Ze všech možností vývoje čisté energie se jedná o biopalivo na bázi řas, které se nejvíce podobá složení ropy, které se čerpá z mořského dna. Většina z toho, co víme jako ropa, se nakonec vytvořila z těchto velmi mikroorganismů prostřednictvím přirozené přeměny usnadňované teplem, která se odehrávala v průběhu milionů let.
Nyní vědci z americké ministerstva energetiky v Pacifiku na severozápadě Národní laboratoře v Richlandu ve Washingtonu objevili způsob, jak nejen replikovat, ale urychlit tento proces vaření až do bodu, kdy se z malé směsi řas a vody může proměnit druh ropy za méně než hodinu. Kromě toho, že je snadno rafinovatelná na hořlavé plyny, jako je tryskové palivo, benzín nebo nafta, patentovaná technologie také vytváří jako vedlejší produkt chemické prvky a minerály, které lze použít k výrobě elektřiny, zemního plynu a dokonce i hnojiva, které možná roste. ještě více řas. Mohlo by to také pomoci uvést řasy jako schůdnou alternativu; analýza ukázala, že implementace této techniky v širším měřítku může společnostem umožnit, aby komerčně prodávaly biopaliva za pouhých dva dolary za galon.
„Když přijde na to, Američané nejsou jako Evropané, kteří mají větší zájem o snižování své uhlíkové stopy, “ říká vedoucí vyšetřovatel Douglas C. Elliott, který zkoumal alternativní paliva po dobu 40 let. "Hnací silou pro přijetí jakéhokoli druhu paliva je nakonec to, zda je stejně levné jako benzín, který nyní používáme."
Vědci už dlouho zaujali seznam prací, z nichž vyplývají výhody řas oproti jiným zdrojům energie. Americké ministerstvo energetiky například odhaduje, že rozšíření výroby řasového paliva na každodenní spotřebu ropy v zemi by zabralo asi 15 000 čtverečních mil pozemků, což je zhruba velikost malého státu, jako je Maryland. Ve srovnání by nahrazení jen dodávky nafty vyrobené bio-naftou ze sójových bobů by vyžadovalo vyčlenění poloviny zemské hmotnosti země.
Kromě možnosti mnohem vyšších výnosů je palivo z řas stále čistší než ropa, protože mořské rostliny požírají oxid uhličitý z atmosféry. Zemědělsky vzkvétají řasy v širokém spektru stanovišť, od mořských území po prostředí odpadních vod. Není to nebezpečné jako jaderné palivo a je biologicky rozložitelné, na rozdíl od solárních panelů a jiných mechanických zásahů. Rovněž nekonkuruje dodávkám potravin a opět je natolik podobný benzinu, že jej lze rafinovat stejným způsobem pomocí stávajících zařízení.
„Ethanol z kukuřice musí být smíchán s plynem a modifikovaným rostlinným olejem pro použití s motorovou naftou, “ říká Elliott. „Ale to, co zde děláme při přeměně řas, je spíše přímá cesta, která nevyžaduje zvláštní manipulaci nebo míchání. "
Nebo, jak říká výzkumník řas Juergen Polle z Brooklyn College: „Nemůžeme letět s letadly s ethanolem. Potřebujeme olej, “ říká CBS News .
Ale zatímco infrastruktura pro výrobu ethanolu na bázi kukuřice se rozšířila do té míry, že většina automobilů na silnici provozovaných na benzínových směsích obsahovala 10 procent biopaliva, pokračující vývoj paliva z řas od začátku počáteční jiskry zájmu v osmdesátá léta. Podle zprávy v New York Times odborníci v oboru připisují toto mizení nedostatku realizovatelné metody výroby paliva z řas s tak vysokou spotřebou až 10 dolarů za galon. Slib ropy z řas však byl natolik dráždivý, že ExxonMobil v roce 2009 získal odbornou způsobilost světově proslulé laboratoře syntetických genomů Craig Ventera pro syntetickou genomiku, aby vytvořil genetický kmen řas bohatých na lipidy, jako prostředek k vyrovnání nákladů na kultivaci a zpracování látky na komerčně atraktivní zdroj. Přesto, přestože investoval 600 milionů dolarů do značně ambiciózního úsilí, byl projekt překonán „technickými omezeními“, což společnosti donutilo počátkem tohoto roku připustit, že palivo z řas je „pravděpodobně dále“ než 25 let od hlavního proudu.
