Морские водоросли, как перспективное биотопливо. Часть 2

Декабрь 02, 2014 / Ольга Шейдина, Редактор

В первой части рассказа были очерчены основные условия развития цивилизации, приведшие к необходимости внедрения альтернативных источников энергии. Вторая часть будет посвящена более конкретным вопросам, касающимся того, как биотопливо можно получать их водной флоры.

Что собой представляют водоросли с точки зрения биологии? Это водный организм, который может состоять из одной клетки размером с миллионную часть метра. Но существуют и многоклеточные водоросли-гиганты, достигающие длины 40 метров. Содержание в их составе хлорофилла обуславливает возможность выработки веществ путем поглощения кислорода и преобразование его в органический углерод, являющийся основной формой биологических существ на нашей планете. Но наиболее ценными с энергетической точки зрения, как биотопливо, являются мельчайшие водоросли, обитающие не только в море, но и в пресных водоемах. Особенно их достаточно образуется на болотах и замкнутых системах. Поскольку водоросли принадлежат к классу растений, то солнце, вода и воздух являются основными компонентами, необходимыми для роста. В результате фотохимической реакции синтезируются биологически активные вещества, аккумулирующие в себе энергию солнца. Для живого организма главным энергетическим компонентом, кроме углеводов, являются липиды, то есть карбоновые кислоты. Так вот, доля их в общей массе растения составляет от нескольких до десятков процентов. Отсюда и повышенный интерес исследователей к водорослям, как потенциальному источнику энергии.

Для большей наглядности можно показать количественные сравнительные характеристики содержания жиров в наземных растениях и в их водных сородичах. С акра занимаемой площади можно взять галлонов жидкого топлива:

- кукуруза - 18;

- соя – 48;

- сафлор – 83;

- подсолнечник – 108;

- рапс - 127;

- пальма 635;

- водоросли (естественные условия) – 1850;

- водоросли (лабораторные показатели) - 5000 – 15000.

Чтобы эти цифры окончательно впечатлили русскоязычного читателя, можно перевести галлоны в литры, а английские акры - в удобные нам квадратные метры. Один галлон составляет почти 3,8 литра, а акр равняется 4,046 кв. метрам. Теперь можно представить насколько больше «урожайность» морских растений по сравнению с сухопутными. А если спросить у агронома, как истощают землю, например, подсолнечник или рапс, то он скажет, что после них без внесения органических и минеральных удобрений урожайность падает катастрофически.

Еще более впечатляющие результаты были получены после специальных исследований американскими учеными в 70-х годах XX столетия. Наиболее эффективными оказались кремневые и зеленые микроводоросли. На площади в пятьсот тысяч акров в пустынной зоне из водных растений можно получить семь с половиной миллиардов галлонов бензина. Для выработки такого же количества биотоплива  из рапса необходимо засеять почти 60 млн. акров самой плодородной почвы.

Отжимая полученную массу, производитель может рассчитывать на приобретение 60-70% жиров. Это уже очень серьезная заявка на лидирующие позиции в области получения энергоресурсов. Такими данными заинтересовалось военное ведомство США и возобновило ранее закрытые программы по созданию растительного керосина для военной авиации. Знаменитые университеты и энергетические компании, финансируемые Пентагоном, вновь принялись активно разрабатывать эту тематику.

Естественно, в настоящее время неразумно забросить нефтяные и газовые месторождения и заняться разведением столь перспективных водорослей. Скептики трезво предупреждают о преждевременности таких шагов. Причин несколько. Во-первых, для выращивания биомассы создают специальные резервуары, объемов которых еще явно недостаточно для достижения коммерческого уровня, гарантирующего выгодный процесс и получение прибыли. Во-вторых, отсутствует необходимая постоянность в росте водорослей, удовлетворяющая промышленным масштабам. Пока не созданы системы, способные массово производить биотопливо из водной массы.

Тут обширное поле деятельности специалистам по генной инженерии, тратящим свое время и наши деньги на превращение съедобных продуктов в несъедобные. После чего нормальные продукты становятся ядом.

Существуют три основных способа превращения водной флоры в биотопливо, которые применяются в обычных маслобойных цехах для получения подсолнечного масла. Первый способ – это отжим с помощью прессов, откуда продукт поступает в маслоприемник. Второй - это отделение или извлечение в сверхкритических условиях. Третий способ – это выжимка с последующим очищением насыщенного углеводорода класса алканов–гексана.

При всей многочисленности известных лабораторий США, занимающихся данной проблемой, количественные показатели тщательно скрываются. Это и понятно. Научные и коммерческие тайны необходимо хранить от любопытного взгляда конкурентов. Вся эта секретность вполне подразумевает возможность появления в скором будущем промышленных установок по производству растительного бензина. Впрочем, отдельная информация просачивается, и в открытых источниках появилось сообщение из университета в штате Миннесота. Местная лаборатория по поиску технологического способа получения бензина из водных растений занимается с зелеными водорослями. Стало известно, что ее сотрудники борются за увеличение скорости роста биомассы, увеличения выхода готового продукта, а также каким образом уменьшить нагрузку на окружающую среду при производстве и переработке органического сырья. Особое внимание уделяется проблеме безвредного устранения отходов.

Главной трудностью при получении большого объема массы является невозможность протекания процесса фотосинтеза в глубине растений, превышающей всего несколько сантиметров. Солнечные лучи не проникают в растительную толщу и скорость реакции падает. Ученым лаборатории удалось построить такой реакторный биорезервуар, в котором сочетаются самые оптимальные варианты поступления света и необходимых веществ, ускоряющих фотосинтез.

Еще одним нетривиальным выходом, придуманным учеными, стало использование обычных очистных сооружений, в которых находится огромное количество веществ, отравляющих окружающую среду, но помогающих создавать биотопливо. Нитриды и фосфорные соединения, углекислый газ и другие органические материалы напрямую усваиваются зелеными водорослями, выполняющими теперь двойную функцию. Они очищают воду и одновременно становятся веществом, пригодным для производства органического бензина.

Уменьшение экономических затрат - одна из важных задач для получения выгодного в промышленных масштабах биотоплива. По подсчетам, приемлемой будет стоимость за галлон в пределах двух долларов. Для Министерства обороны цифра и в пять долларов не станет фатальным результатом, хотя больше нравится – 3 доллара. Пентагон ради своих далеко идущих глобальных претензий согласен заправлять свои бомбардировщики и истребители по этой цене, несколько высокой для обычного гражданина Америки.

Сегодня интересы «зеленых» и корпораций, создающихбензин, практически совпали.

Это интересно ...

Последние новости и статьи:



Оставить комментарий