Biogorivo iz proizvodnje algi. Proizvodnja biogoriva iz algi, piljevine i uljane repice. Zašto baš tehnologija proizvodnje ulja iz algi

Održive zelene tehnologije (SGT) razvijaju zamjensko gorivo, čija upotreba dovodi do emisije stakleničkih plinova u ekonomski i ekološki prihvatljiv proces. Kombinirat će metode prerade otpadnih algi za proizvodnju ulja u svrhu proizvodnje goriva i drugih vrijednih proizvoda.

Alge, proizvodnja ulja i SGT LipiTrigger ™ tehnologija

Iako su alge visoko učinkoviti pretvarači solarne energije u obnovljivu biomasu, većina znanstvenika zna da alge pohranjuju solarnu energiju u obliku šećera, poput saharoze ili škroba, a ne u obliku esencijalnih ulja (masti ili lipida), tj. triacilgliceridi ili fosfolipidi. U prisutnosti svjetlosti, ugljičnog dioksida i nekih elemenata u tragovima, većina algi pohranjuje u obliku masti samo oko 15-20% njihove suhe težine. Samo pod određenim uvjetima, alge se mogu prebaciti na proces poznat kao "lipidni okidač" i pohraniti proizvode fotosinteze u svoje stanice u obliku ulja - vrijedniji oblik od šećera.

LipiTrigger ™ je patentirana metoda tvrtke. Znanstvenici tvrtke Sustainable Green Technologies Inc. pronašli su jednostavan i učinkovit način da dobiju alge za sintetizaciju više ulja (bez 15% do preko 50% suhe težine). Ako alge mogu sintetizirati više ulja i postići visoke stope rasta od usjeva, ovo će omogućiti proizvodnju više biogoriva i niže cijene.

Zašto ekološko gorivo?

Rezerve fosilnih goriva, poput ugljena, nafte i prirodnog plina, nisu obnovljivi izvori energije i postupno se troše. Primjena fosilnih goriva u motorima s unutarnjim izgaranjem ili plinskim turbinama dovodi do emisije stakleničkih plinova i drugih štetnih sastojaka po okoliš u atmosferu. Svijet trenutno troši oko 30 milijardi barela (ili 1,26 trilijuna galona) nafte godišnje, odnosno 82 milijuna barela (ili 3.440 milijuna litara) nafte dnevno. Stručnjaci upozoravaju da u bliskoj budućnosti proizvodnja nafte neće ići u korak s rastom globalne potražnje.

Zelene alge se lako održavaju, brzo rastu i predstavljaju ih mnoge vrste koje energiju sunčeve svjetlosti koriste za fotosintezu. Fotosinteza je biološki proces koji stvara ugljični dioksid (CO2) i vodu iz biomase (šećera ili lipida), kisika i visokoenergetskih molekula ATP (adenosin trifosforne kiseline). Sva biomasa, bilo da se radi o šećeru ili masnoći, može se pretvoriti u biogorivo, najčešće u bioetanol i biodizel. Povrh toga, budući da alge tijekom fotosinteze troše CO2, idealan su, jeftin i ekološki način za učinkovito uklanjanje ovog plina iz atmosfere.

Zelene alge su srodnici drugih zelenih biljaka u kojima se provodi i proces fotosinteze. Pripadaju najprimitivnijim oblicima biljnog života, a proces fotosinteze u zelenim algama odvija se isto kao i u drugim biljkama. Budući da su mnoge zelene alge mali organizmi i imaju jednostavnu staničnu strukturu, oni su učinkovitiji pretvarači sunčeve svjetlosti od viših biljaka i pokazuju vrlo brz rast. Uz to, s obzirom da alge rastu u vodenom okruženju, imaju učinkovit pristup glavnim sastojcima za fotosintezu - vodi i ugljičnom dioksidu.

Što su alga ulja?

Zelene alge su metabolički univerzalne i stvaraju spojeve važne za obnovljivu biomasu izravno od sunčeve svjetlosti. Oni mogu sintetizirati celulozu, glukozni polimer, kao dio vlastitih staničnih zidova, akumulirati škrob kao rezervno hranjivo i, što je još važnije, pohraniti značajne količine lipida i masnih kiselina kao zalihe energije. Masti koje stvaraju alge su kemijski vrlo slične proizvodu uljanih sjemenki i pohranjuju se u obliku triacilglicerida.

Što su triacilgliceridi (TAG)?

TAG u algama kemijska je osnova budućeg gospodarstva eko-gorivom. TAG-ovi (ili triacilgliceridi) su po svojoj kemijskoj prirodi molekule koje se sastoje od tri dugačka lanca masnih kiselina povezanih s jednom molekulom glicerola. TAG-i (masti i lipidi) u prisustvu jednostavnih alkohola i katalizatora mogu se pretvoriti u estere masnih kiselina (biodizel) u procesu zvanom transeterifikacija. Izvodi se bilo kemijski, pomoću alkalnih hidroksida, ili biokemijski, koristeći enzime nazvane lipaze. Kako su fizikalno-kemijska svojstva biodizela vrlo slična naftnom dizel gorivu, ulje algi je vrlo atraktivan alternativni izvor za proizvodnju biodizela. Druga važna prednost je što se ne natječe s tržištima hrane.

Kako brzo rastu alge?

Visoka učinkovitost fotosinteze u algama je zbog njihove male veličine. To dovodi do povećanja proizvodnje biomase u usporedbi s kulturama poput palminog ulja, uljane repice, soje i kukuruza. Sadrže daleko više ulja u suhoj težini od trenutno korištenih poljoprivrednih biljaka. Za neke alge suha masa veća od 50% sastoji se od obnovljivih ulja što je više od dva puta od sadržaja ulja u palminim uljima.

Je li alge skupo za uzgoj?

Alge imaju relativno jednostavne potrebe za rast i osjećaju se dobro u okruženju s mineralnim sastavom. Algama trebaju samo voda, sunčevo svjetlo i ugljični dioksid, a znatno manje dušika nego poljoprivredne biljke. Metabolički su, oni su vrlo svestrani. Neke alge mogu rasti ne samo u fototrofičnim uvjetima (tj. U prisutnosti svjetlosti i ugljičnog dioksida kao izvora ugljika), već i u heterotrofnim uvjetima (tj. U nedostatku svjetlosti, ali u prisutnosti glukoze i drugih organskih molekula kao sirovina) , Heterotrofna kultivacija algi koristeći šećer kao izvor ugljika, dovodi do znatno većeg sadržaja ulja u algama u odnosu na kontrolne - alge koje se uzgajaju u fototrofičnim uvjetima. Međutim, upotreba glukoze (šećera) za rast heterotrofnih algi i proizvodnju ulja skupa je i konkurira tržištu hrane. To komplicira ekonomski uspješnu uporabu metode.

