Глобальное потепление является одной из важнейших проблем современного развивающего мира. В декабре 1997 года на встрече в Киото (Япония), посвященной глобальному изменению климата, делегатами более чем из 160 стран была принята конвенция, обязывающая развитые страны сократить выбросы CO2. Киотский протокол обязывает 38 индустриально развитых стран сократить к 2008—2012 годам выбросы CO2 на 5 % от уровня 1990 года.
Наиболее реальными возможностями борьбы с парниковым эффектом, которыми располагает человечество сегодня, являются повышение энергоэффективности и энергосбережение, а так же производство возобновляемых источников энергии.
В настоящее время в качестве возобновляемых источников энергии в основном рассматривается выращивание и использование биомассы различных зерновых и масленичных культур. Из них получают биоэтанол и биодизель. Однако вырубка тропических лесов под посадки сахарного тростника и масленичных культур приведет в перспективе к изменению климата и серьезным экологическим проблемам. Удельная биопродуктивность наземных растений так же невысока, что не позволяет производить достаточное количество биотоплива для человечества. Эффективной возобновляемой культурой, обладающей наибольшим потенциалом с точки зрения выработки энергии, для которой не нужны пахотные земли, которая в процессе жизнедеятельности потребляет СО2, а выделяет кислород, являются микроводоросли.
Современные исследования позволяют оценить теоретический максимум и реальный диапазон эффективности осуществляемого микроводорослями фотосинтеза. Теоретически возможная на Земле продуктивность водорослей составляет 196 г сухой биомассы на м2 освещенной поверхности в сутки при средней солнечной радиации 11616 МДж на м2 в год (371 Вт/м2). Максимальные реальные величины прироста биомассы водорослей при интенсивности солнечной радиации 5623-7349 МДж на м2 в год (180-235 Вт/м2) составляют 38-47 г сухой биомассы с квадратного метра в сутки
Уникальными условиями для выращивания водорослей обладают сооружения по очистке сточных вод. Здесь необходимые условия для фотосинтеза существуют в течение всего года: теплая вода, биогенные элементы (остающиеся в воде после очистки ее активным илом), углекислый газ (образуется в результате окисления органического вещества и сжигания метана на ТЭС). При производстве 1 кг сухой биомассы водорослей потребляется: 1,9 кг СО2, 80 г азота и 13 г фосфора.
07 июля 2011 г с докладом о разработанной для МГУП «Мосводоканал» пилотной установки бифотореактора для исследования процесса роста микроводорослей на Научно-техническом совете выступил заслуженный профессор МГУ, академик, председатель Секции химии РАЕН, эксперт ООН по химической безопасности В.С.Петросян. В обсуждении данного вопроса приняли участие: заместитель директора по научной работе ОАО "МосводоканалНИИпроект" д.т.н. профессор, академик РАЕН О.Г.Примин, профессор кафедры водоотведения Московского Государственного Строительного Университета Н.А.Залетова.
В докладе был приведен мировой опыт на примере водоочистной станции города Крайстчерч (Новая Зеландия), где запущен крупнейший в мире демонстрационный проект производства сырой бионефти из водорослей, развивающихся при очистке сточных вод. Климатические условия, в которых расположена станция, близки к южным районам России. Проект был разработан сотрудниками Национального института исследований воды и атмосферы (NIWA) при финансовой поддержке Фонда содействия научно-технологическим исследованиям.
Сооружения г. Крайстчерч очищают 2000 м3/сут сточной воды по технологии, включающей механическую обработку и сбраживание осадка сточных вод; очистку осветленной воды с использованием водорослей и обработку биомассы водорослей. Проект предполагает при урожайности водорослей от 150 до 300 тонн получать от 45 до 90 тысяч литров сырой бионефти.
Докладчик отметил, что технология культивирования водорослей совмещенная с очисткой сточных вод и фиксацией СО2 экономически более выгодна, чем выращивание водорослей на специальных средах.
По опыту эксплуатации пилотной установки в МГУП «Мосводоканал» будет разработана технология использования биофотореакторов для производства биотоплива и очистки отходящих газов ТЭС Курьяновских очистных сооружений.
Отходы от производства топлива, полученного из водорослей, могут быть использованы в качестве удобрения для растений, поскольку содержат большое количество азота и фосфора или корма для животных. Биологическая очистка сточных вод с использованием водорослей открывает перспективы не только удаления загрязняющих воду биогенных элементов, предотвращая тем самым эвтрофикацию водных объектов, но и позволяет МГУП «Мосводоканал» получить дополнительные статьи дохода в виде продажи (или использования для внутренних нужд) энергии из биомассы, а также продажи квот на утилизацию СО2.
