211service.com
Paliwa na bazie alg mają zakwitnąć
Względnie wysokie ceny ropy, postęp technologiczny i zwiększony nacisk administracji Busha na paliwa odnawialne przyciągają nowe zainteresowanie potencjalnie bogatym źródłem biopaliw: algami. Wiele startupów demonstruje teraz nową technologię i podejmuje duże wysiłki badawcze mające na celu zastąpienie setek milionów galonów paliw kopalnych do 2010 r. i wiele więcej w przyszłości.
Mikroalgi hodowane na południowo-zachodnich pustyniach, takie jak te pokazane tutaj, mogą okazać się doskonałym źródłem odnawialnego paliwa.
Algi naturalnie wytwarzają olej. Surowe algi można przetwarzać na biosurówkę, odnawialny odpowiednik ropy naftowej, a także rafinować, aby uzyskać benzynę, olej napędowy, paliwo do silników odrzutowych oraz surowce chemiczne do tworzyw sztucznych i leków. Rzeczywiście, można go przetwarzać w istniejących rafineriach ropy naftowej, aby uzyskać prawie wszystko, co można zrobić z ropy naftowej. Takie podejście przyjmują startupy Solix Biofuels z siedzibą w Fort Collins w stanie Kolorado oraz LiveFuels z siedzibą w Menlo Park w Kalifornii.
Alternatywnie, szczepy alg, które produkują więcej węglowodanów i mniej oleju, mogą być przetwarzane i fermentowane w celu wytworzenia etanolu, a resztki białka wykorzystywane są w paszy dla zwierząt. Jest to jedno z potencjalnych zastosowań alg produkowanych przez startup GreenFuel Technologies Corporation z siedzibą w Cambridge, MA.
Potencjał teoretyczny jest jasny. Glony można hodować w otwartych stawach lub szczelnie zamykać w przezroczystych rurkach i mogą one wyprodukować znacznie więcej oleju z hektara niż soja, źródło oleju do biodiesla. Glony mogą również oczyszczać odpady, przetwarzając azot ze ścieków i dwutlenek węgla z elektrowni. Co więcej, może być uprawiana na marginalnych gruntach bezużytecznych dla zwykłych upraw i może wykorzystywać wodę z warstw wodonośnych solnych, która nie nadaje się do picia ani do rolnictwa. Glony mają potencjał do produkcji ogromnych ilości ropy, mówi Kathe Andrews-Cramer, kierownik techniczny ds. biopaliw i programów bioenergetycznych w Sandia National Laboratories w Albuquerque w stanie Nowy Meksyk. Z pewnością moglibyśmy zastąpić wszystkie nasze oleje napędowe olejami pochodzącymi z alg, a być może wymienić o wiele więcej.
Oczywiście, wykorzystanie alg w paliwach ciekłych było w przeszłości szeroko badane, w tym w ramach programu Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL), który trwał prawie dziesięć lat. W tamtym czasie wyniki nie były zachęcające. Program NREL zakończono w 1996 r., głównie dlatego, że w tym czasie ceny ropy naftowej były zbyt niskie, aby algi mogły konkurować.
Ale Eric Jarvis, naukowiec NREL, mówi, że zmieniło się wystarczająco dużo, aby badacze NREL spodziewali się wznowienia programu w ciągu najbliższych sześciu miesięcy do roku. Kiedy program został odwołany w 1996 roku, ceny ropy były stosunkowo niskie. Dzisiejsze wyższe ceny ropy ułatwią glonom konkurowanie. Mimo to Jarvis ostrzega, że musisz być ostrożny, ponieważ w tej chwili jest dużo szumu.
