Біопаливо з водоростей

03.04.2017

За своїм енергетичним характеристикам водорості значно перевершують інші джерела.

200 тисяч гектарів ставків можуть виробляти паливо, достатню для річного споживання 5% автомобілів США. 200 тисяч гектарів — це менше 0,1% земель США придатних для вирощування водоростей.

Однак, водорості, що містять більшу кількість масла, ростуть повільніше. Наприклад, водорості, що містять 80% нафти виростають раз в 10 днів, в той час як, водорості, що містять 30% -3 рази на день.

Виробництво водоростей привабливо ще й тим, що в ході фотосинтезу поглинається вуглекислий газ з атмосфери.

Однак, основна технологічна складність полягає в тому, що водорості чутливі до зміни температури, яка внаслідок цього повинна підтримуватися на певному рівні (різкі добові коливання неприпустимі).

Також комерційного застосування водоростей в якості палива перешкоджає на сьогоднішній день відсутність ефективних інструментів для збору водоростей у великих обсягах. Також необхідно визначити найбільш ефективні для збору масла види.

Технології вирощування водоростей

Департамент Енергетики США досліджував водорості з високим вмістом олії за програмою «Aquatic Species Program». Дослідники прийшли до висновку, що Каліфорнія, Гаваї і Нью-Мексико придатні для промислового виробництва водоростей у відкритих ставках. Протягом 6 років водорості вирощувалися в ставках площею 1000 м2. Ставок в Нью-Мексико показав високу ефективність в захопленні СО2. Врожайність склала більше 50 гр. водоростей з 1 м2 в день.

Крім вирощування водоростей у відкритих ставках існують технології вирощування водоростей в малих біореакторах, розташованих поблизу електростанцій. Скидного тепла ТЕЦ здатне покрити до 77 % потреб у теплі, необхідному для вирощування водоростей. Ця технологія не вимагає жаркого пустельного клімату.

Компанія BioKing приступила до серійного виробництва запатентованих біореакторів з розведення водоростей, придатних до негайної експлуатації, які включають швидкорослі водорості з високим вмістом олії.

Іспанські вчені знайшли один з видів мікроводоростей, які здатні набагато швидше розмножуватися, ніж інші біологічні побратими при певному освітленні. Якщо у відкритому морі кожен кубометр води припадає до 300 примірників водоростей, то дослідники отримали 200 млн. примірників на той же кубометр води.

Мікроводорості ростуть у пластиковому циліндрі діаметром до 70 см і довжиною у 3 м. Водорості розмножуються поділом. Вони діляться кожні 12 годин, і поступово вода в циліндрі перетворюється на зелену щільну масу. Один раз в день вміст циліндра піддається центрифугированию. Залишок являє собою практично стовідсоткове біопаливо. Насичена жирами частина цієї маси перетворюється в біодизель, а вуглеводні — в етанол.

Розробки біопалива з водоростей

Корпорація Chevron, один з світових енергетичних гігантів почали дослідження можливості використання водоростей в якості джерела енергії для транспорту, зокрема, для реактивних літаків. В ході досліджень будуть вивчені види водоростей, які містять максимальний відсоток масел в своєму складі, а також розроблені методи культивування водоростей.

Компанія Honeywell, UOP нещодавно почала проект по виробництву військового реактивного палива з

водоростевих і рослинних олій.

Компанія Green Star Products завершила другу фазу випробувань демонстраційного заводу з виробництва біодизеля з водоростей в Монтані. Під час другої фази вибиралися оптимальні умови для вирощування водоростей штаму zx-13.

GSPI розробила гібридну систему вирощування водоростей в ставках — Hybrid Algae Production System. Звичайні водорості живуть при температурі води близько 30 за Цельсієм, zx-13 виживають при температурі близько — 44. zx-13 також продемонстрували хорошу стійкість до підвищеного вмісту солей у воді.

