Топливо из водорослей

Топливо из водорослей

Перспективным сырьем для биотоплива являются морские микроводоросли, которые не требуют ни чистой воды, ни земли.

Исследователи  определили состав биотоплива, полученного из микроводорослей Spirulina platensis, с помощью масс-спектрометрии высокого разрешения. Ученые изучили две фракции биотоплива, которые получаются после того, как массу из водорослей обработают специальным методом.

Кроме того, они показали, что биотопливо по составу имеет мало общего с нефтью, зато у него есть что-то общее с зеленкой – той самой, что можно купить в любой аптеке. Работа была сделана группой ученых из Сколтеха, Института энергетических проблем химической физики имени В. Л.

Обратите внимание

 Тальрозе РАН, Института биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН, Объединенного института высоких температур РАН, МГУ и Московского физико-технического института. Исследование опубликовано в журнале European Journal of Mass Spectrometry.

Кратко о нем рассказывает пресс-релиз Московского физико-технического института.

Водоросли как спасение экологии

Биотопливо, как альтернативный источник энергии, представляет особенный интерес для изучения, ведь оно помогло бы решить такие проблемы, как истощение запасов нефти и глобальное потепление.

В отличие от нефти, биотопливо производится из возобновляемых природных ресурсов, а при его сжигании выделяется меньше парниковых газов.

Бразилия, например, уже обеспечивает с помощью биотоплива 40% своих потребностей.

В качестве сырья для биотоплива используют сельскохозяйственные культуры и другие растения. Однако в этом случае приходится занимать плодородную землю, которая могла бы вместо этого кормить людей.

Перспективным сырьем для биотоплива являются морские микроводоросли, которые не требуют ни чистой воды, ни земли. Водоросли активно поглощают углекислый газ, а значит их использование действительно полезно для уменьшения парникового эффекта.

Топливо из микроводорослей называют биотопливом третьего поколения, и в настоящее время ведутся активные разработки по его производству.

Рецепт биотоплива

Если мы узнаем состав биотоплива, мы сможем усовершенствовать процесс его производства. Первоначальные техники получения горючего из водорослевой массы были энергетически невыгодными, так как много энергии затрачивалось на высушивание водорослей, в которых содержится много воды.

Для коммерческого применения нужен был новый, более эффективный метод. И такой метод придумали – это так называемое гидротермальное сжижение: мокрую биомассу нагревают до температуры больше 300℃, сжимают давлением в 200 атмосфер и на выходе получают топливо.

Примерно тот же принцип действует в природе, когда под воздействием больших температур и высокого давления в недрах Земли образуется нефть, только в реакторе это происходит быстрее. В результате получается две фракции: жидкое биотопливо и густая масса, которая остается в реакторе.

Важно

Это смеси, состоящие из тысяч индивидуальных компонентов и для определения их состава наилучшим образом подойдет масс-спектрометрия.

Масс-спектрометрия

Масс-спектрометрия – метод исследования, с помощью которого можно определить состав вещества. Метод основан на том, что в электрическом и/или магнитном поле разные соединения ведут себя по-разному – в зависимости от их соотношения массы и заряда m/z. На выходе получается масс-спектр – график с пиками интенсивности, где каждому пику соответствует свое значение m/z.

Масс-спектры жидкой фракции (вверху) и твердой фракции (внизу)

Ученые исследовали с помощью масс-спектрометрии биотопливо, полученное из водорослей Spirulina platensis. В процессе гидротермального сжижения все вещества с температурой кипения меньше 300 градусов выходят из реактора в виде газа и охлаждаются в специальной емкости.

Таким образом, получается жидкая фракция, а в реакторе остается твердая фракция. Масс-спектрометрический анализ показал, что обе фракции содержат больше всего веществ, у которых в составе есть N и N2, но компоненты твердой фракции более разнообразны и по свойствам отличаются от компонентов жидкой фракции.

Найденные в биотопливе вещества не имели ничего общего с веществами, которые содержатся в обычной сырой нефти, хотя и являются горючими. Масс-спектрометрия позволяет узнать только молекулярные формулы веществ (например, C18H35N2).

Чтобы получить какую-нибудь информацию о структуре молекул, исследователи применили метод замены водорода на дейтерий.

Замена водорода на дейтерий

Перед тем, как запустить молекулы в масс-анализатор, их нужно зарядить, иначе электромагнитное поле на них не подействует. У обычных молекул заряд z=0, в них число протонов равно числу электронов. А если, например, к молекуле присоединить протон (частица с зарядом +1), то она станет ионом с зарядом z=1.

Совет

Процесс превращения молекул в ионы называется ионизацией. Когда водород заменяется на дейтерий, масса иона* становится больше и пик в спектре смещается. По тому, сместился пик или нет, ученые определяют, в каком месте в молекуле стоял водород.

Однако не любой водород отдаст свое место дейтерию, точнее не любое место водород сможет освободить.

В ядре дейтерия, или тяжелого водорода, кроме протона есть нейтрон, который влияет на массу, но не на заряд

Перед запуском в масс-анализатор молекулы образца подвергают ионизации. В данном случае к нейтральным соединениям добавлялись протоны, и они превращались в положительные ионы.

Присоединенный протон легко заменяется на дейтон, но оказалось, что в некоторых компонентах биотоплива замены не происходит. Ученые это поняли по интенсивности смещенного пика, который получается при замене.

У обычной нефти смещенный пик имел такую же интенсивность, как несмещенный, а значит, замена произошла полностью.

В случае с биотопливом, интенсивность смещенного пика была в пять раз меньше. Это значит, что под одним пиком кроется несколько соединений и не во всех из них есть присоединенный водород, вместо которого мог бы встать дейтерий.

Если вещества не поддаются ионизации, значит они уже являются положительными ионами и в таком виде содержатся в биотопливе.

Эти вещества похожи на некоторые красители, такие, как например бриллиантовый зеленый, который входит в состав зеленки.

