Гориво од алги - биологија

Гориво од алги е гориво што се добива од алгите. [1] Алгите се фотосинтетски организми кои живеат во вода и не мора да бидат филогенетски поврзани. Повеќето живеат или во свежа или солена вода. Алгите се состојат од многу различни соединенија и можат да се користат како биогориво преку различни процеси. Обично тоа е помеѓу четири различни Горива од алги диференцирани: [2]

Биодизел: Масло може да се добие од некои видови алги. Ова може да се претвори во гориво преку трансстерификација, чии својства се споредуваат со дизел горивото.
Биоетанол: Јаглехидратите, кои сочинуваат голем дел од масата на алгите, може да се претворат во етанол преку алкохолна ферментација.
Биогас: Со ферментација на масата на алгите во метан (CH4) и јаглерод диоксид (CO2), може да се произведе биогас богат со енергија.
Биохидроген: некои видови алги формираат водород (H2) под одредени услови.

Досега нема комерцијално производство на гориво од алги. Сепак, се вршат интензивни студии на пилот-скала. [3]

Култура на алги

Досега, одгледувањето алги првенствено служеше за да се обезбедат суровини за хемиската и фармацевтската индустрија и да се обезбедат додатоци на храна или како храна [4]. Постојат видови на повеќеклеточни макро алги (на пример, кафеави алги, Laminaria sp., Palmaria sp.) или единечна до повеќеклеточна микро алга (пр. г. Chlorella sp., Спирулина сп.) користени. Видови богати со јаглени хидрати, како што се Саргасум, Грацилјарија, Prymodium parvum или Euglena gracilis во прашање [5]. . Овие можат да доаѓаат од природни залихи или од одгледување. Во студиите за производство на гориво од алги, се користат видови од двете класи. Се користат различни системи за одгледување:

Одгледување во отворени резервоари

Одгледувањето алги може да се изврши со аквакултура, на пр. Б. во отворени сливови се случуваат. Контролата на условите е можна само во многу ограничена мерка со овој метод, така што високиот потенцијал за раст на алгите може да се искористи само во ограничен обем.

Одгледување во реактори на алги

Реакторите на алгите (фотобиореактори) се затворени системи во форма на стаклени цевки, плочи или колони. Може да се користат само микро алги за слободно пливање. Предноста на системот е во тоа што има значително поголема површина за да може да влезе повеќе светлина. Покрај тоа, состојбите како што се хранливи материи, концентрација на СО2 и О2, температура, мешање и сл. Можат подобро да се контролираат. Во споредба со земјоделските култури, повеќекратна СО2 може да се поврзе по површина. Сепак, неопходни се големи инвестиции и оперативни трошоци. [6] СО2 потребен за одгледување може да дојде од процеси на согорување, на пример од електрани со јаглен. Употребата на воздух има неповолност што концентрацијата на СО2 е многу мала, 0,038% и трошоците за вбризгување на гас се високи.

Производство на гориво

Алгите прво мора да се обноват при одгледување во отворени резервоари. За време на одгледувањето во биореактори, алгите со ниска концентрација се одвојуваат од воден раствор на хранливи материи со центрифугирање или филтрирање. Последователните чекори на процесот се претежно во фаза на развој. На пример, алги со висока содржина на масло може да се притиснат или извлечат со помош на хексан. Маслото главно содржи терпени, кои можат да се преработат во гориво. Процесите за производство на етанол и биогас може да се изведат од постојните постројки кои користат други суровини. Покрај непроменетата маса на алгите, тука може да се користат и остатоците од печатот од екстракција на масло. Биохидрогенот може да се добие директно од биореакторот како мешавина на гас со кислород (О2).

Предности и недостатоци

Во моментов се вршат интензивни истражувања за да се направат алгите употребливи за производство на биогорива и за разделување на СО2. Наведени се различни предности и недостатоци на горивото од алги:

придобивки

Приносот по површина е значително поголем со одгледување во реактори на алги отколку со земјоделско производство на биомаса. Продуктивноста на микроалгите е дадена 15 пати подобра од семето на репка [7], во споредба со пченката е даден фактор 10 [6]
При одгледување на алги, СО2 може да се извлече од издувните гасови, на пр. Б. од електрани со јаглен, пресретнати и фиксирани како биомаса.

неповолна положба

Просторот потребен за целосно зафаќање на СО2 од издувните гасови на електраната на јаглен е многу висок. За електрана на јаглен со моќност од 1.100 MW и годишни емисии од 5,4 милиони t CO2, се проценува дека помеѓу 21.500 и 64.500 ha (215-645 km 2) ќе треба да бидат опремени со микроалги реактори. По цена од 100.000 до 150.000 €/ха, потребни се вкупни инвестиции во милијарди. [6] Пилотска постројка нарачана од RWE Power на крајот на 2008 година има големина од 600 m 2, што идеално би одговарало на 1/300,000 од потребната површина. [8-ми]
Оперативните трошоци се уште еден важен фактор. Проценките претпоставуваат од 30 000 до 40 000 евра по хектар и годишно. [6] Федералната агенција за животна средина проценува дека трошоците за одгледување алги за фиксација на СО2 се исклучително високи и во моментов не гледаат поени во производниот процес што би довело до значителни заштеди на трошоците. [7]
Потрошувачката на енергија за производство е голема. На пример, пумпањето на суспензијата на алгите и одделувањето на биомасата со ниска концентрација со центрифугирање или филтрирање е многу енергетски интензивно.
Во зима, продуктивноста е значително помала затоа што, од една страна, алгите растат подобро на повисоки температури, а од друга страна, сончевото зрачење и со тоа фотосинтезата е значително помала.