خلاصه مطالعات امکان‌سنجی (طرح توجیهی) پرورش جلبک اسپیرولینا

مقدمه 

 جلبک‌ها بخش مهمی از اکوسیستم هستند. آنها غذای بسیاری از جانوران آبزی را تأمین می‌کنند و بعضی از آنها توسط انسان هم خورده می‌شوند. به علاوه جلبک‌ها با فوتوسنتز اکسیژن بسیاری تولید می‌کنند. از جلبک‌ها همچنین در صنایع مختلف چون داروسازی استفاده می‌شود.
این جلبک‌ها هستند که باعث تأمین اکسیژن مورد نیاز آب می‌شوند. به این صورت که مواد زاید آب‌ها و فاضلاب‌ها به وسیله میکروب‌های بی‌هوازی تجزیه می‌شود و سطح آب را آلوده می‌کنند که در این میان جلبک‌ها در آب رشد کرده و با فرایند فتوسنتز خود اکسیژن مورد نیاز آب را تأمین می‌کنند و در نتیجه فعالیت میکروب‌های هوازی را در تجزیه مواد آلی افزایش می‌دهند.
جلبک اسپیرولینا (spirulina) گونه‌ای جلبک سبز-آبی از شاخه سیانوباکترها است. این جلبک در آب‌های مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری رشد می‌کند که دارای آب شور یا آب‌های قلیایی و لب‌شور بوده و سرشار از کربنات و بی کربنات است. اسپیرولینا بیشتر در آفریقا، آسیا، آمریکای جنوبی و آمریکای مرکزی یافت و تولید شده و می‌تواند غذای جانوران یا انسان باشد.
در ادامه خلاصه‌‌ای از مطالعات امکان‌سنجی (طرح توجیهی) کشت و پرورش جلبک اسپیرولینا ارائه شده است.

معرفی محصول

 اسپیرولینا (به انگلیسی: Spirulina) گونه‌ای جلبک سبز-آبی از شاخه سیانوباکترها است. اسپیرولینا شامل سه گونه Arthrospira maxima و Arthrospira plantensis و Arthrospira fusiformis می‌باشد. امروزه اسپیرولینا بیشتر به عنوان مکمل غذایی در صنعت داروسازی (به شکل قرص یا پودر) به کار می‌رود. همچنین در صنایع آبزی پروری، آکواریوم و ماکیان نیز از آن استفاده می‌شود. این جلبک به‌طور طبیعی در بسیاری از دریاچه‌ها رشد می‌کند اما برای تولید مصنوعی جلبک اسپیرولینا نیز فعالیت‌های فراوانی صورت می‌پذیرد. در بسیاری از نقاط جهان شرکت‌هایی مشغول تولید و عرضه این جلبک سبز آبی برای مصارف انسانی و دامی هستند.
جلبک اسپیرولینا برای رشد نیاز به محیط با pH بیش از 8 و شور دارد. هرچند در آب شیرین هم رشد می‌کند. جلبک اسپیرولینا می‌تواند در فاضلاب رشد کرده و با چرخه مواد مغذی تولید پروتئین بکند و آلاینده‌های معدنی و مواد زائد را حذف کند.
فاکتورهای دیگری که برای پرورش مورد نیاز است شامل شرایط زیستی، هزینه زمین، کارگر، انرژی آب، مواد مغذی، دما و انواع محصول نهایی است. جلبک‌ها در مقیاس‌های مختلفی پرورش می‌یابند که بسته به ویژگی‌های اساسی آنها از جمله نیاز به نور، دما توانایی حفظ کشت تک گونه‌ای را دارد.
ترکیب شیمیایی جلبک اسپیرولینا نشان می‌دهد که می‌توان از این سیانوباکتر به عنوان غذای مناسب برای انسان و دام استفاده نمود حدود 50 تا 70 درصد از وزن خشک آن را پروتئین تشکیل می‌دهد البته میزان پروتئین بستگی به شرایط کشت و پرورش و نوع آن دارد.

 معرفی کد آیسیک و کد تعرفه گمرکی محصول

 کد آیسیک محصول 0500412310، از گروه ماهیگیری، اداره هچری‌ها و مزرعه‌های تکثیر و پرورش ماهی؛ فعالیت‌های خدماتی در راستای ماهیگیری (05)، و زیرگروه‌های ماهیگیری، اداره هچری‌ها و مزرعه‌های تکثیر و پرورش ماهی؛ فعالیت‌های خدماتی در راستای ماهیگیری(0500) و سایر جانوران یا گیاهان دریایی طبقه بندی نشده در جای دیگر (0500312309) می‌باشد.
جلبک اسپیرولینا تحت زیر تعرفه 05119990، مقررات گمرکی ایران صادر و وارد می‌شود.