Обратите внимание

Евгений Николаев, член-корреспондент РАН, профессор Сколтеха, научный руководитель Лаборатории ионной и молекулярной физики МФТИ  комментирует: «Исследование продуктов гидротермального сжижения микроводорослей с помощью масс-спектрометрии имеет важное значение для повышения эффективности производства биотоплива. Дальнейшая работа должна быть сконцентрирована на использовании сортов водорослей с максимально высоким содержанием липидов  и создание таких сортов с использованием генетической модификации. Так мы сможем выбрать из них самое эффективное сырье для биотоплива». опубликовано econet.ru 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление – мы вместе изменяем мир! © econet

Источник: https://econet.ru/articles/169965-toplivo-iz-vodorosley-alternativnyy-istochnik-energii

Водоросли – топливо будущего

Народ приходит на авиасалон ILA в Берлине, прежде всего, чтобы увидеть самолеты. Но самолеты без топлива не летают, а оно не вечно и по тому концерн EADS, создатель самолетов-гигантов уделяет серьезное внимание разработке топлива будущего.

Как рассказывает Райнер Вайгнер «в этой невзрачной установке под названием Фотобиореактор, ученые из института промышленного использования зерна, по заказу EADS, выращивают водоросли из которых можно делать топливо, для роста водорослей необходимы только свет и двуокись углерода». Концерн связывает с этим способом производства топлива большие надежды, иначе он не стал бы показывать этот биореактор на своем стенде в Берлине.

Совет

Создание топлива из растительного сырья идея не новая, для этого уже используется рапс, картофель и зерновые культуры – рис, кукуруза, пшеница.

«Проблемы при этом возникают, прежде всего, морально-этические» – говорит Отто Пульт, научный сотрудник института, – «ведь для производства топлива используются продукты питания, которых во многих частях мира нахватает».

Ученые, работающие над этим проектом по заказу EADS, предлагают свою технологию выращивания водорослей и производства керосина из них.

Водоросли хороши тем, что очень быстро растут и дают большое количество вещества необходимого для создания топлива. К тому же водоросли могут расти где угодно, и главное – вы не расходуете на создание топлива продукты питания.

На площадке института под Берлином уже созданы большие практически промышленные установки для выращивания водорослей. Однако процесс этот пока еще слишком дорог.

Обратите внимание

1 килограмм биомассы, полученный из водорослей, стоит на мировом рынке от 10 до 20 долларов. Рентабельным такое производство может быть, если килограмм будет стоить не больше 1 доллара.

Важно

Конечно, если поставить это на производственный поток, нужны миллионы тон биомассы, и себестоимость можно снизить. Поэтому ученые настроены оптимистично.

Испытательные полеты авиалайнеров заправленных таким топливом уже прошли, можно надеяться, что создание авиатоплива из водорослей – станет доходной отраслью экономики.

Никакого керосина только водоросли – именно по такому принципу работает эта новинка в сфере авиапромышленности. Самолет нового поколения Diamond Aircraft DA42 кружит в берлинском небе на топливе из морских водорослей. Демонстрационный полет проходит в рамках международного авиасалона. Представил экологически чистое чудо – Европейский Аэрокосмический Оборонный Концерн.

– «Топливо из морских водорослей более энергоемкое – на 5-10%, кроме того его преимущества также в качестве выхлопов, оно выше чем при работе на обычном керосине».

По словам производителей, у биотоплива есть еще одно немаловажное преимущество: – «Производить биологическое топливо можно везде, нужен лишь солнечный свет, углекислый газ, питательные вещества и место, чтобы это осуществить».

Однако есть в биотопливе из водорослей и одно существенное но, производить его крайне не дешево.

– «Я не могу сказать, сколько в конечном итоге будет стоить 1 литр топлива из морских водорослей, но это будет намного дороже. К сожалению, мы еще не достигли уровня, когда можем производить его в больших количествах на продажу».

Отвечая на вопрос «Как долго ждать мировому сообществу самолетов на биотопливе?» Штулбергер ответил, что еще 5-10 лет.

Источник: https://alternativenergy.ru/tehnologii/69-toplivo-budushhego-vodorosli.html

Биотопливо из водорослей

По своим энергетическим характеристикам водоросли значительно превосходят другие источники.

200 тысяч гектаров прудов могут производить топливо, достаточное для годового потребления 5% автомобилей США. 200 тысяч гектаров — это менее 0,1% земель США пригодных для выращивания водорослей.

Однако, водоросли, содержащие большее количество масла, растут медленнее. Например, водоросли, содержащие 80% нефти вырастают раз в 10 дней, в то время как, водоросли, содержащие 30% -3 раза в день.

Производство водорослей привлекательно еще и тем, что в ходе биосинтеза поглощается углекислый газ из атмосферы.

Однако, основная технологическая трудность заключается в том, что водоросли чувствительны к изменению температуры, которая вследствие этого должна поддерживаться на определенном уровне (резкие суточные колебания недопустимы).

Также коммерческому применению водорослей в качестве топлива препятствует на сегодняшний день отсутствие эффективных инструментов для сбора водорослей в больших объемах. Также необходимо определить наиболее эффективные для сбора масла виды.

Технологии выращивания водорослей

Совет

Департамент Энергетики США исследовал водоросли с высоким содержанием масла по программе «Aquatic Species Program».

Исследователи пришли к выводу, что Калифорния, Гаваи и Нью-Мексико пригодны для промышленного производства водорослей в открытых прудах. В течение 6 лет водоросли выращивались в прудах площадью 1000 м2.

Пруд в Нью-Мексико показал высокую эффективность в захвате СО2. Урожайность составила более 50 гр. водорослей с 1 м2 в день.

Кроме выращивания водорослей в открытых прудах существуют технологии выращивания водорослей в малых биореакторах, расположенных вблизи электростанций. Сбросное тепло ТЭЦ способно покрыть до 77 % потребностей в тепле, необходимом для выращивания водорослей. Эта технология не требует жаркого пустынного климата.

Компания BioKing приступила к серийному производству запатентованных биореакторов по разведению водорослей, пригодных к немедленной эксплуатации, которые включают быстрорастущие водоросли с высоким содержанием масла.

