ekipЭкология и промышленность РоссииEcology and Industry of Russia1816-03952413-6042ООО "Калвис"10.18412/1816-0395-2025-11-36-41ekip-3062Research ArticleТЕМА НОМЕРА. Экологическая безопасностьNUMBER SUBJECT. Еnvironmental SafetyУлавливание CO2 микроводорослями: от лабораторных исследований к пилотным проектамCO2 Capture by Microalgae: From Laboratory Research to Pilot ProjectsЧерноваН. И.ChernovaN. I.

канд. биол. наук, вед. науч. сотрудник

Cand. Sci. (Biol.), Leading Research Fellow

podpiska@kalvis.ruКиселеваС. В.KiselevaS. V.

канд. физ.-мат. наук, вед. науч. сотрудник

Cand. Sc. (Phys.-Math.), Leading Research Fellow

ctls@kalvis.ruМГУ имени М.В.ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation20250112202529113641Copyright © ООО "Калвис", 20252025ООО "Калвис"ООО "Калвис"https://www.ecology-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.ecology-kalvis.ru/jour/article/view/3062

На основе условий и результатов лабораторных экспериментов по выращиванию микроводорослей (МКВ) и цианобактерий в атмосфере дымовых газов обоснованы критерии пригодности климатических условий места реализации пилотных проектов для масштабирования технологий улавливания СО2. Описана процедура адаптации штаммов микроводорослей к выращиванию в условиях повышенных концентраций СО2 и дымовых газов, показана достигнутая в лабораторных условиях продуктивность этих штаммов. Сделан вывод о том, что для снижения энергетических затрат при культивировании микроводорослей в климатических условиях России наиболее оптимально использование инфраструктуры тепличных комплексов с полугодовым циклом активного производства.

Based on the conditions and results of laboratory experiments on the cultivation of microalgae (MA) and cyanobacteria in flue gas atmospheres, criteria were justified for assessing the climatic suitability of pilot project sites for scaling up СО2 capture technologies. The procedure for adapting microalgal strains to growth under high СО2 concentrations and flue gas exposure was described, along with the productivity of these strains under lab conditions. It was concluded that to reduce energy costs during microalgae cultivation in Russian climatic conditions, the optimal solution is to use the infrastructure of greenhouse complexes with a six-month active production cycle.