Koji su troškovi povezani s uzgojem algi?

Iako ne morate plaćati sunčevu svjetlost i ima ga dosta, 80% ukupnih troškova uzgoja algi uključuje troškove sirovina i hranjivih sastojaka. Kako bi sposobnost algi da proizvode ulje postale komercijalno atraktivne, trošak sirovina i gnojiva za uzgoj treba smanjiti. SGT je razvio i patentirao jeftin način da alge koriste vlastite proizvode fotosinteze za postizanje značajne proizvodnje biomase i nafte.

Prava alternativa?

Posljednjih godina sve veća globalna proizvodnja biodizela iz usjeva i biljnog ulja postala je skuplja, dijelom i zbog viših cijena gnojiva i vozila. Proizvodnja ulja zelenih algi uz korištenje jeftinog otpada vrlo je atraktivna alternativa za biogoriva nove generacije. Očigledna prednost korištenja ulja zelenih algi umjesto ulja dobivenih iz prehrambenih kultura je ta što se ne natječe s hranom i ne utječe na cijene hrane.

Jesu li farme algi rješenje?

1980. godine, istraživački programi Ministarstva energetike i drugi laboratoriji fokusirali su se na stvaranje velikih farmi algi u najsunčanijim regijama Sjedinjenih Država.

Nekoliko farmi algi smještenih u otvorenim plitkim vodenim tijelima testirano je u Sjedinjenim Državama koristeći emisije ugljičnog dioksida kao sirovine za alge. Međutim, ribnjaci u obliku prstena s algama imali su nekoliko nedostataka.

1. Ograničena proizvodnja biomase zbog plitke dubine ribnjaka. Jezerci ove vrste su mali da bi alge mogle dobiti dovoljno sunčeve svjetlosti.

2. Velika mogućnost naseljavanja ribnjaka s drugim oblicima života. Otvoreni sustav ribnjaka sklon je naseljenosti drugim životnim oblicima, koji se na kraju počinju natjecati s algama za važne hranjive tvari, čime se smanjuje proizvodnja željene biomase.

3. Ovisnost o lokalnim izvorima ugljičnog dioksida kako bi se osigurala visoka proizvodnja biomase. Ograničeni broj pogodnih izvora s velikim emisijama ugljičnog dioksida, idealno elektrane na fosilna goriva.

4. Poteškoće u uzgoju laboratorijskih organizama na otvorenim ribnjacima

Zašto baš tehnologija proizvodnje ulja iz algi

SGT razvija nove tehnologije za ekstrakciju ulja zelenih algi. Usredotočeni su na patentirane procese koji tvrtki omogućuju postizanje visokog i održivog rasta biomase algi s visokim postotkom udjela ulja. Četiri su glavna razloga zbog kojih bi trebalo razviti tehnologiju za ekstrakciju ulja iz zelenih algi.

1. Energetska sigurnost: diverzificira izvore energije.
2. Zapošljavanje: otvaranje novih radnih mjesta za radnike koji rade bez korporacija
3. Okoliš: obrada ugljičnog dioksida i zaštita klime
4. Društvena odgovornost: Provedba održive proizvodnje biogoriva iz neprehrambenih izvora

Alge su gorivo budućnosti

Za naše stoljeće ima dovoljno ulja. I nafta, plin i druga goriva organskog podrijetla mogu još uvijek ostati našoj djeci. Promatrajući daljnju perspektivu istraživanja i proizvodnje mineralnih goriva prazno je i nezahvalno, ali sve više analitičara procjenjuje vjerojatnost dostupnosti dovoljnih resursa nafte i plina više od 50 godina s rijetkim šansama.

ETBE, etil terc-butil eter, biogorivo, alternativna energija, tekuće biogorivo

Međutim, čovječanstvo - bilo da je samopovređeno, bilo da je sreće, pokazalo se fleksibilnijim od društva planete Pluk. Sve dok, pored razlikovanja boja hlača, šibica i mineralnih sirovina, u svijetu postoji novac, nešto se smisli. Želim se, naravno, nadati da se razvoj i primjena alternativnih metoda proizvodnje energije događa zbog moralnih razmatranja o budućnosti planeta, ili, recimo, zbog moguće globalne kataklizme s potencijalnim zagrijavanjem / hlađenjem klime. Međutim, po mom mišljenju, sve je puno prozaičnije - ljudi su se „miješali“ u potrazi za drugim izvorima goriva samo zato što to postaje isplativo.

Što, tmurno i previše pesimistično? Smiluj se, i novinari su ljudi koji ponekad izgube vjeru u svijetli početak čovječanstva. Pokojni R. A. Heinlein svojedobno je dobro govorio o ovoj temi u jednoj od svojih najboljih knjiga, "Dosta vremena za ljubav ili život Lazara Dugog":

Nikada se ne obraćajte najboljima osobine  osoba. Možda ih nema. Sigurnije je okrenuti se njegovom osobnom interesu.

I ono, što je vrlo važno promatranje, posebno u svjetlu trenutnog stanja s brz "odvodnjavanje" svjetskih rezervi energije organskog podrijetla, katastrofalno stanje okoliša općenito i "nepostojanje žurbe" nakon ratifikacije Kjotskog protokola, posebno od strane mnogih razvijenih zemalja. A zasad nikakva uvjeravanja ekologa i ogovaranja Greenpeacea nisu imala poseban učinak.

No došlo je vrijeme - cijena nafte približila se 100 dolara po barelu. Nema sumnje, ova čarobna razina cijena ima ogroman psihološki potencijal, ali njegova vrijednost leži u jednako važnoj ekonomskoj komponenti: kada se dosegne razina od 100 dolara, cijena mineralnih sirovina otvara nepotvrđene mogućnosti za proizvodnju alternativnih goriva, koja su do sada jednostavno bila neisplativa zbog visokih troškova. Povećanje cijena nafte više od dva puta u protekle tri godine nekako je "dovelo" do profitabilnosti niz projekata koji su prethodno stavljeni na policu do boljih vremena.