Испанские ученые нашли один из видов микроводорослей, которые способны гораздо быстрее размножаться, чем другие биологические собратья при определенном освещении. Если в открытом море каждый кубометр воды приходится до 300 экземпляров водорослей, то исследователи получили 200 млн. экземпляров на тот же кубометр воды.

Читайте также:  Загрязнения предприятиями окружающей среды

Микроводоросли растут в пластиковом цилиндре диаметром в 70 см и длиной в 3 м. Водоросли размножаются делением. Они делятся каждые 12 часов, и постепенно вода в цилиндре превращается в зеленую плотную массу.

Один раз в день содержимое цилиндра подвергается центрифугированию. Остаток представляет собой практически стопроцентное биотопливо.

Обратите внимание

Насыщенная жирами часть этой массы преобразуется в биодизель, а углеводороды — в этанол.

Разработки биотоплива из водорослей

Корпорация Chevron, один из мировых энергетических гигантов начали исследование возможности использования водорослей в качестве источника энергии для транспорта, в частности, для реактивных самолетов. В ходе исследований будут изучены виды водорослей, которые содержат максимальный процент масел в своем составе, а также разработаны методы культивирования водорослей.

Компания Honeywell, UOP недавно начала проект по производству военного реактивного топлива из 
водорослевых и растительных масел.

Компания Green Star Products завершила вторую фазу испытаний демонстрационного завода по производству биодизеля из водорослей в Монтане. Во время второй фазы выбирались оптимальные условия для выращивания водорослей штамма zx-13.

GSPI разработала гибридную систему выращивания водорослей в прудах — Hybrid Algae Production System. Обычные водоросли живут при температуре воды около 30 по Цельсию, zx-13 выживают при температуре около — 44. zx-13 также продемонстрировали хорошую устойчивость к повышенному содержанию солей в воде.

Однако, во второй фазе испытаний GSPI не удалось отработать технологию сбора водорослей. Водоросли созрели раньше, чем ожидалось, и оборудование ещё не было готово. Технология GSPI позволяет собирать водоросли размером более 2 мкрн. Водоросли меньшего размера возвращаются в пруд для дальнейшего выращивания.

На следующем этапе технология GSPI будет испытываться на пруду площадью 100 акров. Ведутся переговоры о размещении 100-акрового пруда в Калифорнии, Миссури и Юте. В дальнейшем возможно увеличить площадь до 500 — 1000 акров.

Крупная энергетическая компания Японии Tokyo Gas Co намерена построить демонстрационный завод, на котором из морских водорослей будут получать электричество. Для работы газовых генераторов на станции будет использоваться метан, выделяемый из мелко изрубленных водорослей.

Для ряда японских префектур, включая столичную, загрязнение побережья водорослями остается серьезной экологической проблемой. Они нередко выделяют при гниении зловонный запах и портят пейзаж.

Важно

Между тем новейшая разработка японских специалистов предлагает решить эту проблему с экономической выгодой. Экспериментальная модель завода с газовым электрогенератором, которая уже работает в лаборатории несколько лет, позволяет в день уничтожать до 1 тонны водорослей.

При этом вырабатывается около 9,8 киловатт электроэнергии. Эта пилотная установка позволяет получать около 20–30 куб метров метана в месяц — этого объема достаточно, чтобы ровно на половину сократить месячный расход на электричество средней семьи.

По подсчетам Tokyo Gas, строительство предприятия, в зависимости от производственной мощности, требует от нескольких десятков млн до 200 млн иен.

Испанская фирма Bio-Fuel-Systems планирует не только изготовлять из водорослей горючее, но и снижать уровень двуокиси углерода, который образуется при производстве электроэнергии с использованием органических видов топлива. В 2008 году запланировано строительство подобной установки в районе города Аликанте.

Компании Shell и HR Biopetroleum намерены построить на Гавайских островах опытный завод по получению растительного масла из микроводорослей и его дальнейшей переработке в биотопливо.

Микроводоросли будут выращивать на месте, в специальном открытом бассейне с морской водой. Виды микроводорослей будут отобраны для дальнейшего использования из местных образцов морских организмов, в качестве критерия отбора будут использованы быстрый рост водорослей и максимальный выход растительного масла

Авиационная промышленность также заявила о начале разработок по использованию морских водорослей, в качестве сырья для производства авиационного топлива. Компания Боинг сообщила, что альтернативой биодизелю, произведенному из морских водорослей, в будущем может стать производство авиационного биотоплива.

Согласно документу, никакое биотопливо, которое сегодня производится, не может быть использовано в качестве авиационного топлива. Этанол поглощает воду и разъедает двигатель и топливный провод, в то время как биодизель замерзает при низких температурах (на крейсерской высоте). Кроме того, биотопливо обладает более низкой термической стабильностью, чем обычное реактивное топливо.

Специалисты Боинга считают, что оптимальным сырьем для производства биотоплива станут морские водоросли, из которых получают в 150 — 300 раз больше масла, чем из сои.

По их мнению, биотопливо из водорослей — это будущее для авиации.

Совет

Так, если бы весь флот авиалиний мира по состоянию на 2004 год использовал 100% биотопливо, полученное из морских водорослей, понадобилась бы 322 млрд. литров масла.

Для выращивания этих водорослей необходима земля площадью 3,4 млн. га. В расчете принято, что с одного гектара получается 6 500 литров ежегодно. Для этих целей, возможно, использовать земли, которые не пригодны для выращивания пищевых сельхозкультур.

Источник: http://www.Cleandex.ru/articles/2016/01/19/aglae-biofuels

Энергия будущего: горючее из зеленых водорослей

Что можно сделать из микроскопических зеленых водорослей, растворенных в виде густой взвеси в морской воде? Оказывается, ими можно заправить реактивный самолет, который отправится в трансконтинентальный рейс. Ими можно накормить животных, и их же можно использовать для производства косметики.

Израильская компания UniVerve производит топливо из водорослей

Но главное, конечно, – топливо, которое можно получать с помощью переработки биомассы аквакультур.