микроводорослицианобактериикультивированиеулавливание СО2пилотные проектырегиональные и климатические факторыmicroalgaecyanobacteriacultivationСО2 capturepilot projectsregional and climatic factorsИсследование выполнено при поддержке государственного финансирования Географического факультета МГУ (проект № 121051400082-4 "Географические основы устойчивого развития энергетических систем с использованием возобновляемых источников энергии").The research was supported by state funding from the Faculty of Geography LMSU (Project No. 121051400082-4, "Geographical Foundations of Sustainable Development of Energy Systems Using Renewable Energy Sources").ReferencesIglina T., Iglin P., Pashchenko D. Industrial CO2 Capture by Algae: A Review and Recent Advances. Sustainability. 2022. 14. 3801. https://doi.org/10.3390/su14073801.Iglina T., Iglin P., Pashchenko D. Industrial CO2 Capture by Algae: A Review and Recent Advances. Sustainability. 2022. 14. 3801. https://doi.org/10.3390/su14073801.Vale M.A., Ferreira, A., Pires J.C.M., Gonçalves A.L. CO2 Capture Using Microalgae. In Advances in Carbon Capture. Woodhead Publishing, Sawston, UK. 2020. Chapter 17. Р. 381—405.Vale M.A., Ferreira, A., Pires J.C.M., Gonçalves A.L. CO2 Capture Using Microalgae. In Advances in Carbon Capture. Woodhead Publishing, Sawston, UK. 2020. Chapter 17. Р. 381—405.Wollmann F., Dietze S., Ackermann J.-U., Bley T., Walther T., Steingroewer J., Krujatz F. Microalgae Wastewater Treatment: Biological and Technological Approaches. Eng. Life Sci. 2019. 19. Р. 860—871. https://doi.org/10.1002/elsc.201900071.Wollmann F., Dietze S., Ackermann J.-U., Bley T., Walther T., Steingroewer J., Krujatz F. Microalgae Wastewater Treatment: Biological and Technological Approaches. Eng. Life Sci. 2019. 19. Р. 860—871. https://doi.org/10.1002/elsc.201900071.Chernova N., Kiseleva S. The Wastewater Using in Technologies of Bio-Oil Production from Microalgae: CO2 Capture and Storage. In Proceedings of the IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Athens, Greece, 14—15 December 2020. Vol. 1037. Р. 012045. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1037/1/01204.Chernova N., Kiseleva S. The Wastewater Using in Technologies of Bio-Oil Production from Microalgae: CO2 Capture and Storage. In Proceedings of the IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Athens, Greece, 14—15 December 2020. Vol. 1037. Р. 012045. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1037/1/01204.Власкин М.С., Киселёва С.В., Чернова Н.И. и др. Эффективность поглощения CO2 микроводорослями Arthrospira platensis из смеси, моделирующей дымовые газы. Теплоэнергетика. 2023. №5. С. 57—72.Власкин М.С., Киселёва С.В., Чернова Н.И. и др. Эффективность поглощения CO2 микроводорослями Arthrospira platensis из смеси, моделирующей дымовые газы. Теплоэнергетика. 2023. №5. С. 57—72.Латыпов О.Р., Лаптев А.Б., Шевляков Ф.Б., Голубев И.А., Шапошников Н.О. Утилизация углекислого газа с учетом климатических особенностей региона. Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2023. Вып. 2 (142). С. 174—194.Латыпов О.Р., Лаптев А.Б., Шевляков Ф.Б., Голубев И.А., Шапошников Н.О. Утилизация углекислого газа с учетом климатических особенностей региона. Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2023. Вып. 2 (142). С. 174—194.Sinetova M.A., Sidorov R.A., Starikov A.Y., Voronkov A.S., Medvedeva A.S., Krivova Z.V., Pakholkova M.S., Bachin D.V., Bedbenov V.S., Gabrielyan D.A. et al. Assessment of the biotechnological potential of cyanobacterial and microalgal strains from IPPAS culture collection. Appl. Biochem. Microbiol. 2020, 56, 794—808.Sinetova M.A., Sidorov R.A., Starikov A.Y., Voronkov A.S., Medvedeva A.S., Krivova Z.V., Pakholkova M.S., Bachin D.V., Bedbenov V.S., Gabrielyan D.A. et al. Assessment of the biotechnological potential of cyanobacterial and microalgal strains from IPPAS culture collection. Appl. Biochem. Microbiol. 2020, 56, 794—808.Zhongshi He, Jing Wang, Yantao Lia. Recent advances in microalgae- driven carbon capture, utilization, and storage: Strain engineering through adaptive laboratory evolution and microbiome optimization. Green Carbon. 2025. Vol. 3. Iss. 1. P. 74—99. https://doi.org/10.1016/j.greenca.2024.10.001.Zhongshi He, Jing Wang, Yantao Lia. Recent advances in microalgae- driven carbon capture, utilization, and storage: Strain engineering through adaptive laboratory evolution and microbiome optimization. Green Carbon. 