To je, zapravo, gotovo došlo do teme današnje priče. Neću vjerojatno pogriješiti ako kažem da većinu stanovništva planete zanima cijena nafte samo u vezi s onim što mora potaknuti cijene prijevoza - trošak benzina i dizelskog goriva na benzinskim stanicama svakodnevno nas zanima i mnogo više od bilo kojeg makroekonomskog pokazatelja. Stoga ćemo danas govoriti o novim dostignućima u području proizvodnje alternativnih goriva, uglavnom za automobili  , Preciznije, ne o svim mogućim vrstama goriva - definitivno ćemo govoriti u recenziji u budućoj publikaciji. Ali samo o jednoj od sorti biogoriva, dosad izvađenih na egzotičan, ali vrlo obećavajući način.

Iz stolica? Od piljevine? Od algi!

Ulje nije jedina sirovina za proizvodnju visokooktanskih organskih materijala za motor  naš automobil. U jednoj od naših prethodnih publikacija o globalnim klimatskim promjenama već smo detaljno analizirali različite načine proizvodnje alternativne energije. Naravno, nećete staviti vjetrenjaču na automobil, baš poput nuklearnog ili termonuklearnog reaktora; baterije za rad kao energent za motor automobil  , što je u posljednje vrijeme značajno poboljšano u pogledu kapaciteta, još uvijek ne nude idealno rješenje.

Budući da priroda, rezerve za buduće fosilne vrste organske prirode, nisu predvidjele veliki broj ljudskog plemena i njegove pohlepe, čovječanstvo će morati okrenuti pogled na organu koja raste oko sebe i samostalno osmisliti načine stvaranja goriva iz improviziranih i, ako je moguće, obnovljivih izvora.

Logično rješenje u bliskoj budućnosti jest potraga među alternativnim metodama za sintezu visokooktanske organske tvari bez upotrebe iscrpljenih fosilnih resursa. Mnogo je takvih metoda, jedna od najpopularnijih zbog relativno niskog troška proizvodnje je proizvodnja alkohola pomoću obnovljivih prirodnih resursa, odnosno iz biomase iz vrta. Tako dobiven alkohol može se sipati u spremnik u svom čistom obliku, može se miješati s proizvodima za destilaciju ulja radi dodatnih ušteda. Sve bi bilo u redu, ali postoji ograničen broj mjesta s pogodnom klimom gdje možete uzgajati kukuruz i pšenicu za destilaciju u alkoholno gorivo s dovoljno profitabilnosti.

Osim toga, isključivo je čovjeku žao zrna iz kojeg možete napraviti kruh, viski ili pivo, ali što je tu je - barem samo stoku nahranite za ne manje zanimljive dividende u obliku mlijeka i mesa. Ali naučili su kako voziti alkohol iz stabljika istog zloglasnog kukuruza ili, na primjer, celuloze, ali dosad bez posebnih izgleda s profitabilnošću, jer u prosjeku, potrošivši 1 megajoule energije, možete nabaviti benzin u 1,19 MJ, kukuruzni alkohol na 0, 77 MJ i celulozni alkohol - samo 0,10 MJ. Postoje i drugi načini - sve do prerade nafte koja je već korištena za stvaranje hrskavica, o njima ćemo govoriti u drugim publikacijama, ali mnogi od njih, nažalost, još uvijek su uravnoteženi na rubu profitabilnosti.

U potrazi za organskama koje su "zanimljivije" za obradu, znanstvenici su skrenuli pozornost na gotovo neiscrpan i lako obnovljiv resurs - alge. Zasebno, valja napomenuti da je potencijal biogorivnih algi bio predmet pozorne pozornosti znanstvenika u Francuskoj, Njemačkoj, Japanu i Sjedinjenim Državama još od 50-ih godina prošlog stoljeća, dok je to pitanje bilo posebno akutno tijekom prethodne naftne krize 70-ih - u potpunoj analogiji s trenutnim stanjem stvari ,

S vremena na vrijeme su se takvi programi oživljavali, pa čak i tada zatvarali (nafta ponekad jeftinije), poput programa vodenih vrsta (ASP), koji je od 1978. do 1996. provodio Američki nacionalni laboratorij za obnovljive izvore energije (NREL), financira Ured za razvoj goriva, odjel Ministarstva energetike SAD-a.

Zapravo, alge su iste organske vrste, savršeno pogodne za dobivanje biodizel  gorivo možda daje izvrstan prinos biomase po kvadratnom metru obrađene površine - za razliku od "kopnenih" biljaka; ne sadrži sumpor i druge otrovne tvari - za razliku od ulja; na kraju, mikroorganizmi su vrlo razgradljivi i, što je najvažnije, daju visoki postotak iskorištenja goriva spremnog za upotrebu: za neke vrste alge do 50% početne mase!

Za početak, točnije odredimo predmet razgovora. Alge (alge) u širem smislu znače najrazličitije jednoćelijske i višećelijske organizme, najbizarnije oblike i veličine (od frakcija mikrona do 40 m). Wikipedija ovaj termin definira na sljedeći način: Alge (lat. Alge) - skupina autotrofičnih, obično vodenih organizama; sadrže klorofil i druge pigmente i stvaraju organske tvari tijekom fotosinteze.  Više nas zanimaju mikroalge.

Mikroalge obično žive gdje god ima vlage, ali najširi "dobavljači" algi u prirodnom okruženju su močvare i jezera, uključujući slane. U potpunoj analogiji s biljkama, alge trebaju tri glavne komponente za rast - sunčevu svjetlost, ugljični dioksid i, naravno, vodu. U procesu fotosinteze - ključnog bioprocesa za biljke, alge i brojne bakterije, sunčeva se energija pretvara u "kemijsku energiju". Osim toga, mikroalge uspijevaju nakupiti različite lipide i masne kiseline kao materijal za membransku strukturu, dok njihov sadržaj varira od 2% do 40% ukupne težine u različitim vrstama algi. Upravo te komponente zapravo zapravo zanimaju znanstvenike.

Je li igra vrijedna svijeće? Možda se, pa, on - zbuniti u ovom prljavom blatu zbog sumnjivog zadovoljstva? To vrijedi, još vrijedi! Podaci koje sam pronašao na web stranici Permakultura aktivista su, iskreno, nevjerojatni.