Добываемое из водорослей биотопливо по своим свойствам не уступает нефти, при этом не требует бурения скважин и избавляет от экономической и политической зависимости от нефтедобывающих стран.

Как выясняется, водоросли – надежный, дешевый и неприхотливый источник энергии. Вот почему производство биотоплива, наравне с другими возобновляемыми источниками энергии, находится во главе приоритетов многих стран, и Израиль в их числе.

Есть целый ряд преимуществ микроводорослей перед другими биологическими материалами в качестве источника энергии. Их производство не требует особых затрат и усилий. Микроводоросли растут и увеличивают биомассу огромными темпами.

Они живут в воде – морской и пресной, чистой и не очень. Все, что им нужно,– это вода и свет, необходимый для фотосинтеза. А для питания им нужен азот и фосфаты, которых в избытке в морской воде. Водоросли растут быстро, каждые 48 часов удваивая свой объем.

Так что все, что остается – успевать их перерабатывать.

Обратите внимание

Процесс производства биотоплива из водорослей

Еще одно преимущество морских микроводорослей: они используются практически без остатка.

Все, что не идет на производство масел и нефти, может быть использовано в качестве корма для скота, материала для косметической продукции, производства предметов гигиены и даже биологически разлагающегося пластика.

Микроводоросли способны производить сахара и масла, которые могут быть использованы в качестве сырья для различных видов биотоплива. Производство топлива из аквакультур – одна из самых молодых и перспективных отраслей энергетики.

Обратите внимание

Процесс производства биотоплива из водорослей

Интерес к этой отрасли энергетики и перые разработки в направлении использования морских водорослей появился в самые последние годы, а перспективы развития отрасли в глазах экспертов представляются в весьма оптимистическом свете. По оценкам экономистов, к 2018 году глобальный оборот от переработки биомассы морских микроводорослей может составить около 100 миллиардов долларов.

Биотопливо может быть использовано для замены традиционной нефти практически во всех сферах: в качестве горючего для самолетов, автомобилей, морских судов, в промышленном производстве, работающем на нефти.

Преимущество биотоплива по сравнению с другими альтернативными источниками энергии заключается в том, что для его использования не требуется замена двигателей, перестройка инфраструктуры и другие глобальные изменения.

Биотопливо может быть использовано «здесь и сейчас», то есть немедленно, при жизни нынешнего поколения людей.

Аквакультуры растут в подвешенных емкостях V–образной формы, способных обеспечить максимальное воздействие света для фотосинтеза

Биотопливом, добытым в результате переработки морских микроводорослей, можно заправлять даже реактивные самолеты. Ко всем прочим выгодам, это топливо значительно снижает выбросы углекислого газа по сравнению с традиционным керосином.

Несколько мировых авиакомпаний уже произвели пробные полеты с использованием в качестве горючего материала, содержащего до 40 процентов топлива, полученного из микроводорослей.

В 2011 году Lufthansa, American Airlines, Continental Airlines и Air China успешно провели свои первые коммерческие рейсы с использованием био-реактивного топлива.

Обратите внимание

Процесс производства биотоплива из водорослей

Израиль – идеальное место для выращивания топлива завтрашнего дня: здесь морской воды и солнца в избытке. Израильская компания UniVerve запустила пилотный проект в Димоне, который призван положить начало развитию новой и перспективной отрасли национальной энергетики.

Здесь разрабатывается наиболее экономически оправданный и технологически надежный процесс обработки аквакультур и превращения их в источник энергии.

Важно

Речь идет о выборе наиболее экономичного способа производства: повышении урожайности и снижении эксплуатационных затрат, в том числе создании штаммов водорослей, обладающих высоким содержанием масел, устойчивостью к окружающей среде, и способных быстро увеличивать высоколипидную биомассу.

Большинство штаммов, используемых сейчас в пилотном проекте, обеспечивают хороший рост в соленой воде, а также в сточных водах. Немаловажно, что при их культивации нет необходимости использовать драгоценную в наших широтах пресную воду.

Обратите внимание

Процесс производства биотоплива из водорослей

UniVerve разработала и запатентовала уникальную систему выращивания и сбора урожая, которая называется HAVP™. Аквакультуры растут в подвешенных емкостях V–образной формы, способных обеспечить максимальное воздействие света для фотосинтеза.

Эта система позволяет значительно снизить затраты по сравнению с традиционными прудами, вырытыми в земле. Подобные контейнеры удобны в эксплуатации и позволяют с легкостью проводить их очистку по завершении цикла выращивания, сбора и высушивания водорослей.

Обратите внимание

Процесс производства биотоплива из водорослей

… О том, как изменится характер планеты, когда ее обитатели научатся использовать чистую энергию из возобновляемых источников, пусть размышляют футурологи.

Но уже сегодня понятно: чтобы человечество выжило и не скатилось к уровню XVIII века, необходимо изыскать новые источники энергии.

Причем, в отличие от традиционных энергоресурсов, согревавших людей в прошлом и заставлявших крутиться их машины, эти источники должны быть возобновляемыми. Будем надеяться, что участие израильских ученых-технологов в поисках внесет заметный вклад в успех этих изысканий.

Иллюстрации любезно предоставлены компанией UniVerve

Источник: http://il4u.org.il/blog/about-israel/science-technology/energiya-budushhego-goryuchee-iz-zelenyx-vodoroslej

Биотопливо из водорослей

Водоросли являются одним из самых быстрорастущих растений на Земле. Их вес удваивается за сутки, а для роста требуется ресурсы, которых на Земле очень много: солнечный свет, вода и диоксид углерода.

По своим энергетическим свойствам водоросли превосходят многие другие источники для производства биотоплива. Произрастание водорослей является управляемым и неприхотливым для человека процессом.

Более того, водоросли за счет биосинтеза поглощают углекислый газ из атмосферы.

Основная проблема, которая в настоящее время затрудняет развитие промышленного производства водорослей, заключается в том, что водоросли очень чувствительны к перепадам температуры воды, которая вследствие этого должна поддерживаться в строго определенном диапазоне (резкие суточные колебания не допустимы).