 کاربردهای محصول

 از جمله کاربردهای جلبک در صنایع مواد غذایی و شیرینی سازی به عنوان تولید کنسروهای ضد یبوست، کیک، ماکارانی، ماست و شیر، تصفیه آب، تامین علوفه و مکمل غذایی دام، در کشاورزی به عنوان کود، چرم سازی و نساجی و پزشکی برای ساخت پروتز دندان و….. را می‌توان نام برد. در ادامه به معرفی برخی از کاربردهای جلبک پرداخته شده است.
جلبک خوراکی:
استفاده از جلبک برای مصرف خوراکی انسان بسیار مفید است و افراد زیادی مثل بدن‌سازها و قهرمان‌های ورزشی از آن برای تقویت و رشد بدن خود استفاده می‌کنند.
مبارزه با سرطان، آنتی اکسیدان قوی، ضد پیری، بالا بردن سیستم ایمنی بدن، دفع سموم بدن از فلزات سنگین و آلاینده ها و اشعه های مضر، محافظت از اثرات تابش نور خورشید، مبارزه با کم خونی، کلسترول بالا را کاهش می‌دهد، محافظت و تقویت تمام اندام های حیاتی، رفع خستگی عضلات و بالا بردن سطح انرژی بدن ورزشکاران، بازیابی انرژی و نشاط، کاهش احساس خستگی، افزایش توده عضلانی، کاهش گرفتگی های عضلانی، فراهم کردن اکسیژن بدن و عضلات، ایجاد تعادل سیستم عصبی، کاهش استرس و اضطراب و عصبانیت، رفع افسردگی و بی خوابی، کاهش مشکلات حافظه، کاهش مشکلات افراد مسن، کاهش فشار خون بالا، محافظت از پوست، محافظت از چشم، تقویت ناخن، تقویت مو، ترمیم زخم ها (مثل زخم معده)، تنظیم دیابت و قند خون، تنظیم اشتها، پاک کردن فلور روده، کاهش احساس گرسنگی به ویژه در زمان رژیم غذایی، تحریک و ایجاد باکتری های مفید برای هضم غذا، رفع برخی از مشکلات روده.
مکمل غذایی جلبک در شیلات و طیور:
استفاده از آرد جلبک در غذای طیور و آبزیان اولین بار در سال ۱۹۶۰ در کشور نروژ ساخته شد، این آرد از جلبک قهوه‌ای که در دریا وجود داشت استفاده‌شد که به‌عنوان مکمل غذایی نیز شناخته شد.
در کشور ما نیز در چند سال اخیر با استفاده از این مکمل‌ها در شمال کشور برای سرعت بخشیدن به رشد پرورش ماهی استفاده شد که به‌موجب این شد محصول تولیدی در زمان کمتری به نتیجه برسد و از هزینه‌های خوراک نیز کاسته شود و همچنین این امر سبب شد تا سوددهی ماهی چندین برابر افزایش پیدا کند.
این مکمل‌ها حتی در مرغداری‌ها نیز برای سرعت رشد استفاده شد و برای موارد تغذیه‌ای نیز مناسب می‌باشد و راندمان تولید تخم را افزایش می‌دهد.
استفاده از جلبک به‌عنوان علوفه و مکمل گیاهی دام:
همان‌طور که گفته شد مکمل غذایی و گیاهی جلبک بسیار مفید است و در صنعت دام، طیور و آبزیان بسیار کاربرد دارد. استفاده از جلبک‌ اسپیرولینا برای پرورش گاو و گوسفند بسیار مفید است و استفاده از آن در دامداری‌ها باعث افزایش شیر، چربی و کره می‌شود.
استفاده از جلبک اسپیرولینا به‌عنوان کود در کشاورزی
استفاده از کودهای جلبک در کشاورزی در کشورهای غربی انچنان تحولی به وجود آورده است که نمی‌توان از آن چشم‌پوشی کرد، امیدواریم در سال‌های آینده نیز شاهد افزایش تولید جلبک در کشور باشیم.
به طور کلی موارد استفاده از جلبک به شرح زیر می‌باشد:
- تهیه کود کشاورزی.
- منبع انرژی (سوخت بیودیزل).
- تهیه هیدروژن.
- تولید دارو.
- تولید انواع ماسک‌های آرایشی – بهداشتی.
- تصفیه فاضلاب.
- پاک‌سازی هوا از دی‌اکسید کربن.
- جذب پسماند کودها از مزارع.
- تهیه خوراک دام- طیور- آبزیان.
- استخراج روغن برای مصارف صنعتی.
- استخراج آگار