Pažljivi čitatelji oprostit će mi da sam previše lijen da bih pretvorio litre u litre (jedan američki galon iznosi oko 3.785 litara). Poanta, kako razumijete, nije toliko u apsolutnom broju, možda je mnogo važnije obratiti pažnju na desetine puta superiorne pokazatelje mikroalgi u odnosu na tradicionalne "kopnene" kulture.

Kao primjer ozbiljnog istraživanja uzgoja algi možemo navesti rezultate dobivene od strane gore spomenutog laboratorija NREL tijekom naftne krize 70-ih kao dijela programa vodenih vrsta (ASP). Za proizvodnju biodizela bogatog lipidima, otvoreni prozirni "kavezi" korišteni su za opskrbu CO 2 iz obližnje elektrane na ugalj. Kao rezultat ASP eksperimenata, bilo je moguće ustanoviti oko 300 podvrsta algi - uglavnom dijatomske (kremene) alge (dijatomeji) i zelene alge (Chlorophyceae), omogućujući postizanje sljedećih rezultata:

• U optimalnim uvjetima rasta mikroalgi postizite stope proizvodnje do 15 000 galona po jutru godišnje
• 7,5 milijardi galona biodizela može se proizvesti na površini od 500 tisuća hektara u pustinji (za proizvodnju iste količine biogoriva iz uljane repice trebalo bi oko 58 milijuna hektara).
• Alge sadrže masti, ugljikohidrate i bjelančevine, u nekim slučajevima i do 60% masti, od kojih se do 70% može „ekstrahirati“ elementarnom ekstrakcijom.
• Nije moguće pronaći pogodne usjeve za uzgoj izvan "kaveza".

Program, koji je ukinut prije deset godina zbog niske profitabilnosti zbog nižih cijena nafte tada, nedavno je dobio drugi vjetar jer je, u vezi s naletom cijena nafte na vrijednosti od 100 USD, u listopadu američko Ministarstvo energetike objavilo u suradnji s Chevronom o potrazi za novim tehnologijama za obradu algi. Uz sve to, agencija DARPA, koja u Pentagonu trenutno sponzorira razvoj zrakoplovnog goriva iz biljnih materijala, uključujući alge, i trenutno usko surađuje s UOP-om (Honeywell), General Electricom, kao i sa sveučilištem Sjeverna Dakota. Kažu da se od studenog financiranje dodatno povećalo.

Dakle, prekinuti proizvodnju nafte i uključiti se u uzgoj močvara? Šalji se, naravno da se za proizvodnju biodizela do sada češće koriste posebni "kavezi" - bioreaktori za uzgoj algi. Nažalost, dovoljno je skepticizma, a uglavnom se postavlja pitanje dvije poteškoće - stabilnosti dnevnog prikupljanja mase i mogućnosti dovođenja tehnologije prerade algi sirovina u biogoriva na komercijalno prihvatljivu razinu. Dakle, u jednom od članaka na web stranici Biopact pesimizam o „alga“ tvornicama opravdan je na detaljan način.

S druge strane, zamislite što bi ogromno polje djelovanja za one koji vole modificirati gene moglo ovdje dati sve od sebe nego klonirati kobasicu (nadam se da danas moje mišljenje o genetski modificiranoj hrani nije baš upadljivo. Oštro je negativno, ali o tome drugi put).

Pa, kako kažu, stvar je mala - naučiti kako pravilno preraditi svu tu mokru biomasu u konzistenciju prikladnu za ulijevanje u autocisternu.

Trenutno su tri metode prerade algi u gorivo raširene, a sve tri su posuđene iz tehnika prerade uljanog sjemena - pomoću preše ili separatora ulja; ovo je ekstrakritična tekućina (Supercritical Fluid Extraction); Ovo je selektivno odvajanje i pročišćavanje upotrebom heksana (ekstrakcija ulja otapalom heksanom).

Treba napomenuti da su u SAD-u desetine tvrtki i mnoge znanstvene skupine na raznim sveučilištima u zemlji uključene u problem nabave jeftinog biodizela za automobile. Sramotno je reći, ali nisam ni zamišljao razmjere rada na ovu temu u Sjedinjenim Državama, dok nisam započeo proučavanje problema. Nažalost, nisam uspio pronaći barem neke statističke podatke o količini proizvodnje goriva iz algi, ali veze na web stranice tvrtki, laboratorija i razni fondovi koji se ozbiljno bave ovom materijom jednostavno su ponor.

Danas ću vam reći samo najnovije i najzanimljivije novije vijesti o stvaranju jeftinog i učinkovitog biogoriva iz algi, što je, zapravo, i postalo razlog ove publikacije. Radi se o razvoju Centra za tehnologiju biorefiniranja, a to je Sveučilište u Minnesoti. Skupina znanstvenika iz ovog centra već dugi niz godina istražuje mogućnosti korištenja različitih vrsta algi za proizvodnju jeftinog biogoriva za automobile.

Na gornjoj fotografiji jasno je vidljiv zelenkast ton „sirovine“ razvijen u laboratoriju Rogera Ruana. Glavno dostignuće koje su dobili Roger Rouen i njegovi kolege je tehnologija za cijeli ciklus dobivanja biogoriva iz algi, uključujući metode za povećanje stope masovnog prikupljanja, učinkovite „cijeđenje“, kao i učinkovite načine odlaganja otpada preostalog nakon prerade biomase.

Glavni problem obuzdavanja brzog povećanja mase algi smatra se premalom - samo nekoliko centimetara, mogućnost sunčeve svjetlosti koja prodire u debljinu vode-biljne smjese, zbog čega je učinkovitost upotrebe velikih spremnika, i općenito otvorenih rezervoara, vrlo mala. U vezi s tim, znanstvenici iz Minnesote bili su u stanju razviti takav princip djelovanja "fotobioreaktora", koji osigurava optimalan način miješanja svjetla i hranjivih sastojaka za dobar prinos čak i ako rade s "divljim" kulturama algi.