Так же промышленное производство водорослей затрудняется отсутствием эффективных способов сбора водорослей. Описанные выше трудности привели ученых к выводу о целесообразности выращивания водорослей только в закрытых и технологически удобных водоемах.

Читайте также:  Зачем нужны заповедники и национальные парки

Департамент Энергетики США исследовал водоросли с высоким содержанием масла. Исследователи пришли к выводу, что Калифорния, Гаваи и Нью-Мексико пригодны для промышленного производства водорослей в открытых прудах. В течение 6 лет водоросли выращивались в прудах площадью 1000 кв. метров.

Урожайность составила более 50 грамм водорослей с 1 квадратного метра в день. Кроме выращивания водорослей в открытых прудах существуют технологии выращивания водорослей в малых биореакторах, расположенных вблизи электростанций.

Сбросное тепло ТЭЦ способно покрыть до 77 % потребностей в тепле, необходимом для выращивания водорослей. Эта технология не требует жаркого пустынного климата.

В настоящее время налажено серийное производство микроводорослей, пригодных к немедленной эксплуатации, в специальных биореакторах, в которых водоросли размножаются путем деления.

Корпорация «Chevron», один из мировых энергетических гигантов, начала исследование возможности использования водорослей в качестве источника энергии для транспорта, в частности, для реактивных самолетов. Компания «Honeywell, UOP» недавно начала проект по производству военного реактивного топлива из водорослевых и растительных масел.

Компания «Green Star Products» завершила вторую фазу испытаний демонстрационного завода по производству биодизеля из водорослей. Во время второй фазы выбирались оптимальные условия для выращивания водорослей. Крупная энергетическая компания Японии «Tokyo Gas Co» намерена построить демонстрационный завод, на котором из морских водорослей будут получать электричество.

Для работы газовых генераторов на станции будет использоваться метан, выделяемый из мелко изрубленных водорослей. Для ряда японских префектур загрязнение побережья водорослями остается серьезной экологической проблемой. Они нередко выделяют при гниении зловонный запах и портят пейзаж.

Совет

Между тем новейшая разработка японских специалистов предлагает решить эту проблему с экономической выгодой. Экспериментальная модель завода с газовым электрогенератором, которая уже работает в лаборатории несколько лет, позволяет в день перерабатывать до 1 тонны водорослей. При этом вырабатывается около 9,8 киловатт электроэнергии.

Эта пилотная установка позволяет получать около 20–30 куб метров метана в месяц — этого объема достаточно, чтобы ровно на половину сократить месячный расход на электричество средней семьи.  

Авиационная промышленность также заявила о начале разработок по использованию морских водорослей, в качестве сырья для производства авиационного топлива. Компания Боинг сообщила, что альтернативой биодизелю, произведенному из морских водорослей, в будущем может стать производство авиационного биотоплива.

Согласно документу, никакое биотопливо, которое сегодня производится, не может быть использовано в качестве авиационного топлива. Этанол поглощает воду и разъедает двигатель и топливный провод, в то время как биодизель замерзает при низких температурах (на крейсерской высоте).

Кроме того, биотопливо обладает более низкой термической стабильностью, чем обычное реактивное топливо. Специалисты Боинга считают, что оптимальным сырьем для производства биотоплива станут морские водоросли, из которых получают почти в 300 раз больше масла, чем из сои.

По мнению компании Боинг, биотопливо из водорослей – это будущее для авиации. Так, если бы весь флот авиалиний мира по состоянию на 2004 год использовал 100% биотопливо, полученное из морских водорослей, понадобилась бы 322 млрд. литров масла. Для выращивания этих водорослей необходима земля площадью 3,4 млн. га.

В расчете принято, что с одного гектара получается 6 500 литров ежегодно. Для этих целей, возможно, использовать земли, которые не пригодны для выращивания пищевых сельхозкультур.

Источник: http://rtp.expert/blog/59-biotoplivo_iz_vodoroslei

Биотопливо из водорослей: плюсы и минусы технологии

Если верить рекламным лозунгам, то современное биотопливо является эффективной и экологически привлекательной альтернативой бензину и дизельному топливу.

Однако на практике при производстве и использовании биотоплива, специалисты зачастую сталкиваются с множеством специфических проблем, о которых большинство людей и не подозревает. Развитие технологии получения биотоплива можно условно поделить на три периода.

Во время первых двух периодов биотопливо производили из растительных культур и животных отходов. В настоящее время идёт освоение новой технологии биотоплива (биотопливо третьего поколения), где в качестве источника сырья выступают водоросли.

Получение биотоплива из водорослей было воспринято во всём мире с большими надеждами и ожиданиями. Считалось, что на искусственной основе учёным удалось воспроизвести сущность создания ископаемых видов топлива (таких, как мазут и газ), которые происходят из древнейших видов водорослей.

Обратите внимание

Также учёные были преисполнены надежд на тот, что использование водорослей для изготовления биотоплива окажется намного эффективнее технологии переработки наземных растений.

На совершенствование процесса переработки водорослей в биотопливо были потрачены значительные средства, однако с течением времени выяснилось, что ожидания и надежды специалистов себя не оправдали.

Практика показала, что переработка водорослей в биотопливо не может считаться коммерчески выгодным и экологически оправданным процессом.

Оказалось, что количество биотоплива на основе водорослей примерно соответствует количеству биотоплива, полученного в результате переработки наземных растений.

Кроме того, для выращивания водорослей, из которых будет производиться биотопливо, потребуются водоёмы довольно большой площади.

Например, чтобы обеспечить биотопливом только 10% транспортных средств ЕС, понадобятся пруды, общая площадь которых превысит площадь Бельгии в три раза.

Чтобы вырастить в таких прудах высококачественные водоросли, придётся потратить для этого количество удобрений, эквивалентное 50% современных потребностей Европейского Союза в сельском хозяйстве. Ко всему прочему, эти пруды должны находиться рядом с предприятиями тяжёлой промышленности, которая сможет обеспечить водорослям уровень CO₂, необходимый для фотосинтеза.

