JultikaUniversity of Oulu repository

Tiivistelmä

Kandidaatintyön tarkoituksena on selvittää mikroleviä hyödyntävien jätevedenpuhdistusprosessien toimintaperiaatteita, mikrolevien kasvuun vaikuttavia tekijöitä ja mikrolevien mahdollisuuksia teollisuuden raaka-aineena. Tutkimus on kirjallisuuskatsaus, jossa aineistona on käytetty aikaisempaa mikrolevätutkimusta ja tieteellistä kirjallisuutta. Lisäksi työssä on tekijän tuottamaa kuvamateriaalia.

Työssä tarkastellaan mikroleviä hyödyntävien jätevedenpuhdistusprosessien taloudellisuutta, tehokkuutta, ja soveltuvuutta laajamittaiseen käyttöön Suomessa ja muualla maailmassa. Tutkielmassa käydään läpi, miten mikrolevät poistavat saasteita jätevedestä, ja mitkä tekijät vaikuttavat puhdistustulokseen. Kandidaatintyössä pohditaan myös tulevaisuuden tutkimuskohteita mikrolevien hyödyntämisessä.

Tutkimuksesta voidaan päätellä, että mikroleviä hyödyntävät jätevedenpuhdistusprosessit ovat kustannustehokkaita ja poistavat jätevedestä monia ravinteita ja epäpuhtauksia paremmin kuin bakteerit. Mikroleviä hyödyntävät jäteveden käsittelymenetelmät eivät myöskään kuluta yhtä paljon kemikaaleja, tai tuota hiilidioksidia (CO₂) kuten aktiivilietemenetelmä. Mikrolevät ovat yhteyttäviä eliöitä ja suosivat yleensä yli 15°C lämpötiloja, minkä vuoksi mikrolevien hyödyntäminen ympärivuotisessa jätevesien käsittelyssä voi olla haastavaa arktisilla ja subarktisilla alueilla. Mikrolevälajeja on valtavasti, ja lajien ominaisuudet ja tarpeet vaihtelevat suuresti, jolloin optimaalisia tuloksia voi olla vaikea saavuttaa. Osa mikrolevien kasvatusmenetelmistä vaativat myös paljon vettä, ja mikrolevien erottaminen jätevedestä voi olla kallista tai hidasta.

Mikrolevät keräävät itseensä paljon arvokkaita ravinteita jäteveden käsittelyn yhteydessä, ja mikroleviä voidaan käyttää teollisuudessa tärkeiden tuotteiden, kuten lannoitteiden ja biopolttoaineiden valmistuksessa. Mikrolevien korkean proteiinipitoisuuden vuoksi siitä voidaan myös valmistaa ravintolisiä tai eläinrehua.

Mikrolevien soveltuvuutta jätevesien käsittelyyn tutkitaan aktiivisesti ympäri maailmaa ja puhdistusmenetelmät tulevat odotetusti muuttumaan tehokkaammiksi tulevaisuudessa. Mikroleviä hyödyntävissä jätevedenpuhdistus menetelmissä on kuitenkin vielä paljon tutkimuskohteita, eikä täysimittaisista mikroleviä hyödyntävistä jätevedenpuhdistuslaitoksista ole juuri tutkimustuloksia.

The use of microalgae in wastewater treatment

Abstract

The goal of this bachelor’s thesis is to investigate the mechanics of the use of microalgae in wastewater treatment, the factors that affect the growth of microalgae and the uses of microalgae as raw material for industries. This study is a literature review where previous microalgae research and scientific literature has been used, as well as images produced by the author.

The review addresses the sustainability, applicability, and economic impact of microalgae-based wastewater treatment methods in Finland and worldwide. The review explains the mechanics of pollutant removal by microalgae, and the factors effecting the performance of microalgae-based wastewater treatment. The review also discusses future research in the use of microalgae.

Based on research, wastewater treatment using microalgae are cost-effective and remove many pollutants and nutrients from the wastewater better than bacteria. Processes utilizing microalgae rarely demand as many chemicals as treatment using bacteria and produces oxygen instead of carbon dioxide. Microalgae are photosynthesizing organisms and mostly thrive in temperatures over 15°C, which is why using microalgae for yearround wastewater treatment might be challenging in arctic and subarctic areas. There is a vast number of different species of microalgae and getting optimal results in a wastewater treatment process can be difficult for that reason. Some methods of microalgae cultivation require large quantities of water and separating the algae from the water can be slow or expensive.

Microalgae accumulate large amounts of valuable nutrients during wastewater treatment and can be used to produce important products, such as fertilizers or biofuels. The applicability of microalgae in wastewater treatment is studied worldwide and treatment methods will expectedly become more effective and suitable for large scale treatment plants in the future. There are many objects of research left in microalgae-based wastewater treatment and little data from large scale wastewater treatment plants utilizing microalgae.