Postępy biotechnologiczne w ostatniej dekadzie mogą pomóc. Nowe technologie genomiczne i proteomiczne znacznie ułatwiają zrozumienie mechanizmów związanych z produkcją oleju z alg. Jednym z wyzwań, przed jakimi stanęli naukowcy, jest to, że chociaż niektóre rodzaje alg mogą wytwarzać duże ilości oleju – nawet do 60 procent ich wagi – robią to tylko wtedy, gdy brakuje im składników odżywczych. Ale kiedy są głodne składników odżywczych, tracą jeszcze jedną ze swoich atrakcyjnych cech: zdolność do szybkiego wzrostu i rozmnażania. Naukowcy mają nadzieję zrozumieć przełączniki molekularne, które powodują zwiększoną produkcję ropy, z dodatkową nadzieją na jej wywołanie bez zagłodzenia glonów. Mogłoby to radykalnie zwiększyć wydobycie ropy naftowej i obniżyć ceny.
Lepsze zrozumienie biologii może pomóc naukowcom w rozwiązaniu innego problemu. Najtańszym sposobem na hodowlę glonów są otwarte stawy. Ale otwarte stawy pełne składników odżywczych zachęcają inne gatunki do przejęcia kontroli, konkurując z glonami i ograniczając produkcję. LiveFuels, które finansuje i koordynuje badania we własnym laboratorium oraz w Sandia i NREL, ma nadzieję stworzyć ekosystemy glonów, które będą opierać się takim najeźdźcom, zapewniając, że wszystkie składniki odżywcze zostaną przekształcone w formy, które glony mogą z łatwością wykorzystać, mówi David Kingsbury , przewodniczący naukowej rady doradczej spółki.
Ostatnie testy systemu opartego na algach opracowanego przez GreenFuel, który w przeciwieństwie do LiveFuels opracowuje zamknięte bioreaktory, wykazały, że może on wychwytywać około 80 procent dwutlenku węgla emitowanego z elektrowni w ciągu dnia, kiedy jest dostępne światło słoneczne. Chociaż ten dwutlenek węgla zostanie później uwolniony, gdy paliwo będzie spalane w pojazdach, dwutlenek węgla i tak dostałby się do atmosfery. Ponowne wykorzystanie go w odnawialnych paliwach ciekłych umożliwia zapobieganie uwalnianiu dwutlenku węgla z paliw kopalnych, zmniejszając w ten sposób całkowitą emisję.
Rosnące zainteresowanie regulowaniem emisji dwutlenku węgla może być również dobrodziejstwem dla paliw z alg. Jarvis mówi, że jeśli istnieje podatek węglowy lub inny sposób zarabiania pieniędzy poprzez wychwytywanie dwutlenku węgla, może to zdecydowanie wpłynąć na ekonomię. Ale John Lewnard z GreenFuel, wiceprezes ds. rozwoju procesów, mówi, że firma uważa, że może osiągnąć konkurencyjne ceny bez podatków węglowych.
Ale na razie obniżenie kosztów będzie oznaczało pokonanie wielu przeszkód technicznych. Najwyraźniej można [produkować paliwo z alg], mówi Lissa Morgenthaler Jones, dyrektor generalny LiveFuels. Pytanie tylko, czy możemy to zrobić tanio. A jedynym sposobem, w jaki się tego dowiemy, jest to, że to zrobimy – jeśli rzeczywiście wyjdziemy, podkręcimy to, wydamy na to kilka milionów i sprawimy, że tak się stanie.
W dzisiejszych czasach istnieje wiele interesów federalnych. W swoim orędziu o stanie Unii prezydent Bush wyznaczył sobie ambitny cel zastąpienia 20 procent zużycia benzyny w Stanach Zjednoczonych do 2017 roku, głównie poprzez produkcję 35 miliardów galonów paliw odnawialnych. Osiągnięcie tych celów będzie wyzwaniem. Obecnie biopaliwa pochodzą z upraw spożywczych, takich jak soja i kukurydza; już popyt na kukurydzę do produkcji etanolu podnosi ceny podstawowych artykułów spożywczych i podsyca protesty w Meksyku. Jedną z alternatyw dla źródeł żywności są materiały celulozowe, takie jak wióry drzewne, trawa i łodygi kukurydzy, które są bardziej obfite niż ziarno kukurydzy. Wymagają one jednak specjalnych metod przetwarzania i chociaż niektóre z tych technik zostały zademonstrowane w małych zakładach, nie zostały jeszcze udowodnione komercyjnie.