Однако нельзя считать провальной деятельность учёных в освоении производства биотоплива третьего поколения.

В результате проведенных исследований были получены важные результаты, которые могут быть использованы при выращивании микроводорослей для поддержки рыбного хозяйства и производства различных биодобавок.

Массовое производство микроводорослей поможет созданию продуктов, содержащих омега-жирные кислоты, являющиеся компонентом корма для выращивания промышленных пород рыбы.

Источник: https://nomitech.ru/news/biotoplivo_iz_vodorosley_plyusy_i_minusy_tekhnologii/

Биотопливо из водорослей

БИОТОПЛИВО ИЗ ВОДОРОСЛЕЙ – топливо второго и третьего поколений

Редактор Biofuels Digest Джим Лэйн называет биотопливо второго и третьего поколений из водорослей и других одноклеточных организмов «самым волнующим экспериментом, который сейчас идет в биоэнергетике».

Одноклеточный организм, производящий фотосинтез, образует крохотный жировой пузырек, который позволяет ему плавать на поверхности воды.

Доисторические предки этого организма были источником образования углеводородов, и по своей природе он ближе к нефти, чем зерновые, пальмы или растения рода трофа, из масла которых пытаются делать биодизельное топливо.

Департамент развития топлива Министерства энергетики США с 1978 по 1996 год уже финансировал программу Aquatic Species по получению БИОТОПЛИВА ИЗ ВОДОРОСЛЕЙ, но реальные результаты стали появляться только в последние годы, когда такие ученые, как Стивен Мэйфилд из Калифорнийского университета Сан-Диего, применяя наработанные в фармацевтической индустрии методы, научились разводить водоросли, которые отличаются следующими характеристиками: быстро растут, содержат много масла, устойчивы к заболеваниям. К тому же урожай водорослей легко собирать.

Важно

За день в лабораториях Sapphire создают и исследуют до 8000 штаммов таких одноклеточных водорослей.

Самые перспективные проходят долгий путь: от подносов с 96 крохотными чашками Петри – в контейнеры размером с бутылку, где водоросли бережно взбалтывают, чтобы равномерно распределить их в объеме воды, затем в мягкие пластиковые пакеты, подвешенные на манер капельниц для внутривенного вливания, потом в бассейны, содержимое которых перемешивает большое колесо с лопастями. Наконец водоросли помещают в теплицы для промышленного выращивания.

В мае 2008 года в лаборатории Sapphire впервые в истории получили из возобновляемых ресурсов бензин с октановым числом 91.

В сентябре 2010 года компания, получив грант Министерства энергетики ($50 млн.) и кредит под гарантии Министерства сельского хозяйства ($54,5 млн.) начала строительство на 300 акрах опытного завода в Нью-Мексико. Уже в этом году завод должен производить несколько сотен баррелей нефти в день.

Если все будет хорошо, Sapphire продолжит коммерческое развитие проекта, чтобы к 2018 году производить уже десятки тысяч баррелей в день. Это минимальная «корзина» топлива, которую может рассматривать ответственный за закупки менеджер на нефтеперерабатывающем заводе. «Крупные НПЗ принимают 20-30 подобных “корзин” сырья в любое время, – говорит Уорнер.

– Обычно нефтепереработчики не интересуются меньшим объемом. Вот на этот уровень нам и нужно выйти».

Срок жизни водорослей долог, а число их ошеломляюще велико.

Марк Бюгнер, ведущий аналитик по биотопливу в американском исследовательском агентстве Lux Research, говорит, что сегодняшние технологии все еще слишком дороги и не позволяют добывать много сырья.

«По сравнению с водорослями получение этанола из кукурузы покажется скромным проектом». При этом производство и получение биотоплива из кукурузы, на которое в США возлагали большие надежды, на поверку оказалось очень дорогим.

Марк Бюгнер говорит, что Sapphire очень закрытая компания. На офисе нет даже вывески, а стоит неизвестному человеку вылезти из машины, как его встречает крепкий охранник. «Это внушает подозрения, что технология не работает, – говорит Бюгнер.

– Что секретность – это ширма, позволяющая скрыть тот факт, что компания находится в том же положении, как и все остальные». И добавляет: «Вы можете сказать, что такие люди, как Си-Джей, не станут рисковать карьерой из-за проекта, который не работает. Но и умные люди могут совершать ошибки.

Нет стопроцентной гарантии, что здесь все в порядке».

Байрон Уошом, эксперт в области альтернативной энергетики с 20-летним стажем, директор стратегических энергетических инициатив в Калифорнийском университете в Сан-Диего, настроен более оптимистично: «Я всегда спрашиваю клиентов: “На кого вы ставите на скачках – на лошадь или на жокея?” Сам я ставлю на жокея: он знает, как подобрать лошадь и выиграть заезд. Я бы сказал, что у компаний вроде Sapphire подходящие данные, чтобы выиграть скачку».

Примеры использования биотоплива в технике

США: Демонстрация первого рейса эсминца на биотопливе прошла успешно

В США провели рейс эсминца, который использовал в качестве горючегобиотопливо.

Эскадренный миноносец, относящийся к классу Spruance и управляемый дистанционно, совершил плавание протяженностью 17 часов вдоль побережья США от калифорнийского города Сан-Диего до базы ВМС США в Порт-Уайними. Двигатели корабля весь маршрут работали на смеси, которая содержала в равной пропорции обычное горючее и обработанное специальным образом масло. Масло это было получено из водорослей.

Эта демонстрация – один из этапов перевода ВМС США на доктрину «Великого зеленого флота». Согласно положениям этой доктрины, ВМС США к 2016 г. планирует использовать исключительно альтернативное топливо, а к началу следующего десятилетия удовлетворять 50% общего энергопотребления флота за счет альтернативных источников энергии.

Народ приходит на авиасалон ILA в Берлине, прежде всего, чтобы увидеть самолеты. Но самолеты без топлива не летают, а оно не вечно и по тому концерн EADS, создатель самолетов-гигантов уделяет серьезное внимание разработке топлива будущего.