Možda je, čitajući ovaj materijal, netko već imao analogiju „fotobioreaktora“ s trivijalnim okruglim umjetnim rezervoarom - tipičnim uređajem za pročišćavanje otpadnih voda. Rouen i tim njegovih kolega eksperimentiraju s uzgojem algi na postrojenju za pročišćavanje otpadnih voda. Srećom, u filtratima otpadnih voda ima puno fosfata i nitrata - tvari koje izuzetno zagađuju rijeke, ali vrlo korisne i hranjive za alge. Vizija budućnosti znanstvenika iz Minnesote uključuje upravo svojevrsnu "farmu algi", koja stoji pored postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda i troši sve potrebno iz otpadnih voda - uključujući ugljični dioksid dobiven spaljivanjem mulja kanalizacije.

Glavni cilj s kojim se sada suočavaju istraživači je smanjiti troškove proizvodnje biogoriva. Prema predstavnicima UOP LLC-a, jedinice za razvoj biogoriva Honeywell International, rezultat se može smatrati zadovoljavajućim ako dostigne razinu ispod 2 dolara po galonu, i, što je značajno, sada mnogi stručnjaci ne vide u tome ništa nerealno. Međutim, Pentagon se u potpunosti slaže da će zrakoplovno gorivo iz algi koštati manje od 5 USD po galonu, a u idealnom slučaju manje od 3 USD po galonu.

Ako maštate o tome, možete zamisliti „tvornice algi“ bilo gdje, srećom, stvarno nešto, a čovječanstvo je naučilo proizvesti otpad najbolje od svega, u neograničenim količinama. Štoviše, za takvu tvornicu upotreba obradivog zemljišta uopće neće biti potrebna - kao što je slučaj s proizvodnjom biogoriva iz postrojenja, a više neće doći do povećanja cijena biljnog ulja i kruha zbog otpada usjeva za proizvodnju goriva.

Ali najzanimljivije je da na svijetu postoji velika količina algi koje žive i uzgajaju se s užitkom u slanoj vodi. Ovakvo stanje, u kombinaciji s „svejedom“ bakterijama u odnosu na postrojenja za obradu otpada i termoelektrane, može se nazvati smisao razumnog pristupa borbi protiv onečišćenja planeta i ružičastim snovima svih ekologa.

Umjesto epiloga

Prošle godine, novozelandska tvrtka pokazala je svijetu Range Rover, napredni model biodizela s algama. Tada su stručnjaci s velikom sumnjom reagirali na izglede takvih automobila i jednoglasno izjavljivali da će proći mnogo godina prije nego što ova tehnologija postane relevantna. Da, dobro je biti pametan kad cijena nafte iznosi 50 do 60 dolara za barel, bilo bi zanimljivo slušati te stručnjake, prilagođene trenutačnim cijenama.

No, skupina znanstvenika iz Minnesote puna je optimizma i obećava da će u sljedećih nekoliko godina javnosti predstaviti nekoliko "demonstracijskih" tvornica za pretvorbu algi u gorivo.

Budući da sam negdje usred pisanja ovog materijala, planirao sam bliže kraju članka „staviti otrov“ na adresu rekulatorima zemljišta koji su bez glave ispili mnogo močvara odjednom. Zapravo, osim smrti iskrivljene ekologije takvih regija sada, gle, i močvare bi za nešto radile. Pa, današnja će zavjera biti bez popravljača zemljišta. Do sljedećih sastanaka i napišite koje će vas teme iz IT budućnosti ubuduće zanimati.

http://www.3dnews.ru/

ETBE, etil terc-butil eter, biogorivo, alternativna energija, tekuće biogorivo

Svakog vozača nije briga što se ulijeva u spremnik njegovog automobila. U mnogim slučajevima, nekvalitetno gorivo dovodi do ozbiljnih problema s automobilom. Stoga je interes za sve što se tiče benzina, dizela i drugih vrsta goriva razumljivo. I kao posljedica toga - alternativnim vrstama goriva za ICE, od kojih je jedno biogorivo.

Što je to i iz čega se proizvodi biogorivo?

Svi resursi koji postoje na Zemlji mogu se uvjetno podijeliti na obnovljive i neobnovljive. Ugljen, ulje, metal, u prirodi se ne obnavljaju, ali ogrjev, kukuruz, stajski gnoj mogu se dobiti uvijek iznova. Sve što raste ili je otpad od prerade takvih sirovina izvor je obnovljive energije. Iz tih bioloških resursa ljudi već odavno dobivaju ono što im je potrebno za njihovo postojanje, uključujući i biogoriva.

Biogoriva prve generacije

Međutim, njegove se pojedine vrste međusobno razlikuju, recimo, u važnosti izvora sirovina za biogoriva. To je zbog korištenih resursa. Na primjer, da biste dobili uljaru od uljane repice, prvo je morate uzgojiti, a tek potom poslati sjeme na preradu. Uzgojena površina zauzeta je za uzgoj takvog usjeva, a zapravo je stvar izbora prioriteta - i što želimo imati, hranu ili biogorivo. Osim toga, proizvodnja biomase za proizvodnju biogoriva povezana je s korištenjem specijaliziranih gnojiva, koja nanose štetu zemlji i okolišu. Ova vrsta sirovina pripada prvoj generaciji.

Druga generacija

Međutim, biogoriva se mogu dobiti iz drugih izvora, poput otpada iz drugih industrija. Napravljen je, na primjer, od piljevine, kao i od ostataka stabljika, ljuske koje ostaju nakon obrade žitarica i još mnogo toga. Sve to daje takozvane biogorive druge generacije, za koje nije potrebno posebno uzgajati sirovine, a možete ih napraviti od otpada iz drugih industrija.

Treća generacija

Sljedeća faza razvoja bilo je biogorivo treće generacije. Njegov izvor su alge. Postoje određene sorte istih koje sadrže značajnu količinu biljnih masti iz kojih možete napraviti isti biodizel. Naravno, da bi se dobilo biogorivo iz algi, moraju se uzgajati, ali za to nije potrebno zauzimati zasijane površine. Alge mogu rasti u ribnjacima, bioreaktorima, na morskom dnu ili u posebno dizajniranim uvalama, tj. oni zauzimaju one dijelove zemljine površine i morsko dno koji nisu uključeni u proizvodnju hrane. Dakle, biogoriva treće generacije, iako su još uvijek u fazi razvoja proizvodne tehnologije, treba prepoznati kao najperspektivnije.

Motor za biogoriva - malo povijesti i njegovih mogućnosti

Danas su za nas benzin i dizelsko gorivo jedine vrste goriva na kojima poznati motor radi za sve nas. Ali treba napomenuti da to još uvijek nije uvijek tako. U zoru svog postojanja, za ICE, kao pogodno gorivo koristilo se sve što je bilo prikladno - ulje, alkohol, eter, plin, drva za ogrjev itd.

