Бионефть из водорослей — миф или реальность?

Возможность производства биотоплива из водорослей

Водоросли издавна привлекают внимание ученых как потенциальное перспективное сырье для производства биотоплива. Эти организмы обладают высокой скоростью роста, могут накапливать значительное количество липидов и не конкурируют в использовании пахотных земель с сельскохозяйственными культурами.

Преимущества водорослей

По сравнению с традиционным растительным сырьем, таким как рапс или соя, водоросли обладают рядом существенных преимуществ:

Высокая продуктивность. Биомасса водорослей при оптимальных условиях выращивания может удваиваться в течение нескольких часов. Годовая продуктивность водорослей в 10-50 раз выше, чем у традиционных сельскохозяйственных культур.
Высокое содержание жиров. Некоторые виды содержат до 70% липидов в биомассе.
Возможность культивирования на непригодных для сельского хозяйства землях и водоемах. Выращивание водорослей не требует пахотных площадей.
Меньшее количество пресной воды и удобрений по сравнению с наземными растениями.

Технологии производства биодизеля

Существует несколько различных технологий производства биодизельного топлива из водорослей:

Экстракция жиров и последующий синтез биодизеля методом трансэтерификации. Это наиболее распространенный метод, аналогичный производству биодизеля из растительных масел.
Прямое превращение всей биомассы водорослей в топливо с помощью пиролиза или гидротермальной переработки. Эти методы позволяют использовать всю биомассу, а не только жировую часть.
Превращение жиров водорослей в биодизель водородолизом – реакцией с водородом без использования метанола. Экологичный метод, дающий чистое топливо.

Метод Достоинства Недостатки
Трансэтерификация Отработанная технология, высокое качество топлива Низкий выход топлива, необходима предварительная экстракция жиров
Пиролиз и гидротермальная переработка Использование всей биомассы, не требуется экстракция жиров Сложность контроля процесса, более низкое качество топлива
Водородолиз Экологичный процесс, высокое качество топлива Требуется водород высокой чистоты, сложное оборудование

Как видно, все существующие методы имеют свои преимущества и недостатки. Наиболее перспективным представляется сочетание трансэтерификации для получения биодизеля из водорослевых масел и термической конверсии остальной биомассы в синтетические жидкие топлива и газ.

Практическая реализация технологии

На данный момент промышленного производства биотоплива из водорослей в мире практически нет, но работы в этом направлении активно ведутся. Существуют лишь пилотные и демонстрационные проекты.

Компания США Sapphire Energy запустила в Нью-Мексико опытно-промышленный полигон по выращиванию водорослей в открытых прудах площадью 220 га. Водоросли вида Acutodesmus dimorphus выращивают с использованием сточных вод, углекислого газа и солнечного света, после чего извлекают жиры и производят из них 580 тыс. литров бионефти в год. Топливо успешно испытано на самолетах и грузовиках.

Трудности масштабирования

Однако пока существуют значительные трудности для масштабирования этой технологии до промышленных объемов:

Необходима большая площадь для размещения прудов при открытом культивировании водорослей.
Закрытые фотобиореакторы для повышения продуктивности требуют больших капитальных вложений.
Себестоимость бионефти из водорослей пока выше, чем у традиционного дизтоплива.
Нужна оптимизация и стандартизация технологических процессов для обеспечения стабильного качества и выхода продукции.

Тем не менее, несмотря на текущие трудности, можно с уверенностью говорить, что производство биотоплива из водорослей имеет хорошие перспективы. По мере совершенствования технологий культивирования и переработки водорослей себестоимость этого вида топлива будет снижаться. Кроме того, истощение запасов ископаемых топлив и ужесточение экологических норм стимулирует интерес к альтернативным возобновляемым источникам энергии.

Можно ожидать, что в ближайшие 10-20 лет объемы производства и использования бионефти из водорослей будут неуклонно расти. Это позволит частично заместить традиционные нефтепродукты и снизить зависимость экономики от поставок ископаемого топлива. Особенно перспективны водоросли для производства авиационного биотоплива, использование которого может существенно сократить углеродный след отрасли авиаперевозок.

Suvcar.ru