Как рассказывает Райнер Вайгнер «в этой невзрачной установке под названием Фотобиореактор, ученые из института промышленного использования зерна, по заказу EADS, выращивают водоросли из которых можно делать топливо, для роста водорослей необходимы только свет и двуокись углерода». Концерн связывает с этим способом производства топлива большие надежды, иначе он не стал бы показывать этот биореактор на своем стенде в Берлине.

Совет

Создание топлива из растительного сырья идея не новая, для этого уже используется рапс, картофель и зерновые культуры – рис, кукуруза, пшеница.

Читайте также:  Как утилизируют кислоты

«Проблемы при этом возникают, прежде всего, морально-этические» – говорит Отто Пульт, научный сотрудник института, – «ведь для производства топлива используются продукты питания, которых во многих частях мира нахватает».

Ученые, работающие над этим проектом по заказу EADS, предлагают свою технологию выращивания водорослей и производства керосина из них.

Никакого керосина только водоросли – именно по такому принципу работает эта новинка в сфере авиапромышленности. Самолет нового поколения Diamond Aircraft DA42 кружит в берлинском небе на топливе из морских водорослей. Демонстрационный полет проходит в рамках международного авиасалона. Представил экологически чистое чудо – Европейский Аэрокосмический Оборонный Концерн.

– «Топливо из морских водорослей более энергоемкое – на 5-10%, кроме того его преимущества также в качестве выхлопов, оно выше чем при работе на обычном керосине».

По словам производителей, у биотоплива есть еще одно немаловажное преимущество: – «Производить биологическое топливо можно везде, нужен лишь солнечный свет, углекислый газ, питательные вещества и место, чтобы это осуществить».

Однако есть в биотопливе из водорослейи одно существенное но, производить его крайне не дешево.

– «Я не могу сказать, сколько в конечном итоге будет стоить 1 литр топлива из морских водорослей, но это будет намного дороже. К сожалению, мы еще не достигли уровня, когда можем производить его в больших количествах на продажу».

Отвечая на вопрос «Как долго ждать мировому сообществу самолетов на биотопливе?» Штулбергер ответил, что еще 5-10 лет.

Водоросли хороши тем, что очень быстро растут и дают большое количество вещества необходимого для создания топлива. К тому же водоросли могут расти где угодно, и главное – вы не расходуете на создание топлива продукты питания.

На площадке института под Берлином уже созданы большие практически промышленные установки длявыращивания водорослей. Однако процесс этот пока еще слишком дорог.

Обратите внимание

1 килограмм биомассы, полученный из водорослей, стоит на мировом рынке от 10 до 20 долларов. Рентабельным такое производство может быть, если килограмм будет стоить не больше 1 доллара.

Конечно, если поставить это на производственный поток, нужны миллионы тон биомассы, и себестоимость можно снизить. Поэтому ученые настроены оптимистично.

Испытательные полеты авиалайнеров заправленных таким топливом уже прошли, можно надеяться, что созданиеавиатоплива из водорослей – станет доходной отраслью экономики.

Искусственная нефть за минуту – вполне реально

Специалисты Мичиганского университета (США) усовершенствовали технологию производства биотоплива из морских водорослей, передают новости альтернативной энергетики информационное сообщение американского новостного издания.

Ученым удалось превратить 65% водорослевой массы в топливо аналогичное нефти, так называемый «biocrude», всего за одну минуту.

Многие эксперты считают это значительным прорывом в данной технологии производства биотоплива — новый процесс не требует периода в миллион лет для превращения натурального сырья в нефть.

Ранее biocrude как правило получали процессом быстрого пиролиза из древесного материала, вместе с тем также проводились и эксперименты по производству биотоплива из морских водорослей.

Природный материал на время от 10 до 90 минут нагревали до 300 градусов Цельсия, в результате чего и происходило превращение.

До настоящего времени наилучший из достигнутых результатов – 50% объема водорослей превращенных в biocrude — был получен при нагреве биомассы от 10 до 40 минут.

Американские ученые в ходе эксперимента наполнили разъемную стальную трубу диаметром 1,5 миллиметра массой мокрых водорослей и поместили ее в песок, разогретый до 600 градусов Цельсия, в результате чего всего за одну минуту 65% объема водорослей превратился в biocrude.
Пока остается неясным, почему более короткий по времени нагрев оказался столь эффективным.

По версии ученых реакции, производящие искусственную нефть протекают очень быстро, а медленный нагрев просто замедляет процесс преобразования побочными реакциями.

Важно

Следуя этой теории, изменение затрачиваемого времени на протекание реакции позволит в дальнейшем значительно повысить скорость производства из водорослей нефтеподобного продукта, но и уменьшит размеры реакторов, что в свою очередь снизит стоимости сооружения заводов по производству biocrude, передают новости альтернативной энергетики.

Новости альтернативной энергетики также напоминают, что биотопливо biocrude может успешно использоваться на современных нефтеперерабатывающих заводах, при условии предварительного извлечения дополнительных атомов азота и кислорода, изобилующих в живых организмах.

Китай разработал авиационное биотопливо

Китай присоединился к США, Финляндии и Франции – странам, которые самостоятельно разработали авиационное топливо на основе биологического сырья, сообщают новости альтернативной энергетики.

Экспериментальным видом горючего был заправлен пассажирский авиалайнер A-320 компании China Eastern Airlines, который в рамках испытаний совершил тестовый полет и благополучно приземлился в Шанхае после 85 минут пребывания в воздухе.

По словам представителей «Синопек», компании-разработчика биотоплива, продукт изготовлен на основе растительных масел и по характеристикам полностью идентичен авиационному керосину. В ближайшее время производитель намерен запустить выпуск горючего для коммерческого использования, передают новости альтернативной энергетики.