2025. Vol. 3. Iss. 1. P. 74—99. https://doi.org/10.1016/j.greenca.2024.10.001.Zhang L., Zhang B., Zhu X., Chang H., Ou S.,Wang H. Role of Bioreactors in Microbial Biomass and Energy Conversion. In Bioreactors for Microbial Biomass and Energy Conversion. Springer, Singapore, 2018.Zhang L., Zhang B., Zhu X., Chang H., Ou S.,Wang H. Role of Bioreactors in Microbial Biomass and Energy Conversion. In Bioreactors for Microbial Biomass and Energy Conversion. Springer, Singapore, 2018.Gabrielyan D.A., Sinetova M.A., Gabel B.V., Gabrielian A.K., Markelova A.G., Rodionova M.V., Bedbenov V.S., Shcherbakova N.V., Los D.A. Cultivation of Chlorella sorokiniana IPPAS C-1 in flat-panel photobioreactors: From a laboratory to a pilot scale. Life. 2022. 12. 1309.Gabrielyan D.A., Sinetova M.A., Gabel B.V., Gabrielian A.K., Markelova A.G., Rodionova M.V., Bedbenov V.S., Shcherbakova N.V., Los D.A. Cultivation of Chlorella sorokiniana IPPAS C-1 in flat-panel photobioreactors: From a laboratory to a pilot scale. Life. 2022. 12. 1309.Филиппов С.П. Экономические характеристики технологий улавливания и захоронения диоксида углерода (обзор). Теплоэнергетика. 2022. № 10. С. 17‒31.Филиппов С.П. Экономические характеристики технологий улавливания и захоронения диоксида углерода (обзор). Теплоэнергетика. 2022. № 10. С. 17‒31.Gabrielyan D.A., Gabel B.V., Sinetova M.A., Gabrielian A.K., Markelova A.G., Shcherbakova N.V., Los D.A. Optimization of CO2 Supply for the Intensive Cultivation of Chlorella sorokiniana IPPAS C-1 in the Laboratory and Pilot-Scale Flat-Panel Photobioreactors. Life. 2022. 12. 1469. https://doi.org/10.3390/life12101469.Gabrielyan D.A., Gabel B.V., Sinetova M.A., Gabrielian A.K., Markelova A.G., Shcherbakova N.V., Los D.A. Optimization of CO2 Supply for the Intensive Cultivation of Chlorella sorokiniana IPPAS C-1 in the Laboratory and Pilot-Scale Flat-Panel Photobioreactors. Life. 2022. 12. 1469. https://doi.org/10.3390/life12101469.Chunzhuk E.A., Grigorenko A.V., Kiseleva S.V. et al. Features of the microalgae and cyanobacteria growth in the flue gas atmosphere with different CO2 concentrations. Sustainability. 2024. Vol. 16. № 7075. P. 1—18.Chunzhuk E.A., Grigorenko A.V., Kiseleva S.V. et al. Features of the microalgae and cyanobacteria growth in the flue gas atmosphere with different CO2 concentrations. Sustainability. 2024. Vol. 16. № 7075. P. 1—18.Семененко В.Е. Каталог культур микроводорослей в коллекциях СССР. Изд-во РАН. М., 1991. С. 48, 53—55.Семененко В.Е. Каталог культур микроводорослей в коллекциях СССР. Изд-во РАН. М., 1991. С. 48, 53—55.Lu Y.M., Xiang W.Z., Wen Y.H. Spirulina (Arthrospira) industry in Inner Mongolia of China: current status and prospects. J Appl Phycol. 2011. Apr. 23(2):265—269. doi: 10.1007/s10811-010-9552-4.Lu Y.M., Xiang W.Z., Wen Y.H. Spirulina (Arthrospira) industry in Inner Mongolia of China: current status and prospects. J Appl Phycol. 2011. Apr. 23(2):265—269. doi: 10.1007/s10811-010-9552-4.Chernova N., Kiseleva S., Vlaskin M., Rafikova Y. Estimation of microalgae resource potential for bio-oil production and sustainable rural development in the climatic conditions of Russia (the Republic of Dagestan). MATEC Web of Conferences. 2018. № 178. P. 09011(1—6).Chernova N., Kiseleva S., Vlaskin M., Rafikova Y. Estimation of microalgae resource potential for bio-oil production and sustainable rural development in the climatic conditions of Russia (the Republic of Dagestan). MATEC Web of Conferences. 2018. № 178. P. 09011(1—6).Сайт проекта NASA Prediction Of Worldwide Energy Resources. [Электронный ресурс]. URL: https:// https://power.larc.nasa.gov/ (дата обращения (04.05.2025).Сайт проекта NASA Prediction Of Worldwide Energy Resources. [Электронный ресурс]. URL: https:// https://power.larc.nasa.gov/ (дата обращения (04.05.2025).Научно-прикладной справочник по климату СССР. Сер. 3. Многолетние данные. Вып. 13. Ч. 1—6. Волгоградская, Ростовская … области. Кн. 1. Л., Гидрометеоиздат, 1990. 725 с.Научно-прикладной справочник по климату СССР. Сер. 3. Многолетние данные. Вып. 13. Ч. 1—6. Волгоградская, Ростовская … области. Кн. 1. Л., Гидрометеоиздат, 1990. 725 с.Долгов С.В. Водный потенциал Волгоградской области и его современные изменения. Известия РАН. Сер. Географическая. 2018. № 4. С. 77—88.Долгов С.В. Водный потенциал Волгоградской области и его современные изменения. Известия РАН. Сер. Географическая. 2018. № 4. С. 77—88.

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