Коммерческое производство биологически активных соединений и добычи нефти из видов микроводорослей ограничена высокой стоимостью производства. Последующая обработка, которая включает сбор урожая и добычу, может составлять 70–80% от общей стоимости производства. Следовательно, с экономической точки зрения технологии добычи должны быть улучшены. Клетки микроводорослей трудно разрушить из-за полимеров в их клеточной стенке,в такие биополимерах как альгаенан и спорополленин. Следовательно, растворители и устройства для разрушения требуются для получения представляющих интерес продуктов внутри клеток. Обычные методы, используемые для разрушения и извлечения клеток, являются дорогостоящими и часто затруднены низкой эффективностью. Микроволновая экстракция дает возможность для извлечения биохимических компонентов, включая липиды, пигменты, углеводы, витамины и белки, индивидуально и в составе биоперерабатывающего завода. Микроволновая технология продвинулась с момента ее использования в 1970-х годах. Это может сократить рабочее время и привести к более высокой урожайности и чистоте продуктов. В этой статье рассматриваются возможности и проблемы использования микроволновой технологии для извлечения биоактивных продуктов по отдельности и в рамках подхода биопереработки.
На сегодняшний день общее количество существующих таксонов водорослей составляет не менее 72 500 видов и около 30 000 видов микроводорослей. С 1970-х годов амбиции заключались в том, чтобы использовать микроводоросли для производства биотоплива из-за опасений, связанных с нефтяной безопасностью, и требований по снижению выбросов парниковых газов, и это было тщательно рассмотрено. Подобно наземным растениям, микроводоросли обладают потенциалом для производства биодизеля. Однако существует потребность в улучшении биосинтеза триацилглицеридов, критических инженерных разработок, улучшений в массовой культуре и дальнейших достижениях в последующей обработке, включая технологии сбора и экстракции. В настоящее время высокая стоимость получения биодизеля из микроводорослей ограничивает коммерческое развитие. Оценочная стоимость биодизеля в фотобиореакторах с содержанием масла 60% составляет 3,96–10,56 долл. США / л, тогда как биодизель из соевых бобов в десять раз дешевле. Переработка биомассы микроводорослей а это сбор и извлечение продукта, составляет 70–80% от общей стоимости и имеет наибольший вес с точки зрения потребления энергии. Несмотря на проблемы в производстве недорогих товаров, таких как биодизель, из микроводорослей, несколько штаммов были коммерчески использованы для производства кормов для животных и продуктов высокой ценности], а именно, нутрицевтики и космецевтики, включая полиненасыщенные жирные кислоты, такие как эйкозапентаеновая кислота и докозагексаеновая кислота, каротиноиды, такие как астаксантин и β-каротин, и фикобилипротеины, такие как фикоцианин и фикоэритрин. В последние годы потенциал для более разнообразных продуктов из микроводорослей быстро рос, и на существующих рынках усилилась конкуренция.
Продукты из микроводорослей можно экстрагировать двумя способами сухим и мокрым. Сухой способ включает в себя либо распылительную сушку, сушку в барабане, сублимационную сушку или сушку на солнце перед экстракцией. Мокрый путь - это процесс, в котором собираемая биомасса разрушается для высвобождения внутриклеточных продуктов. Метод сухой обработки для производства биодизеля требует большего расхода энергии. Поэтому влажная экстракция без необходимости лиофилизации клеток является более желательной для энергоэффективной экстракции внутриклеточных продуктов из микроводорослей.
Клеточные стенки микроводорослей часто содержат альгенен и, как известно, их трудно лизировать, часто они устойчивы к химическим веществам и слабым кислотам Клетки штаммов Nannochloropsis и Chlorella мелкие (1–2 мкм) и сферические, а их клеточные стенки особенно трудно разрушить. Клеточные стенки гемококка содержат толстую клеточную стенку спорополленина, которая даже препятствует ацетолизу. На сегодняшний день физико-химические методы широко используются для выделения внутриклеточных продуктов микроводорослей. Однако они, как правило, отнимают много времени и, если их тщательно не контролировать, могут вызвать деградацию или нежелательные химические изменения продуктов, особенно каротиноидов. Из-за различных структурных свойств различных биохимических компонентов, определение оптимального экстракционного растворителя и технологии для извлечения желаемых продуктов остается основной проблемой в биотехнологии микроводорослей. Микроволновая экстракция предлагает альтернативный зеленый метод разрушения клеток и извлечения соединений из микроводорослей. Он был критически оценен для промышленных применений, выявляя эффективное разрушение клеточной стенки при относительно низком потреблении энергии, быстрое время обработки и предотвращение использования опасных веществ.
По моему мнению, данная технология обладает огромным потенциалом для производства альтернативных видов топлива, при условии, что проблемы могут быть решены с упором на использование экологически чистых растворителей и снижение энергозатрат.