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.
