұйық және газ қасиеттерін қатар меңгергендей суперкритикалық күйге дейін қыздырылады, соның арқасында ол еріткіш ретінде әрекет ете алады. Басқа әдістер де әзірленуде, оның ішінде ұзақ тізбекті, аса қанықпаған май қышқылдарын көп өндіретін майдың белгілі бір түрлерін алуға арналған әдістер де бар.