Водоросли в сырую нефть: процесс, длящийся в природе миллионы лет, в лаборатории занимает минуты

Инженеры создали непрерывный химический процесс, который производит полезную сырую нефть через несколько минут после загрузки собранных водорослей — зеленой пасты с консистенцией горохового супа.

Исследование инженеров Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) Министерства энергетики США было недавно опубликовано в журнале Algal Research. Компания по производству биотоплива Genifuel Corp. из штата Юта лицензировала технологию и совместно с промышленным партнером строит опытный завод.

В процессе PNNL суспензия влажных водорослей закачивается в начало химического реактора. После запуска системы на выходе менее чем через час получается сырая нефть, вода и побочный поток материала, содержащего фосфор, который можно перерабатывать для выращивания новых водорослей.

После обычной переработки сырое масло из водорослей превращается в авиационное топливо, бензин или дизельное топливо. Отработанная вода также перерабатывается, давая горючий газ и вещества, такие как калий и азот, которые вместе с очищенной водой можно повторно использовать для выращивания водорослей.

Хотя водоросли давно рассматриваются как потенциальный источник биотоплива, его производство прогнозируется дорогим. Технология PNNL эффективно использует энергетический потенциал водорослей и включает ряд методов для снижения стоимости.

Ключевое преимущество — работа с влажным сырьем

Ученые PNNL упростили производство сырой нефти из водорослей, объединив несколько химических этапов в один непрерывный процесс. Самое важное для экономии — процесс работает с влажными водорослями. Большинство существующих процессов требуют сушки водорослей, что энергозатратно и дорого. Новый процесс работает с суспензией, содержащей до 80–90% воды.

Кроме того, система PNNL исключает этап экстракции масел растворителями, таким как гексан. Вместо этого команда работает со всей биомассой, подвергая ее воздействию очень горячей воды под высоким давлением, чтобы расщепить вещество и преобразовать большую часть биомассы в жидкое и газообразное топливо.

Технология и продукты процесса

Система работает при температуре около 350 °C и давлении около 3000 PSI, комбинируя процессы, известные как гидротермальное сжижение и каталитическое гидротермальное газификация. Такая система высокого давления не проста и не дешева в строительстве, но экономия на последующих этапах компенсирует инвестиции.

Продукты процесса:

• Сырая нефть, которую можно переработать в авиационное топливо, бензин или дизель. В экспериментах команды более 50% (иногда до 70%) углерода водорослей преобразовывалось в энергию сырой нефти.
• Чистая вода для повторного выращивания водорослей.
• Горючий газ для выработки электроэнергии или очистки до природного газа.
• Питательные вещества (азот, фосфор, калий) для выращивания водорослей.

Путь к коммерциализации

Исследовательская система работает непрерывно, обрабатывая около 1,5 литра суспензии водорослей в час, что приближает технологию к требованиям крупномасштабного производства.

Компания Genifuel Corp., сотрудничающая с командой PNNL с 2008 года, считает эту технологию огромным шагом вперед в создании конкурентоспособного по стоимости биотоплива.