Водоросли — перспективный источник биотоплива
Исследователи из Университета Аризоны изучают, как сделать производство биотоплива из водорослей экономически выгодным. Водоросли могут быть в 300 раз продуктивнее кукурузы как источник возобновляемой энергии, но сейчас стоимость их производства превышает цену конечного продукта.
Ключевые задачи и подходы
- Снижение затрат: Один из способов — использование очищенных сточных вод для выращивания водорослей. Это решает две задачи: водоросли поглощают из воды нитраты и фосфаты, а отпадает необходимость в дорогих удобрениях.
- Увеличение выхода липидов: Водоросли накапливают
липиды (масла), из которых можно производить биодизель. Учёные ищут
баланс между быстрым ростом водорослей и высоким содержанием в них
масла.
- Метод стимуляции: Лишение водорослей одного ресурса (например, азота) заставляет их перестать расти и вместо этого накапливать липиды внутри клеток.
- Жизненный цикл: Исследователи проводят оценку полного воздействия процесса на окружающую среду — от потребления питательных веществ (фосфат, азот, CO2) до переработки.
Масштабирование производства
Для массового выращивания рассматриваются два основных метода:
- Открытые пруды: Эксперименты ведутся на открытой площадке в Тусоне (Аризона). Сложность — в контроле факторов среды (температура воды, солнечный свет), которые сильно влияют на рост.
- Биореакторы: Позволяют точно контролировать условия (свет, температура, pH). В лаборатории разработан «аккордеонный фотобиореактор», обеспечивающий контролируемую среду.
Водород как альтернативное топливо
Некоторые виды водорослей (например, Chlamydomonas reinhardtii) способны производить газообразный водород. Для этого нужно остановить фотосинтез, так как выделяемый им кислород подавляет фермент, производящий водород.
- Существующий метод: Лишение водорослей серы, что останавливает фотосинтез. Метод рабочий, но неудобен, так как требует перевода культур из одной среды в другую.
- Новый подход: Исследователи во главе с Джоэлом Куэльо совместно с экспертом по лазерам Стэнли Пау нашли способ переключать водоросли между фотосинтезом и производством водорода с помощью света разной длины волны (лазеров). Метод успешно работает.
Прогноз
По оценке Джоэла Куэльо, для того чтобы производство биотоплива из водорослей стало экономически жизнеспособным, потребуется ещё около пяти лет инновационных разработок.