Spośród wszystkich opracowywanych opcji czystej energii, biopaliwo na bazie alg najbardziej przypomina skład ropy naftowej, która jest wypompowywana spod dna morskiego. W końcu wiele z tego, co znamy jako ropa naftowa, powstało z tych właśnie mikroorganizmów poprzez naturalną konwersję wspomaganą ciepłem, która zachodziła przez miliony lat.
Teraz naukowcy z amerykańskiego Departamentu Energii w Pacific Northwest National Laboratory w Richland w stanie Waszyngton odkryli sposób nie tylko replikacji, ale także przyspieszenia tego procesu „gotowania” do tego stopnia, że można zamienić niewielką mieszankę glonów i wody w rodzaj ropy naftowej w mniej niż godzinę. Oprócz łatwej przeróbki na gazy palne, takie jak paliwo lotnicze, benzyna lub olej napędowy, zastrzeżona technologia wytwarza również, jako produkt uboczny, pierwiastki chemiczne i minerały, które można wykorzystać do produkcji energii elektrycznej, gazu ziemnego, a nawet nawozów, być może do wzrostu jeszcze więcej glonów. Może także pomóc wprowadzić glony jako realną alternatywę; analiza wykazała, że wdrożenie tej techniki na szerszą skalę może pozwolić firmom sprzedawać biopaliwa na rynku za zaledwie dwa dolary za galon.
„Jeśli chodzi o to, Amerykanie nie są podobni do Europejczyków, którym bardziej zależy na zmniejszeniu śladu węglowego”, mówi główny badacz Douglas C. Elliott, który od 40 lat bada paliwa alternatywne. „Siłą napędową każdego rodzaju paliwa jest ostatecznie to, czy jest ono tak tanie, jak benzyna, której używamy teraz”.
Naukowcy od dawna są zaintrygowani listą prania nieodłączną przewagą glonów nad innymi źródłami energii. Na przykład Departament Energii Stanów Zjednoczonych szacuje, że zwiększenie produkcji paliwa z glonów w celu zaspokojenia codziennego zużycia ropy w kraju zajmie około 15 000 mil kwadratowych ziemi, mniej więcej wielkości małego stanu, takiego jak Maryland. Dla porównania, zastąpienie tylko podaży oleju napędowego produkowanego biodieslem z soi wymagałoby odłożenia połowy masy kraju.
Oprócz możliwości znacznie wyższych plonów, paliwo z alg jest nadal czystsze niż ropa naftowa, ponieważ rośliny morskie pochłaniają dwutlenek węgla z atmosfery. Pod względem rolniczym glony kwitną w wielu różnych siedliskach, od terytoriów oceanicznych po środowisko ściekowe. Nie jest niebezpieczny jak paliwo jądrowe i ulega biodegradacji, w przeciwieństwie do paneli słonecznych i innych interwencji mechanicznych. Nie konkuruje również z zapasami żywności i ponownie jest wystarczająco podobny do benzyny, że można go tak samo rafinować za pomocą istniejących obiektów.
„Etanol z kukurydzy musi być zmieszany z gazem i modyfikowanym olejem roślinnym do stosowania z olejem napędowym” - mówi Elliott. „Ale to, co robimy tutaj, przekształcając glony, jest bardziej bezpośrednią drogą, która nie wymaga specjalnego obchodzenia się ani mieszania. „
Lub, jak ujął to badacz alg Juergen Polle z Brooklyn College: „Nie możemy latać samolotami z etanolem. Potrzebujemy oleju”, informuje CBS News .
Ale podczas gdy infrastruktura do produkcji etanolu na bazie kukurydzy powiększyła się do tego stopnia, że większość samochodów na drogach jest zasilana mieszankami benzyny zawierającymi 10% biopaliwa, ciągły rozwój paliwa z alg wciąż postępował tak glacjalnie od początkowej iskry zainteresowania lata 80. Eksperci branżowi przypisują tę słabość brakowi realnej metody produkcji paliwa z glonów o wartości nawet 10 dolarów za galon, wynika z raportu „ New York Times” . Jednak obietnica oleju z alg była na tyle kusząca, że ExxonMobil w 2009 roku pozyskał wiedzę ekspercką światowej sławy bioinżyniera Craig Venter's Synthetic Genomics, aby wyprodukować genetyczny szczep alg bogatych w lipidy, jako sposób na zrekompensowanie kosztów uprawy i przetwarzanie substancji w atrakcyjny pod względem handlowym zasób. Jednak pomimo zainwestowania 600 milionów dolarów w dość ambitne przedsięwzięcie, projekt obarczony był „ograniczeniami technicznymi”, zmuszając firmę do przyznania na początku tego roku, że paliwo z alg jest „prawdopodobnie dalej” niż 25 lat od wejścia do głównego nurtu.