 بازار محصول

 تخصص و داشتن علم دریایى نخستین لازمه پرورش جلبک است، پس از آن مباحث بازاریابى و فروش هم در اولویت‌هاى بعدى هستند چرا که ما در کشور چندان تولید جلبک نداریم و بیشتر مواد فرآورى شده آن وارد مى‌شود. مثلاً طبق آمار وزارت بازرگانى، واردات این محصول در 18 ماه حدود ۷۰۰ میلیون دلار بوده است، از این رو یا باید جلبک را به مرحله فرآورى رساند یا تا مدتى آن را به صورت خام به کشورهاى دیگر صادر کرد که این بحث صادرات نیاز مبرمى به معرفى و بازاریابى دارد. البته ارزش فرآورى محصول خیلى بالاست و بعد از فرآورى، قیمت آن و همچنین سود حاصله بسیار افزایش مى‌یابد.سواحل هرمزگان یکى از مناسب‌ترین مکان‌ها براى تولید و پرورش جلبک دریایى است و هرگونه سرمایه‌گذارى در این زمینه مى‌تواند موجب اشتغال زایى و درآمد زایى به شکل ارزى براى کشور باشد، این در حالى است که از این ظرفیت تاکنون استفاده‌اى نشده و نبود اعتبار و مهم‌تر از آن دانش فنى لازم و عدم حمایت دولت، مهمترین عامل فرصت سوزى در این زمینه عنوان مى‌شود.
جلبک علاه بر کاربردهای فروانش و ایجاد درآمد بالا، سرمایه‌ی بسیار کمی برای پرورش نیاز دارد. امروزه جلبک بازاری بسیار گرم و مشتریان زیادی دارد. ریسک فعالیت در پرورش جلبک صفر می‌باشد و بدون هیچ سختی و دغدغه‌ای می‌توان این کار را راه اندازی کرد.
کشور ما سالانه حدود 2.5 میلیون تن اوره با هزینه‌های ناشی از مصرف کودهای نیتروژن دار مصرف می‌کند که در مقایسه با سویا در هر هکتار 20 برابر پروتئین بیشتری تولید می‌کند و در مقایسه با تولید 6 تن سویا در سطح یک هکتار و در طی یک سال میزان تولید اسپیرولینا در همان سطح و زمان حدود 20 تن است، این یعنی ما می‌توانیم از زمین‌هایی که برای کشاورزی مناسب نیست هم استفاده کنیم.
با شناخت هر چه بیشتر خواص عدیده جلبک اسپیرولینا، باید به این محصول به‌عنوان یک محصول استراتژیکی که می‌تواند سهم بسزایی از صادرات تولیدات غیرنفتی را به خود اختصاص دهد نگریست تا بخشی از صادرات جهانی فرآورده‌های حاصل از این جلبک در اختیار کشورمان قرار گیرد.

