2.2.3 Биотопливо третьего поколения

Биотопливо третьего поколения - топливо, полученное из водорослей.

Перспективность этого направления развития биотопливной отрасли связана со спецификой состава водорослей. По характеристикам, которые могут заинтересовать специалистов биотопливной отрасли, они значительно превосходят растения, средой обитания для которых является суша, в штамме водорослей содержание жиров составляет от 75 до 85% сухого веса.

Водоросли рассматривают как наиболее перспективное сырьё для производства топлива из возобновляемых источников. Это связано, прежде всего, с быстрым размножением водорослей, дающим высокий прирост биомассы. С одной технологической площадки для культивирования биотопливных водорослей можно собирать до 40 урожаев в год, а около 80% органического вещества, создающегося ежедневно на Земле, приходится именно на водоросли.

Кроме выращивания водорослей в открытых прудах существуют технологии выращивания водорослей в малых биореакторах, расположенных вблизи электростанций. При размещении технологических площадок ниже сброса тепла ТЭЦ покрывается до 77% потребностей в тепле, необходимом для выращивания водорослей.

Большинство биотоплива третьего поколения планируется получать путем преобразования органического вещества в топливо, однако существует альтернативный подход, основанный на том, что некоторые водоросли от природы вырабатывают этанол, который можно собирать без уничтожения самого растения. Совместными усилиями двух компаний, Dow Chemical и Algenol Biofuels, был построен опытный биозавод, на котором под воздействием солнечного света идет преобразование углекислого газа,

содержащегося в атмосфере, в этиловый спирт, который можно использовать как биотопливо или как сырье для получения пластиков. Это превращение происходит в биореакторах, заполненных одним из видов морских водорослей.

Первый, экспериментальный, биозавод построен во Флориде и содержит всего 40 биореакторов. Компании планируют построить большой завод в штате Техас, который будет состоять 3100 биореакторов, занимая площадь 24 акра (97 125 кв. м). Эффективность такой технологии подтверждается тем фактом, что каждый биореактор может за год произвести более 1000 галлонов (3785 литров) этилового спирта, при этом цена этого биотоплива остается чрезвычайно низкой - менее одного доллара за галлон (4,5 литров).

В настоящее время разработки способов выращивания микроводорослей и конструирование различных типов аппаратов для этого ведут многие корпорации, начиная от мировых гигантов в энергетической области, таких как Chevron, Shell, и заканчивая корпорациями De Beers, Nestle, для которых энергетический бизнес не является профильным, а также потребители топлива - компании Boing, Chysler, NextDiesel и т.д. Работы направлены на снижение себестоимости получаемой биомассы микроводорослей путем использования для выращивания открытых естественных водоемов, водоемов очистных сооружений, попутных газов электростанций, применения комбинированных способов использования открытых и закрытых систем для выращивания.

По оценкам, которые приводят аналитики агентства "Cleandex", 200 тысяч га прудов могут производить топливо, достаточное для годового потребления 5% автомобилей США.

При этом 200 тысяч га - это немного, для США это всего 0,02% земельного фонда, а для России - чуть более 0,01%.

По данным экспериментов установлено, что с 1 акра (4 047 кв. м) водорослей можно произвести в 30 раз больше энергии, чем с акра наземных растений, таких как соя.

По расчётам специалистов Boeing, если бы весь флот всех авиалиний мира использовал только биотопливо, полученное из морских водорослей, понадобилась бы 322 млрд. литров масла. С 1 га можно получать 6 500 литров в год. Можно рассчитать, что для выращивания этих водорослей потребуется площадь 50 млн га - также небольшая в масштабах Земли.

На фоне растущих цен на минеральное топливо, инвесторы проявляют все больше интереса к разведению водорослей. Тем не менее, водорослевое топливо имеет и свои трудности при производстве: для выращивания водорослей необходима большая площадь. Министерство энергетики США полагает, что если заменить все нефтяное топливо в США на водорослевое, то на водорослевые фермы потребуется около 15000 кв. миль (38,849 кв. километров), что примерно соответствует площади штата Мэриленд или около 1/7 площади, отведенной под зерновые культуры. Также, водоросли любят высокую температуру, для их производства хорошо подходит пустынный климат, но требуется некая температурная регуляция при ночных перепадах температур.

При этом, само выращивание водорослей должно иметь положительный экологический эффект - они, как и другие растения, в процессе фотосинтеза поглощают углерод, очищая воздух и снижая парниковый эффект.

В России также ведутся разработки биотоплива третьего поколения.

В 2008-2010 гг. в МГУП "Мосводоканал" были проведены работы по получению биомассы водорослей на биологически очищенной воде и переработке ее в биотопливо. Проработаны основные технологические этапы, выведен устойчивый биоценоз водорослей, дающий оптимальный прирост на очищенной воде, разработаны технические решения по созданию фотобиореактора.

Как сообщают "Вести-24", Специалисты из Новосибирского государственного университета, работающие совместно с Институтом катализа СО РАН, разрабатывают катализаторы и реакторы для производства биотоплива третьего поколения из микроводорослей. Биологи и химики из Новосибирска ищут интенсивный путь, через совершенствование процесса катализа и других технологий экстракции топливного сырья из водорослей [1].