System skraplania hydrotermalnego opracowany przez zespół Elliotta nie jest niczym nowym. W rzeczywistości naukowcy majstrowali przy technologii podczas kryzysu energetycznego w latach 70. jako sposobu zgazowania różnych rodzajów biomasy, takich jak drewno, ostatecznie porzucając ją dekadę później, gdy cena benzyny powróciła do bardziej rozsądnych poziomów. Opracowana przez PNNL wersja laboratorium jest jednak „stosunkowo nowsza” i została zaprojektowana po prostu w celu wykazania, w jaki sposób zastąpienie kosztownych praktyk, takich jak suszenie glonów przed zmieszaniem chemikaliów, z usprawnionym podejściem sprawia, że cały proces jest znacznie bardziej opłacalny na wszystkich etapach. Elliott wyjaśnia na przykład, że większość wydatków jest wydawana na hodowlę glonów, które są albo uprawiane w tak zwanym systemie otwartym stawie, podobnym do środowiska naturalnego, lub w dobrze kontrolowanych warunkach występujących w systemach o zamkniętej pętli. System z otwartym stawem nie jest zbyt drogi w eksploatacji, ale ma tendencję do produkowania bardziej zanieczyszczonych i bezużytecznych upraw, podczas gdy sztuczne warunki, w których glony są hodowane w przezroczystych zamkniętych pojemnikach i karmione cukrem, są drogie w utrzymaniu.
„Ludzie mają ten nieco niedokładny pomysł, że można hodować glony w dowolnym miejscu tylko dlatego, że stwierdzą, że rosną one w miejscach takich jak basen, ale zbieranie glonów klasy paliwowej na ogromną skalę jest w rzeczywistości bardzo trudne” - mówi Elliott. „Piękno naszego systemu polega na tym, że można w nim umieścić prawie każdy rodzaj glonów, nawet mieszane odmiany. Możesz wyhodować jak najwięcej, każdy szczep, nawet niższe typy lipidów, a my możemy przekształcić go w surowy. ”
Reporter energetyczny Forbesa Christopher Helman ma dobry opis działania tej konkretnej techniki upłynniania hydrotermalnego:
„Zaczynasz od źródła glonów zmieszanych z wodą. Idealnym rozwiązaniem jest 20% glonów wagowo. Następnie wysyłasz go w sposób ciągły w dół długiej rurki, która utrzymuje glony w temperaturze 660 stopni Fahrenheita i 3000 psi przez 30 minut podczas mieszania Czas w szybkowarze rozkłada glony (lub inny surowiec) i przekształca je w olej.Biorąc pod uwagę 100 funtów surowca z alg, system da 53 funty „bio-oleju” zgodnie z badaniami PNNL. Olej jest chemicznie bardzo podobny do lekkiej, słodkiej surowej ropy, ze złożoną mieszaniną lekkich i ciężkich związków, aromatów, fenoli, heterocyklików i alkanów w zakresie od C15 do C22 ”.
Obsługa tego, co jest w istocie szybkowarem wysokociśnieniowym przy tak stałej wysokiej temperaturze i obciążeniu, wymaga sporej mocy, chociaż Elliott zauważa, że zbudowali swój system z funkcjami odzyskiwania ciepła, aby zmaksymalizować ciepło, wprowadzając go z powrotem do procesu, co powinno skutkować znacznym ogólnym wzrostem energii netto. Jako bonus, następująca reakcja chemiczna pozostawia litanię związków, takich jak wodór, tlen i dwutlenek węgla, które można wykorzystać do wytworzenia gazu ziemnego, a resztki minerałów, takie jak azot, fosfor i potas, dobrze działają jako nawóz.
„Jest to sposób naśladowania tego, co dzieje się naturalnie w niezgłębionym okresie czasu” - dodaje. „Robimy to po prostu znacznie, znacznie szybciej”.
Zespół Elliotta nabył licencję na tę technologię od start-upu Genifuel Corporation z siedzibą w stanie Utah, który ma nadzieję wykorzystać wyniki badań i ostatecznie wdrożyć je w większej komercjalizowanej platformie. Sugeruje, że technologia musiałaby zostać skalowana w celu przekształcenia około 608 ton metrycznych suchych glonów w ropę na dzień, aby zachować stabilność finansową.
„Wyzwaniem jest stworzenie biopaliwa, które będzie konkurencyjne pod względem kosztów w stosunku do uznanych paliw ropopochodnych” - powiedział w oświadczeniu prezydent Orifera, James Oyler. „To ogromny krok we właściwym kierunku”.