Stoga bi trebalo biti dovoljno zanimljivo prisjetiti se biogoriva koja su korištena prije. U ovom slučaju, valja napomenuti:

• alkohol u različitim oblicima;
• ulje;

Biogorivo ili alkohol u obliku sjemena kakav je

Ova vrsta biogoriva najpoznatija je, a čini se da je jedno od prvih goriva koje motor troši. Među različitim vrstama valja napomenuti bioetanol, biometanol i biobutanol.

1. Etanol ili obični alkohol dobro su poznati u povijesti automobilske industrije. Dovoljno je reći da je u to vrijeme Henry Ford organizirao izgradnju tvornica za proizvodnju alkohola, namijenjenih ulozi goriva. Sada se njegova proizvodnja rasprostranjena u Brazilu, prema riječima stručnjaka, četrdeset posto vozila u zemlji koristi čisti etanol, a šezdeset posto ga miješa s benzinom.

Što se danas proizvodi etanol? Najčešće se kao sirovine koriste poljoprivredni proizvodi, a u istom Brazilu koriste se šećerna trska, slama, drveni otpad i druge slične sirovine za proizvodnju bioetanola. Etanol se također može dobiti iz piljevine u postrojenju za hidrolizu. Zašto je toliko dobar da uzrokuje njegovu univerzalnu upotrebu?
  Ovdje morate obratiti pozornost na:

1. otpor na kucanje;
2. toplina izgaranja;
3. toplina isparavanja.

Od čega se biogorivo pravi, od piljevine ili trske, ima antiknok svojstva, veća su od uobičajenog benzina. Zbog toga je moguće povećati snagu, motor koji radi na etanolu omogućava povećanje stupnja kompresije. Kalorijska vrijednost smjese alkohol-zrak neznatno se razlikuje od karakteristika tradicionalne smjese zraka i goriva, a zbog dobre isparljivosti alkohola osigurava se bolje punjenje boca i njegovo potpuno izgaranje.

Među nedostatcima etanola, valja napomenuti njegovu povećanu agresivnost u odnosu na neke obojene metale, plastiku i gumu, zbog čega će možda biti potrebno djelomično izmijeniti motor. Međutim, glavni nedostatak takvog goriva je njegova higroskopičnost, ona snažno upija vodu, a zatim se smjesa eksfolira u spremniku, zbog čega će se uglavnom napuniti vodom. Jedan od načina da se riješimo toga je upotreba smjesa alkohola i benzina, do deset posto etanola dodanog redovnom benzinu samo poboljšava njegove performanse.

Osim toga, vrijedno je napomenuti da se proizvodnja bioetanola kao goriva, čak i iz iste piljevine, razlikuje od proizvodnje alkohola za piće. Goriv alkohol nije pogodan za piće, ima izražen topljivi miris i visok udio metanola.

2. Metanol ili metilni alkohol otrovan je po svim svojim vrlinama. Iako se može proizvesti iz otpada, iz iste piljevine se obično kao gorivo ne koristi biometanol.
  3. Biobutanol. Kao biogorivo za automobile prikladnije je od bioetanola. Može se proizvesti iz biomase, piljevine, a istovremeno se ne razlikuje od butanola dobivenog tradicionalnom tehnologijom.

Među njenim prednostima valja istaknuti:

• velika energetska vrijednost;
• manja agresivnost;
• sposobnost miješanja s benzinom;
• mogućnost izravne i cjelovite zamjene benzina bez izmjene automobila.

Uzimajući u obzir alkohol kao nadomjestak benzina, valja napomenuti da su prednosti i nedostaci biogoriva ove vrste sasvim očigledni, a svi nedostaci mogu se uspješno otkloniti ako je potrebno. Međutim, trenutno se takvo biogorivo najčešće koristi u mješavini s običnim benzinom, iako tehnologije za njegovu izradu, primjerice iz piljevine, omogućuju potpuno iskorištenje korištene biomase i uklanjanje nafte iz potrošnje.

Biodizel ili kako napraviti biogorivo

Ovo je još jedna, ne manje poznata vrsta goriva. Zamjenjuje dizelsko gorivo, a ne benzin. Oni ga prave od biljnog ulja. Sirovine u različitim dijelovima svijeta mogu biti različite: uljana repica, palma, kokos, sojino ulje, alge itd. Biogoriva ove vrste proizvode se prilično jednostavno, u mjeri u kojoj postoje domaće biljke koje omogućuju proizvodnju biogoriva kod kuće.

Tehnologija njegove proizvodnje je sljedeća - ulje se u određenim omjerima miješa s alkoholom i lužinama, što rezultira stvaranjem biodizela i oslobađanjem glicerina koji se može koristiti u neke druge svrhe. Dakle, ako postoje izvori biljnog ulja, uključujući njegove ostatke nakon kuhanja hrane, sasvim je moguće napraviti biogoriva vlastitim rukama.

Prednost biodizela je odsutnost sumpora u ispušnim plinovima, a posljedica toga je da takvo biogorivo ne izgubi svoja sredstva za podmazivanje, pa motor može dugo trajati. Treba napomenuti da nema štetnog utjecaja takvog goriva na okolnu prirodu. Nedostaci biodizela uključuju potrebu grijanja u hladnoj sezoni i činjenicu da se on ne skladišti više od tri mjeseca.

Njegova upotreba u mješavini s običnim dizelskim gorivom prepoznata je kao najoptimalnija, proizvodi se nekoliko vrsta takvog goriva, označene slovom B, a brojevi pored njega označavaju sadržaj biodizela u gorivu. Na primjer, B5 znači da sadrži pet posto biodizela i devedeset pet posto dizel goriva.

Plin kao vrsta automobilskog goriva

Postoji biogorivo u obliku plina. Njegov je izvor bioplin dobiven kao rezultat anaerobne fermentacije gnoja (bez pristupa zraka, metana). Međutim, smatrati to prilično masovnim oblikom goriva za motore automobila bilo bi previše optimistično.

Iako se, poput običnog prirodnog plina ili propan-butana, bioplin može koristiti kao gorivo, vjerojatnija je opcija za stacionarne motore instalirane na mjestima gdje ima puno otpada iz stočarstva i poljoprivrede.