Hydrotermální zkapalňovací systém, který Elliottův tým vytvořil, není nic nového. Vědci se ve skutečnosti v 70. letech minulého století zabývali touto technologií uprostřed energetické krize jako způsob zplyňování různých forem biomasy, jako je dřevo, a nakonec ji opustili o deset let později, když se cena benzinu vrátila na rozumnější úroveň. Verze PNNL v laboratoři je však „relativně novější“ a je navržena tak, aby jednoduše ukázala, jak nahrazení nákladných postupů, jako je sušení řas před smícháním s chemikáliemi, s účinnějším přístupem, činí celý proces mnohem nákladově efektivnějším ve všech fázích. Elliott například vysvětluje, že velká část výdajů se vynakládá na pěstování řas, které se pěstuje buď v tzv. Systému otevřených rybníků, který je podobný přirozenému prostředí, nebo v dobře kontrolovaných podmínkách, které se nacházejí v systémech s uzavřenou smyčkou. Provoz systému s otevřeným rybníkem není příliš drahý na provoz, ale má sklon produkovat více kontaminované a nepoužitelné plodiny, zatímco umělá nastavení, kde se řasy chovají v průhledných uzavřených nádobách a krmeném cukru, jsou drahé na údržbu.
„Lidé mají tuto poněkud nepřesnou představu, že můžete pěstovat řasy kdekoli jen proto, že je pěstují na místech, jako je jejich bazén, ale sklízení řas na palivové úrovni ve velkém měřítku je ve skutečnosti velmi náročné, “ říká Elliott. "Krása našeho systému je, že do něj můžete vložit téměř jakýkoli druh řas, dokonce i smíšené kmeny." Můžete pěstovat co nejvíce, jakýkoli kmen, dokonce i nižší typy lipidů a můžeme je proměnit v surový. “
Forbes reportér energie Christopher Helman má dobrý popis toho, jak tato konkrétní hydrotermální zkapalňovací technika funguje:
"Začínáte se zdrojem řas smíchaných s vodou. Ideálním řešením je 20% řas. Potom jej posíláte nepřetržitě po dlouhé trubici, která udržuje řasy při 660 stupních Fahrenheita a 3 000 psi po dobu 30 minut za míchání." Čas v tomto tlakovém hrnci rozkládá řasy (nebo jiné suroviny) a reformuje je na olej.Podle 100 PNB surovin z řas poskytne systém podle studií PNNL 53 liber bio-oleje. Olej je chemicky velmi podobný lehké, sladké surové směsi se složitou směsí lehkých a těžkých sloučenin, aromatických látek, fenolických látek, heterocyklů a alkanů v rozmezí C15 až C22. "
Provozování vařiče, který je v zásadě extrémním tlakem, při takové konstantní vysoké teplotě a stresu, vyžaduje značné množství energie, i když Elliott poukazuje na to, že postavili svůj systém s funkcemi rekuperace tepla, aby maximalizovali teplo jeho cyklizací zpět do procesu, což by mělo celkově znamenat významný čistý energetický zisk. Jako bonus, následující chemická reakce zanechává litanii sloučenin, jako je vodík, kyslík a oxid uhličitý, které lze použít k tvorbě zemního plynu, zatímco zbylé minerály, jako je dusík, fosfor a draslík, dobře fungují jako hnojivo.
„Je to způsob, jak napodobovat to, co se děje přirozeně, po nepřekonatelnou dobu, “ dodává. "Prostě to děláme mnohem, mnohem rychleji."
Elliottův tým udělil licenci na technologii pro Utah založenou Genifuel Corporation, která doufá, že bude stavět na výzkumu a nakonec jej implementovat ve větším komerčním rámci. Navrhuje, že by tato technologie musela být upravena tak, aby bylo možné zhruba 608 metrických tun suché řasy přeměnit na surovou denně, aby byla finančně udržitelná.
„Je to ohromná výzva, vyrobit biopalivo, které je konkurenceschopné z hlediska nákladů u zavedených paliv na bázi ropy, “ uvedl ve svém prohlášení prezident Genifuel James Oyler. "Je to obrovský krok správným směrem."
