Биотопливо можно получать из живых водорослей не повреждая их

 


В условиях увеличения потребности человечества в энергетических ресурсах, при ограниченных и уменьшающихся запасах топлива органического происхождения, ученые фокусируют внимание на технологиях получения топлива из возобновляемых источников. Исследования показали, что многие растительные культуры могут служить сырьем для получения топлива: кукуруза, соя, подсолнечник и пальмовое масло вполне подходят для этого, но лидирующее положение в ряду богатых маслами культур занимают микроводоросли. Это низшие растения – одноклеточные фотосинтезирующие организмы, основные компоненты фитопланктона, они не токсичны, легко воспроизводимы и способны развиваться в пресной и в соленой воде.

Крупное финансирование проектов по разработке технологий получения биодизельного топлива из водорослей началось в Америке еще в 50-х годах прошлого века, а в последнее время к работе в этом направлении подключилось множество научных групп, в том числе, в США и в Японии. К настоящему моменту ученые уже достаточно преуспели в этой области. Выращивание водорослей в специально освещаемых и перемешиваемых водоемах позволяет получать биомассу не только на поверхности, но и в объеме воды. Простые способы выделения масел – отжим и экстракция дают на выходе более 50% готового топлива от массы исходного сырья. И все же, в рентабельности такие производства пока еще уступают добыче нефти и некоторым другим способам производства энергии.

Существенно снизить стоимость биотоплива можно, если выращенные организмы будут не погибать при выделении из них липидов и жирных кислот, а оставаться живыми и способными вновь вырабатывать и аккумулировать органические соединения.

Эту, на первый взгляд, невероятную задачу, удалось осуществить американским ученым из Департамента энергетики США в Эймсе (U.S. Department of Energy's Ames Laboratory) и Университета штата Айова (Iowa State University). Сочетание решений био- и нанотехнологий, получившее название «nanofarming» – «агро-нанотехнология» представляет превосходные перспективы для промышленности. Коммерциализацией проекта занимаются организации-разработчики, и еще несколько крупных организаций, специализирующихся на нано- и биотопливной продукции: Catilin, Лаборатории по изучению энергетической эффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США (DOE's Office of Energy Efficiency and Renewable Energy).

В новой технологии интегрированы подходы нанотехнологии, химии и катализа. Мезопористые (имеющие наноразмерные поры) наночастицы экстрагируют масла из живых клеток водорослей, а для дальнейшего высокоэффективного выделения масла применяется специально разработанный и запатентованный катализатор Catilin.

Внедрение нового метода будет проходить в три этапа: сначала будут подобраны наилучшим образом подходящие для культивации и производства масел виды водорослей, затем будет оптимизирована экстракция с помощью наночастиц и каталитическая технология: выделение масла из системы и его переработка в биодизельное топливо. Третья стадия – это масштабирование технологии и ее непосредственное тестирование в промышленном формате.

Эта работа еще более удивляет, если назвать некоторые цифры. Водоросли обеспечивают действительно превосходную выработку топлива: с одного гектара культуры можно снять свыше 15000 л биодизеля. По оценкам экспертов, чтобы удовлетворить потребности США, полностью заменив нефтяное сырье, необходимо засеять водорослями примерно 40000 кв. км, что составляет меньше 1/7 части полей, засевавшихся в США в 2000 году кукурузой.

Ученые полагают, что успешный запуск этой технологии, использующей колоссальный биотопливный потенциал водорослей, может кардинальным образом изменить ситуацию с энергетикой, начав эру воспроизводимых источников энергии.


Источник: NanoNewsNet