Neobična, egzotična i zaboravljena biogoriva

Vrijedno je dodirnuti drva, koja mogu djelovati kao biogorivo. Prije svega moramo spomenuti terpentin-alkoholnu smjesu koja je kao gorivo korištena 1826. godine. Ali terpentin se dobiva pirolizom drva. Postoje reference na činjenicu da se tijekom takozvane "brze" visokotemperaturne pirolize kondenzira tekućina slična prirodi.

Vrijedi se prisjetiti izravne uporabe drva kao goriva za motore. Pri spaljivanju drva nastaje ugljični monoksid koji služi kao gorivo. Tijekom Drugog svjetskog rata, Njemačka je široko koristila automobile s takvim motorima, uključujući automobile. Generatori plina, ZIS 21, ZIS 13 i GAZ 42 također su stvoreni u Sovjetskom Savezu.

Radili su na običnim drvarima. Istina, prilikom zamjene benzina benzinom snaga motora se smanjila, brzina vožnje i nosivost, a jedna je benzinska pumpa bila dovoljna za devedeset kilometara, ali u ratnim uvjetima kada su ove vrste goriva bile oskudne i na udaljenim mjestima, ovi automobili su uspješno funkcionirali. Čak su i u Moskvi u ratnim vremenima postojali autobusi opremljeni garniturama za proizvodnju plina.

Unatoč općoj distribuciji benzina i dizela kao goriva za ICE, neprestano se traži alternativno izvorište goriva. I već postoji nekoliko različitih vrsta biogoriva koja mogu osigurati rad motora s unutarnjim izgaranjem u bilo kojim uvjetima.

Obećavajuće sirovine za biogoriva su morske mikroalge za koje nije potrebna čista voda ili zemlja.

Istraživači su utvrdili sastav biogoriva dobivenih iz mikroalgi Spirulina platensisprimjenom masene spektrometrije visoke rezolucije. Znanstvenici su proučavali dvije frakcije biogoriva, koje se dobivaju nakon što se masa algi obradi posebnom metodom. Osim toga, pokazali su da sastav biogoriva ima malo zajedničkog s uljem, ali ima nešto zajedničko s sjajno zelenom - onom koja se može kupiti u bilo kojoj ljekarni. Rad je obavila skupina znanstvenika iz Skoltech-a, Instituta V. L. Talroze za energetske probleme kemijske fizike Ruske akademije znanosti, Instituta za biokemijsku fiziku Ruske akademije znanosti N. M. Emanuela, Zajedničkog instituta za visoke temperature Ruske akademije znanosti, Moskovskog državnog sveučilišta i Moskovskog instituta za fiziku i tehnologiju. Studija je objavljena u časopisu European Journal of Mass Spectrometry. Ukratko o tome govori u priopćenju za medije Moskovskog instituta za fiziku i tehnologiju.

Alge su spas ekologije

Biogorivo, kao alternativni izvor energije, posebno je zanimljivo za proučavanje jer bi pomoglo u rješavanju problema poput iscrpljivanja rezervi nafte i globalnog zagrijavanja. Za razliku od nafte, biogoriva se proizvode iz obnovljivih prirodnih resursa, a manje se stakleničkih plinova oslobađa kada se izgaraju. Brazil, na primjer, već osigurava 40% svojih potreba biogorivima.

Kao sirovine za biogoriva koriste se usjevi i druge biljke. Međutim, u ovom je slučaju potrebno zauzeti plodno zemljište, koje bi umjesto toga moglo prehraniti ljude. Obećavajuće sirovine za biogoriva su morske mikroalge za koje nije potrebna čista voda ili zemlja. Alge aktivno apsorbiraju ugljični dioksid, što znači da je njihova upotreba zaista korisna za smanjenje efekta staklenika. Mikroalgi gorivo naziva se biogorivom treće generacije, a trenutno je u tijeku aktivni razvoj za njegovo proizvodnju.

Recept za biogorivo

Ako otkrijemo sastav biogoriva, možemo poboljšati postupak njegove proizvodnje. Početne tehnike proizvodnje goriva iz algi bile su energetski nepovoljne, jer se puno energije trošilo na sušenje algi, koje su sadržavale puno vode.

Za komercijalnu upotrebu bila je potrebna nova, učinkovitija metoda. I smislili su takvu metodu - ovo je takozvano hidrotermalno ukapljivanje: mokra se biomasa zagrijava na temperaturu veću od 300 ℃, komprimira se s tlakom od 200 atmosfera, a izlaz je gorivo. Otprilike isti princip vrijedi u prirodi, kada se pod utjecajem visokih temperatura i visokog tlaka u utrobi zemaljske nafte formira, samo se u reaktoru događa brže. Rezultat su dvije frakcije: tekuće biogorivo i gusta masa koja ostaje u reaktoru. Radi se o mješavinama tisuća pojedinačnih komponenti, a masena spektrometrija je najprikladnija za određivanje njihovog sastava.

Masena spektrometrija

Masena spektrometrija je istraživačka metoda pomoću koje možete odrediti sastav neke tvari. Metoda se temelji na činjenici da se u električnom i / ili magnetskom polju različiti spojevi ponašaju različito - ovisno o njihovom omjeru mase / naboja m / z. Izlaz je maseni spektar - graf s vrhovima intenziteta, gdje svaki vrh ima svoju m / z vrijednost.

Maseni spektar tekuće frakcije (iznad) i krute frakcije (dno)

Znanstvenici su istraživali biogoriva koja se dobivaju iz algi koristeći se masenom spektrometrijom Spirulina platensis, Tijekom hidrotermalnog ukapljivanja, sve tvari s vrelištem manjim od 300 stupnjeva izlaze iz reaktora u obliku plina i hlade se u posebnom spremniku. Tako se dobiva tekuća frakcija, a kruta frakcija ostaje u reaktoru. Masena spektrometrijska analiza pokazala je da obje frakcije sadrže najviše tvari koje sadrže N i N2, ali komponente krute frakcije su raznovrsnije i svojstva se razlikuju od komponenata tekuće frakcije. Tvari koje se nalaze u biogorivima nemaju nikakve veze sa tvarima koje se nalaze u običnoj sirovoj nafti, iako su zapaljive. Masena spektrometrija prepoznaje samo molekularne formule tvari (na primjer, C18H35N2). Da bi dobili bilo kakve podatke o strukturi molekula, istraživači su primijenili metodu zamjene vodika deuterijom.

Zamjena vodika deuterijom

Prije nego što pokrenete molekule u analizator mase, morate ih napuniti, jer na drugi način elektromagnetsko polje neće utjecati na njih. Za obične molekule naboj je z \u003d 0; u njima je broj protona jednak broju elektrona. A ako je, na primjer, proton (čestica s nabojem +1) vezan za molekulu, onda on postaje ion s nabojem z \u003d 1. Proces pretvaranja molekula u ione naziva se ionizacija. Kad se vodik zamijeni s deuterijom, masa iona * postaje veća, a vrh u spektru se pomiče. Prema tome je li se vrh pomaknuo ili ne, znanstvenici utvrđuju na kojem je mjestu u molekuli stajao vodik. Međutim, neće svaki vodik dati svoje mjesto deuterijumu, točnije ne svakom mjestu koje vodik može osloboditi.

U jezgri deuterija, ili teškog vodika, osim protona, nalazi se i neutron, koji utječe na masu, ali ne i naboj

Prije trčanja u analizator mase, molekule uzorka su ionizirane. U ovom slučaju, protoni su dodani neutralni spojevi, koji su se pretvorili u pozitivne ione. Priloženi proton lako se zamjenjuje deuteronom, ali pokazalo se da u nekim komponentama biogoriva nema zamjene. Znanstvenici su to shvatili intenzitetom pristranog vrha, koji se dobiva zamjenom. U običnom ulju pomaknuti vrh imao je isti intenzitet kao i nepristrani vrh, što znači da je do zamjene došlo potpuno.

U slučaju biogoriva, intenzitet ofsetnog vrha bio je pet puta manji. To znači da ispod jednog vrha postoji nekoliko spojeva, a ne svi imaju pričvršćeni vodik, umjesto kojeg bi deuterij mogao stajati. Ako se tvari ne mogu ionizirati, tada su već pozitivni ioni i sadrže se u biogorivima u ovom obliku. Te su tvari slične nekim bojama, kao što je na primjer sjajno zelena boja koja je dio zelenih vlasi.

Evgeny Nikolaev, dopisni član Ruske akademije znanosti, profesor Skolteha, znanstveni direktor laboratorija ionske i molekularne fizike, MIPT komentira: „Ispitivanje proizvoda hidrotermalnog ukapljivanja mikroalgi masnom spektrometrijom važno je za povećanje učinkovitosti proizvodnje biogoriva. Daljnji rad trebao bi se usredotočiti na upotrebu sorti algi s najvećim mogućim sadržajem lipida i stvaranje takvih sorti primjenom genetske modifikacije. Tako možemo odabrati najučinkovitiju sirovinu za biogorivo od njih. "objavljen

Poduzeti. Mogu proizvesti 30 puta više energije po jedinici površine od većine vrsta biogorivadobiveni iz usjeva. Takvo otkriće moglo bi pridonijeti stvaranju nove industrije biogoriva koja se temelji na moru. alge, a da ne spominjemo uštedu troškova za sjetvu žita. Američko Ministarstvo energetike procjenjuje da ...

https: //www.site/journal/122453

Uzgoj ih u blizini zračnih luka kako bi se spriječili troškovi zaštite okoliša. To su rekli i istraživači iz Cranfielda alge  može ih zrakoplovna industrija proizvesti na komercijalnoj osnovi u četiri godine. Prema njima, alge  predstavljaju najbolju opciju svih vrsta biogorivajer se ne natječu s hranom za zemlju. Ovo nije prvi put da je British Airways poduzeo ...

https: //www.site/journal/131705

Dobiven je patent za proizvodnju molekula dizela u tijelu cijanobakterija. Dobijanje goriva iz kukuruza ili alge  Stručnjaci već duže vrijeme proučavaju, ali Joule je, prema njezinim riječima, prvo uklonila posrednika - biomasu, ... tajna je u cijanobakterijama: raširene su i jednostavnije algestoga ih je lakše manipulirati. Tvrtka ove godine namjerava započeti izgradnju prvog proizvodnog pogona biogoriva, a proizvod će izaći na tržište za nekoliko godina ...

https: //www.site/journal/135241

Europska zrakoplovna briga pokazala je svijetu budućnost zelenog zrakoplovstva. Na Berlinskom aerodromu prvi zrakoplov na svijetu pucao je u zrak biogoriva  od morskih alge, EADS (EADS) je također radio na ovom projektu. Osnova je uzeta na malom četverosjednom zrakoplovu "Diamond DJ-42" (Diamond DA-42). Kao što inženjeri napominju, na "zeleno" ...

https: //www.site/journal/127016

Prirodno. Iz tog razloga, znanstvenici već nekoliko godina traže način za uspostavu proizvodnje biogoriva, kemijski se ne razlikuje od one dobivene u rafinerijama, ali prva uspjela bila je skupina ... istraživača iz LS9, inovativne tvrtke u San Franciscu, SAD, koja je razvijala nove vrste biogoriva, Znanstvenici su u svom radu koristili genetski materijal mikroorganizama - takozvane cijanobakterije, za koje su neki sposobni ...

https: //www.site/journal/128377

Koji je sok od lubenice učinkovit izvor kemijskih spojeva koji se mogu koristiti za proizvodnju biogorivana primjer etanol. Istovremeno, znanstvenici primjećuju da se sok od lubenice može odmah upotrijebiti ili ... njegova je proizvodnja bila ekonomski održiva. Znanstvenici trenutno traže razne resurse za dobivanje biogoriva, Tako su nedavno na Grenlandu odlučili to učiniti biogoriva  od polarnih morskih pasa Somniosus microcephalus koji se redovito hvataju u mreže lokalnih ribara. Stanovništvo ...

https: //www.site/journal/120029

Zamjena goriva dobivenih rafiniranjem. Dugo se pričalo o tome biogoriva  moći će znatno smanjiti našu ovisnost o nafti, međutim, tradicionalni kandidati za komponente gorivnih mješavina biološkog ... nedostatka hrane. U svjetlu gore opisanih okolnosti, mnogi istraživači dugo pokušavaju razviti metode za dobivanje " biogoriva  druga generacija ”, sirovina za koju su biljke koje sadrže celulozu biljaka nepodobna za hranu, često…