روش تولید 

 برای تولید انبوه جلبک اسپیرولینا از روش صنعتی استفاده می‌گردد. برای پرورش جلبک بدین‌صورت می‌توان از دو روش کشت استفاده نمود:
الف – سیستم کشت باز با استفاده از استخر و حوضچه‌ها ب – استفاده از سیستم کشت فتوبیور اکتیو.
در سیستم اول در مقیاس‌های تجاری از آن استفاده می‌گردد اما عیب این روش بازدهی کم، نفوذ نکردن نور به اعماق و احتمال آلودگی آن با گونه‌های نامطلوب جلبکی است که ممکن است سبب چالش‌های اقتصادی در این روش گردد اما در کنار این معایب دارای مزیتی است که مزید صرفه اقتصادی آن شده و آن‌هم ارزان بودن و نیاز به سرمایه پایین برای ساخت و احداث آن می‌باشد.
در سیستم کشت فتو بیور اکتیو می‌توان پرورش یک‌گونه خاصی از جلبک را برای مدتی طولانی‌تر ادامه داد. از این سیستم می‌توان در تولید انبوهی از جلبک‌ها بهره برد. فتو بیور اکتیوها به دو صورت روباز (حوضچه‌ای) و بسته (ستونی لوله‌ای) ساخته می‌شوند. از مهم‌ترین ویژگی این روش نور رسانی بهینه به این سیستم است که سبب می‌شود پروسه فتوسنتز به‌خوبی طی گردد.
در این طرح روش استفاده از سیستم کشت فتوبیور اکتیو به صورت روباز و در داخل استخر و حوضچه در نظر گرفته شده است.
استخرها در ابعاد مختلف ولی با عمق بسیار کم کشت می‌شوند (به دلیل دسترسی جلبک‌ها به CO2 و نور مناسب) و معمولاً از جنس بتون یا فایبرگلاس ساخته می‌شوند، حوضچه‌ها باید با کف‌پوش مناسب و مقاوم به نور UV و غیررسمی عایق‌بندی شوند، در انتهای حوضچه‌ها بایستی پدال مناسب و موتوری برای راه‌اندازی پدال فراهم شود.
به دلیل کوچک بودن جلبک‌ها باید از سیستم مناسب برای برداشت و فیلتراسیون برای تهویه استفاده شود.
جلبک اسپیرولینا در همه جا از جمله خاک‌های مرطوب، آب شور، لب شور، شیرین و … یافت می‌شود. استخرهای آب شیرین و دریاچه‌هایی که قلیایی تر هستند و دارای پی اچ 8 تا 11 می باشند مناسب‌تر از استخرهای با pH معمولی هستند.
توانایی اسپیرولینا برای رشد در محیط‌های قلیایی و گرم بسیار زیاد است به همین دلیل موجودات آلوده کننده نمی‌توانند در این محیط رشد کنند.
یک مخزن 18 متر مربعی تقریبا 150 گرم اسپیرولینا در روز می‌تواند تولید می‌کند که معمولا بعد از 3-6 هفته می‌توان آن را برداشت کرد.
پرورش جلبک یک پنجم گلخانه گوجه فرنگی در مساحت مشابه می‌تواند آب مصرف کند و در مدیریت منابع زیستی بسیار مفید و مقرون به صرفه است.
بهم زدن محیط کشت جلبک باعث توزیع دی اکسید کربن و گرما می‌شود. سیستم‌های هم زدن مختلفی مانند سیستم های موتوری، پدالی، پمپی و هم زدن دستی برای هوارسانی وجود دارد.
جلبک اسپیرولینا در طبیعت در آب‌های با دمای بالا زندگی می‌کند. دمای مناسب برای کشت اسپیرولینا در رنج ۳۵ الی ۳۸ درجه می‌باشد. باید اشاره کرد که این رنج قراردادی می‌باشد گونه‌های مختلف اسپیرولینا دماهای اپتیموم مختلفی دارند و همچنین حساسیت آنها نسبت به دما متفاوت است. پس بهتر است در ابتدای کشت دما را پایین تر حدود ۳۰ درجه در نظر بگیریم و نهایتا به ۳۵ درجه برسانیم.
هوادهی که بوسیله حرکت چرخشی بدست می آید باعث هم زدن سلول های رویشی و نگهداری سلول‌ها در سوسپانسیون می2شود که در بدست آوردن کیفیت خوب محصول اسپیرولنا موثر است.
محیط کشت که اسپیرولینا در آن رشد می‌کند شامل آب و کود است.
کودهای زیر برای داشتن محیط کشت بهتر مورد نیاز است:
-بی کربنات سدیم (NaHCO3)
-نیترات پتاسیم (KNO3)؛ می‌تواند با اوره (که از آمونیاک و CO2 تشکیل شده است) جایگزین شود، اگرچه برای پرورش دهندگان باتجربه توصیه می‌شود زیرا غلظت آن در محیط باید پایین باشد (زیر 60 میلی گرم در لیتر). یا با کود حاوی نیتروژن، در این صورت باید سولفات پتاسیم اضافه شود.
-کلرید سدیم (NaCl) - هر گونه نمک پخت و پز.
-پتاسیم دی هیدروژنات فسفات (KH2PO4)؛ قابل جایگزینی با هرگونه فسفات کشاورزی (دی آمونیوم فسفات یا مونو آمونیوم فسفات؛ از اسید فسفوریک نیز می‌توان استفاده کرد اما برای پرورش دهندگان با تجربه توصیه می‌شود، زیرا باید با احتیاط استفاده شود).
-سولفات آهن (FeSO4)
-سولفات منیزیم (MgSO4)

سرمایه گذاری طرح

 زمین مورد نیاز برای تولید 10 تن در سال پودر جلبک، 5000 مترمربع می‌باشد.
* لازم به ذکر است هر دلار معادل 250,000 ریال در نظر گرفته شده است.

هزینه‌های تولید طرح 

 هزینه‌های تولید بر اساس پيش‌بيني توليد در ۱۰۰ درصد ظرفيت اسمی محاسبه می‌گردد و براي سال‌هاي قبل از دستيابي به ۱۰۰% ظرفيت با توجه به ميزان توليد و هزينه‌هاي ثابت و متغير، تعديلات لازم اعمال می‌گردد. كل هزينه‌هاي توليد اين طرح كه شامل هزينه‌هاي عملياتي و غيرعملياتي توليد می‌باشد و معادل 27,217 ميليون ريال می‌باشد.

  شاخص اقتصادی طرح

  شاخص‌های اقتصادی طرح تولید پودر جلبک اسپیرولینا توسط نرم افزار کامفار محاسبه شده‌اند و به شرح زیر است.