Однак, у другій фазі випробувань GSPI не вдалося відпрацювати технологію збору водоростей. Водорості дозріли раніше, ніж очікувалося, і обладнання ще не було готове. Технологія GSPI дозволяє збирати водорості розміром більше 2 мкрн. Водорості меншого розміру повертаються в ставок для подальшого вирощування.

На наступному етапі технологія GSPI буде випробовуватися на ставку площею 100 акрів. Ведуться переговори про розміщення 100-акрового ставка в Каліфорнії, Міссурі і Юті. Надалі можливо збільшити площу до 500 — 1000 акрів.

Велика енергетична компанія Японії Tokyo Gas Co має намір побудувати демонстраційний завод, на якому з морських водоростей отримуватимуть електрику. Для роботи газових генераторів на станції буде використовуватися метан, що виділяється з дрібно порубаних водоростей.

Для ряду японських префектур, включаючи столичну, забруднення узбережжя водоростями залишається серйозною екологічною проблемою. Вони нерідко виділяють при гнитті смердючий запах і псують пейзаж.

Між тим новітня розробка японських фахівців пропонує вирішити цю проблему з економічною вигодою. Експериментальна модель заводу з газовим електрогенератором, яка вже працює в лабораторії кілька років, дозволяє в день знищувати до 1 тонни водоростей.

При цьому виробляється близько 9,8 кіловат електроенергії. Ця пілотна установка дозволяє отримувати близько 20-30 куб метрів метану в місяць — цього обсягу достатньо, щоб рівно на половину скоротити місячний витрата на електрику середньої сім’ї.

За підрахунками Tokyo Gas, будівництво підприємства, в залежності від виробничої потужності, вимагає від декількох десятків млн до 200 млн ієн.

Іспанська фірма Bio-Fuel-Systems планує не тільки виготовляти з водоростей пальне, але і знижувати рівень двоокису вуглецю, який утворюється при виробництві електроенергії з використанням органічних видів палива. У 2008 році заплановано будівництво такої установки в районі міста Аліканте.

Компанії Shell і HR Biopetroleum намір побудувати на Гавайських островах дослідний завод з отримання олії з мікроводоростей і його подальшої переробки в біопаливо.

Мікроводорості будуть вирощувати на місці, в спеціальному відкритому басейні з морською водою. Види мікроводоростей будуть відібрані для подальшого використання з місцевих зразків морських організмів, в якості критерію відбору будуть використані швидкий ріст водоростей і максимальний вихід олії

Авіаційна промисловість також заявила про початок розробок по використанню морських водоростей, в якості сировини для виробництва авіаційного палива. Компанія Boeing повідомила, що альтернативою біодизеля, зробленому з морських водоростей, в майбутньому може стати виробництво авіаційного біопалива.

Згідно з документом, ніяке біопаливо, яке сьогодні відбувається, не може бути використане в якості авіаційного палива. Етанол поглинає воду і роз’їдає двигун і паливний провід, в той час як біодизель замерзає при низьких температурах (на крейсерській висоті). Крім того, біопаливо володіє більш низькою термічною стабільністю, ніж звичайне реактивне паливо.

Фахівці Боїнга вважають, що оптимальним сировиною для виробництва біопалива стануть морські водорості, з яких отримують в 150 — 300 разів більше олії, ніж із сої. На їхню думку, біопаливо з водоростей — це майбутнє авіації. Так, якщо б весь флот авіакомпаній світу за станом на 2004 рік використовував 100% біопаливо, отримане з морських водоростей, знадобилася б 322 млрд. літрів олії.

Для вирощування цих водоростей необхідна земля площею 3,4 млн. га. В розрахунку прийнято, що з одного гектара виходить 6 500 літрів щорічно. Для цих цілей, можливо, використовувати землі, які не придатні для вирощування харчових культур.

Короткий опис статті: біопаливо

Джерело: Біопаливо з водоростей — Хлорела (hlorella) від виробника 0986233994

Також ви можете прочитати