из открытых источников информации

Источник: http://ekogradmoscow.ru/eko/eko-interesno/biotoplivo-iz-vodoroslej

Новые технологии позволяют максимально быстро синтезировать дизельное топливо из водорослей

Двигатели внутреннего сгорания полностью выйдут с обихода как только на планете исчерпается нефть, потому вполне логичным кажется переход на совершенно иной возобновляемый сырьевой источник, который бы позволил производить недорогой и экологически безопасный топливный продукт. С недавних под синтез дизельного топлива из альтернативных источников принял промышленные масштабы. В США начали работу автомобильные заправки с биодизелем из морских водорослей, что производится на одном из заводов компании “Algae Systems” в Алабаме.

Выпуск дизельного топлива осуществляется путем сбраживания водорослей и последующего выделения углеводородов.

Альтернативное топливо под названием Soladiesel долгое время тестировалось в лабораторных условиях, прежде чем быть выпущенным на рынок. Дизельное топливо из водорослей – это уже не просто экспериментальный продукт, а полноценный товар, который сегодня может купить любой желающий.

Как отмечают основатели завода в Алабаме, биотопливо из водорослей в процессе сжигания не образует вредных токсических выбросов и совершенно в малом количестве выделяет углекислый газ. Кроме того, такое экологическое топливо обходится в разы дешевле традиционного нефтяного.

О новом виде топлива положительно отозвались специалисты экологической службы США и Всемирной организации здравоохранения. Топливо из водорослей безопасно как для экологии, так и человеческого здоровья. Напротив, по мнению экспертов, бензиновые автомобили повышают общий процент заболеваемости раком легких и моченого пузыря.

Технология переработки водорослей очень перспективна, ведь данный сырьевой продукт не требуют выделения под свою “посадку” огромных площадей земли. Если выработка зеленого горючего из растений (сои, рапса, подсолнечника) напрямую пересекается с сельскохозяйственными интересами, новое биологическое производство топлива никоим образом не влияет на объемы выращиваемых пищевых сельхозкультур.

Водоросли – лучший вариант сырья для биотоплива.

Для того, что наладить выработку биодизеля из водорослей, не обязательно добывать их из морских глубин, ведь для этих целей вполне подойдут и культуры, которых полным-полно в сточных пресных водах городов, да и для извлечения жиров водоросли не всегда нужно поддавать длительной сушке.

Лаборатория Министерства энергетики США существенно упростила процесс переработки – недорогой биодизель можно получить в самые краткие сроки, использовав довольно простой по принципам своей работы химреактор.

Совет

Погруженные в реактор водоросли и иные твердые вещества из сточных вод поддают воздействую горячей воды с температурой до 280 градусов по Цельсию и давлением более чем в 200 атмосфер. Полное высушивание водорослей совсем не обязательно – вполне допустимо содержание в них воды до 90% от массы.

Через 40-50 минут времени с реактора выходит высококачественная, чистая от примесей нефть, которая в последующем перерабатывается в биотопливо для автомобилей. Чтобы произвести дизельное топливо, полностью отвечающее промышленным спецификациям, ученые добавляют в жидкую смесь водород. Помимо ценной нефти при работе реактора образовывается биогаз, который используется для получения метана или же попросту теплового обслуживания промышленного оборудования переработки водорослей.

Кроме энергетической роли завод в Алабаме выполняет и иную важную функцию – очищает городские сточные воды, используя содержащиеся в них углеродные примеси для удобрения водорослей.

Неплохой механизм переработки водорослей в экологически чистое топливо, вполне доступное по цене, предложил и наш соотечественник – изобретатель Дмитрий Турченко. Правда, как обычно бывает в нашей стране, новое изобретение так и не пошло дальше рассмотрения представителями чиновничьих кабинетов. И напрасно…

С каждый годом стоимость нефти возрастает пропорционально сокращению её природных запасов.

Украины, как и любой другой страны, в скором будущем коснутся последствия мирового нефтяного голода, однако даже глубокое осознание надвигающегося энергетического кризиса не стимулирует должного развития на украинских просторах альтернативной энергетики.

Выпускать биотопливо можно из любого растительного организма, что содержит масло – рапса, кукурузы, сорго, амброзии, но лишь использование водорослей в этих целях является наиболее энергооправданным, ведь дополнительно весь процесс производства требует лишь солнце, воду и всего сутки времени.

Выращенная на одном гектаре аквапространства водоросль может дать нам 45 000 тонн масла, тогда как один гектар традиционной масличной культуры лишь 600-1500 килограмм.

Обратите внимание

При этом, на фоне общих масштабов выработки, топливо из водорослей не будет уступать известным сортам.

По подсчетам Дмитрия Турченко, ежегодный доход Украины от продажи водорослевого биодизеля может составлять от 25 до 87 млн. долларов.

Небольшие испытания своего топлива украинский изобретатель уже провел, при чем водорослевое топливо было использовано им не только как самостоятельных продукт для заправки автотранспорта украинского, белорусского и американского производства, но и в качестве биологической примеси для традиционной соляры. В обоих случаях транспортные средства вели себя на дороге блестяще, и хоть разбавка традиционного топлива биодизелем не позволила добиться полной экологичности образовываемых автомобилями выхлопов, финансовая экономия была явно видна.

В течение ближайших 10 лет Украина смогла бы полностью отказаться от невозобновляемых энергоресурсов, если бы наконец-то обратила внимание на куда более дешевую экологически безопасную альтернативу.

Строительство предприятий по переработке водорослей или любых других растений с высоким процентом содержания масла конечно же не будет дешевым, но, тем не менее, несколько лет их довольно усиленной эксплуатации окупят все понесенные финансовые растраты.

Работа таких предприятий будет служить целям не только удовлетворения внутригосударственных потребностей в топливной продукте, но и поставки биодизеля в Европу, тем самым принося Украине неплохие доходы.

Однако, несмотря на то, что украинские ученые предоставляют довольно перспективные энергетические проекты, практически никто из представителей государственных ведомств не проявляет интереса к их жизненной реализации. Спрашивается, почему?

Источник: http://www.electra.com.ua/istochniki-elektoenergii/596-novye-tekhnologii-pozvolyayut-maksimalno-bystro-sintezirovat-dizelnoe-toplivo-iz-vodoroslej.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector