catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2023-3-43-51catal-951Research ArticleБИОКАТАЛИЗBIOCATALYSISПрименение биомассы микроводорослей для получения востребованных продуктов. Часть 2. Современные подходы к комплексной биопереработке биомассы микроводорослейThe use of microalgae biomass for the production of marketable products. Part 2. Modern approaches to complex processing of microalgae biomassСамойловаЮ. В.SamoylovaYu. V.ctls@kalvis.ruСорокинаК. Н.SorokinaK. N.ctls@kalvis.ruПармонВ. Н.ParmonV. N.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis, NovosibirskRussian Federation2023200620232334351Copyright © LLC "KALVIS", 20232023LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/951

В статье представлен обзор литературы в области переработки биомассы микроводорослей с использованием современных химических и биотехнологических подходов в разные виды биотоплив (метиловые эфиры жирных кислот, этанол, бутанол, водород) и в востребованные химические продукты, в том числе полиненасыщенные жирные кислоты, пигменты, белки. Настоящая статья затрагивает получение продуктов с использованием различных стратегий, применяемых при создании современных подходов к комплексной биопереработке биомассы микроводорослей.

The goal of the paper is the review of literature on the processing of microalgae biomass using advanced chemical and bioengineering approaches into various types of biofuels (methyl esters of fatty acids, ethanol, butanol, hydrogen) and marketable chemical products, particularly polyunsaturated fatty acids, pigments, and proteins. The paper deals with the manufacture of products using different strategies that are applied for the development of modern approaches to complex bioprocessing of microalgae biomass.

микроводорослибиомассалипидыуглеводыкомплексная биопереработкаmicroalgaebiomasslipidscarbohydratescomplex bioprocessingReferencesGlobal Energy Review 2019. / Agency I. E., 2020.Global Energy Review 2019. / Agency I. E., 2020.Ahmed S F., Mofijur M., Nahrin M., Chowdhury S. N., Nuzhat S., Alherek M., Rafa N., Ong H.C., Nghiem L.D., Mahlia T.M.I. // International Journal of Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 88. P. 37321-37342.Ahmed S F., Mofijur M., Nahrin M., Chowdhury S. N., Nuzhat S., Alherek M., Rafa N., Ong H.C., Nghiem L.D., Mahlia T.M.I. // International Journal of Hydrogen Energy. 2022. V. 47. № 88. P. 37321-37342.Сорокина К.Н., Самойлова Ю.В., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2022. T. 22. № 3. C. 66–85.Сорокина К.Н., Самойлова Ю.В., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2022. T. 22. № 3. C. 66–85.Пармон В.Н., Яковлев В.А., Сорокина К.Н., Чесноков В.В., Булушев Д.А., Яшник С.А., Громов Н.В., Дубинин Ю.В., Федоров А.В., Самойлова Ю.В., Чичкань А.С., Анисимов О.А., Болотов В.А., Голубь Ф.С., Грибовский А.Г., Черноусов Ю.Д., Шамирзаев В.Т., Болтенков В.В., Таран О.П., Медведева Т.Б. Новые физические и каталитические процессы глубокой переработки углеводородного сырья и биомассы для решения задач экологически чистой и ресурсосберегающей энергетики. Новосибирск: издательско-полиграфический центр НГУ, 2020. 394 с.Пармон В.Н., Яковлев В.А., Сорокина К.Н., Чесноков В.В., Булушев Д.А., Яшник С.А., Громов Н.В., Дубинин Ю.В., Федоров А.В., Самойлова Ю.В., Чичкань А.С., Анисимов О.А., Болотов В.А., Голубь Ф.С., Грибовский А.Г., Черноусов Ю.Д., Шамирзаев В.Т., Болтенков В.В., Таран О.П., Медведева Т.Б. Новые физические и каталитические процессы глубокой переработки углеводородного сырья и биомассы для решения задач экологически чистой и ресурсосберегающей энергетики. Новосибирск: издательско-полиграфический центр НГУ, 2020. 394 с.Gorry P.-L., Sánchez L., Morales M. // Energy from Microalgae / Jacob-Lopes E. et al. ‒ Cham: Springer International Publishing, 2018. P. 89–140.Gorry P.-L., Sánchez L., Morales M. // Energy from Microalgae / Jacob-Lopes E. et al. ‒ Cham: Springer International Publishing, 2018. P. 89–140.Ehimen E.A., Sun Z.F., Carrington C.G., Birch E.J., Eaton-Rye J.J. // Applied Energy. 2011. V. 88. № 10. P. 3454–3463.Ehimen E.A., Sun Z.F., Carrington C.G., Birch E.J., Eaton-Rye J.J. // Applied Energy. 2011. V. 88. № 10. P. 3454–3463.Hernández D., Solana M., Riaño B., García-González M.C., Bertucco A. // Bioresour Technol. 2014. T. 170. P. 370–378.Hernández D., Solana M., Riaño B., García-González M.C., Bertucco A. // Bioresour Technol. 2014. T. 170. P. 370–378.Kim E.J., Kim S., Choi H.-G., Han S.J. // Biotechnology for Biofuels. 2020. T. 13. № 1. P. 20.Kim E.J., Kim S., Choi H.-G., Han S.J. // Biotechnology for Biofuels. 2020. T. 13. № 1. P. 20.Lorenz R.T., Cysewski G.R. // Trends in Biotechnology. 2000. V. 18. № 4. P. 160–167.Lorenz R.T., Cysewski G.R. // Trends in Biotechnology. 2000. V. 18. № 4. P. 160–167.Mitra M., Patidar S.K., George B., Shah F., Mishra S. // Algal Research. 2015. V. 8. P. 161–167.Mitra M., Patidar S.K., George B., Shah F., Mishra S. // Algal Research. 2015. V. 8. P. 161–167.Campenni L., Nobre B.P., Santos C.A., Oliveira A.C., Aires-Barros M.R., Palavra A.M., Gouveia L. // Appl Microbiol Biotechnol. 2013. V. 97. № 3. P. 1383–93.Campenni L., Nobre B.P., Santos C.A., Oliveira A.C., Aires-Barros M.R., Palavra A.M., Gouveia L. // Appl Microbiol Biotechnol. 2013. V. 97. № 3. P. 1383–93.Ansari F.A., Shriwastav A., Gupta S.K., Rawat I., Guldhe A., Bux F. // Bioresour Technol. 2015. V. 179. P. 559–564.Ansari F.A., Shriwastav A., Gupta S.K., Rawat I., Guldhe A., Bux F. // Bioresour Technol. 2015. V. 179. P. 559–564.Ansari F.A., Shriwastav A., Gupta S.K., Rawat I., Bux F. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2017. V. 56. № 12. P. 3407–3412.Ansari F.A., Shriwastav A., Gupta S.K., Rawat I., Bux F. // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2017. V. 56. № 12. P. 3407–3412.Dong T., Knoshaug E.P., Davis R., Laurens L.M.L., Van Wychen S., Pienkos P.T., Nagle N. // Algal Research. 2016. V. 19. P. 316–323.Dong T., Knoshaug E.P., Davis R., Laurens L.M.L., Van Wychen S., Pienkos P.T., Nagle N. // Algal Research. 2016. V. 19. P. 316–323.Sorokina K.N., Samoylova Y.V., Gromov N.V., Ogorodnikova O.L., Parmon V.N. // Bioresour Technol. 2020. V. 317. P. 124026.Sorokina K.N., Samoylova Y.V., Gromov N.V., Ogorodnikova O.L., Parmon V.N. // Bioresour Technol. 2020. V. 317. P. 124026.Moncada J., Tamayo J.A., Cardona C.A. // Chemical Engineering Science. 2014. V. 118. P. 126–140.Moncada J., Tamayo J.A., Cardona C.A. // Chemical Engineering Science. 2014. V. 118. P. 126–140.Albarelli J.Q., Santos D.T., Ensinas A.V., Marechal F., Cocero M.J., Meireles M.A.A. // Renewable Energy. 2018. V. 129. P. 776–785.Albarelli J.Q., Santos D.T., Ensinas A.V., Marechal F., Cocero M.J., Meireles M.A.A. // Renewable Energy. 2018. V. 129. P. 776–785.Gentili F.G. // Bioresour Technol. 2014. V. 169. P. 27–32.Gentili F.G. // Bioresour Technol. 2014. V. 169. P. 27–32.Piligaev A.V., Sorokina K.N., Shashkov M.V., Parmon V.N. // Bioresour Technol. 2018. V. 250. P. 538–547.Piligaev A.V., Sorokina K.N., Shashkov M.V., Parmon V.N. // Bioresour Technol. 2018. V. 250. P. 538–547.Mondal M., Goswami S., Ghosh A., Oinam G., Tiwari O.N., Das P., Gayen K., Mandal M.K., Halder G.N. // 3 Biotech. 2017. V. 7. № 2. P. 99.Mondal M., Goswami S., Ghosh A., Oinam G., Tiwari O.N., Das P., Gayen K., Mandal M.K., Halder G.N. // 3 Biotech. 2017. V. 7. № 2. P. 99.Chisti Y. // Biotechnology Advances. 2007. V. 25. № 3. P. 294–306.Chisti Y. // Biotechnology Advances. 2007. V. 25. № 3. P. 294–306.Maurya R., Paliwal C., Ghosh T., Pancha I., Chokshi K., Mitra M., Ghosh A., Mishra S. // Bioresour Technol. 2016. V. 214. P. 787–796.Maurya R., Paliwal C., Ghosh T., Pancha I., Chokshi K., Mitra M., Ghosh A., Mishra S. // Bioresour Technol. 2016. V. 214. P. 787–796.Brownbridge G., Azadi P., Smallbone A., Bhave A., Taylor B., Kraft M. // Bioresour Technol. 2014. V. 151. P. 166–173.Brownbridge G., Azadi P., Smallbone A., Bhave A., Taylor B., Kraft M. // Bioresour Technol. 2014. V. 151. P. 166–173.Shah M.M., Liang Y., Cheng J.J., Daroch M. // Front Plant Sci. 2016. V. 7. P. 531.Shah M.M., Liang Y., Cheng J.J., Daroch M. // Front Plant Sci. 2016. V. 7. P. 531.Solovchenko A.E. // Photosynth Res. 2015. V. 125. № 3. P. 437–49.Solovchenko A.E. // Photosynth Res. 2015. V. 125. № 3. P. 437–49.Chua E.T., Schenk P.M. // Bioresour Technol. 2017. V. 244. Pt. 2. P. 1416–1424.Chua E.T., Schenk P.M. // Bioresour Technol. 2017. V. 244. Pt. 2. P. 1416–1424.Chew K.W., Yap J.Y., Show P.L., Suan N.H., Juan J.C., Ling T.C., Lee D.-J., Chang J.-S. // Bioresour Technol. 2017. V. 229. P. 53–62.Chew K.W., Yap J.Y., Show P.L., Suan N.H., Juan J.C., Ling T.C., Lee D.-J., Chang J.-S. // Bioresour Technol. 2017. V. 229. P. 53–62.Hariskos I., Posten C. // Biotechnology Journal. 2014. V. 9. № 6. P. 739–752.Hariskos I., Posten C. // Biotechnology Journal. 2014. V. 9. № 6. P. 739–752.Lee A.K., Lewis D.M., Ashman P.J. // Biomass and Bioenergy. 2012. V. 46. P. 89–101.Lee A.K., Lewis D.M., Ashman P.J. // Biomass and Bioenergy. 2012. V. 46. P. 89–101.Keegan D., Kretschmer B., Elbersen B., Panoutsou C. // Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 2013. V. 7. № 2. P. 193–206.Keegan D., Kretschmer B., Elbersen B., Panoutsou C. // Biofuels, Bioproducts and Biorefining. 2013. V. 7. № 2. P. 193–206.Yuan J., Kendall A., Zhang Y. // GCB Bioenergy. 2015. V. 7. № 6. P. 1245–1259.Yuan J., Kendall A., Zhang Y. // GCB Bioenergy. 2015. V. 7. № 6. P. 1245–1259.Barr W.J., Landis A.E. // The International Journal of Life Cycle Assessment. 2018. V. 23. № 5. P. 1141–1150.Barr W.J., Landis A.E. // The International Journal of Life Cycle Assessment. 2018. V. 23. № 5. P. 1141–1150.Wiesberg I.L., Brigagão G.V., de Medeiros J.L., de Queiroz Fernandes Araújo O. // Journal of Environmental Management. 2017. V. 203. P. 988–998.Wiesberg I.L., Brigagão G.V., de Medeiros J.L., de Queiroz Fernandes Araújo O. // Journal of Environmental Management. 2017. V. 203. P. 988–998.Satya A.D.M., Cheah W.Y., Yazdi S.K., Cheng Y.-S., Khoo K.S., Vo D.-V.N., Bui X.D., Vithanage M., Show P.L. // Environmental Research. 2023. V. 218. P. 114948.Satya A.D.M., Cheah W.Y., Yazdi S.K., Cheng Y.-S., Khoo K.S., Vo D.-V.N., Bui X.D., Vithanage M., Show P.L. // Environmental Research. 2023. V. 218. P. 114948.

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