Фермы водорослей для производства топлива
На побережье острова Каталина, недалеко от Лос-Анджелеса, запускается прототип новой водорослевой фермы - крупной сети длинных тросов с растущими на них водорослями, которые могут перемещаться вверх и вниз в воде для доступа к солнечному свету и питательным веществам.
Если прототип оправдает ожидания, компания Marine BioEnergy, которая его запустила, хочет использовать аналогичную технологию, управляемую роботизированными подводными лодками, чтобы открыть в океане более крупные фермы на территории между Калифорнией и Гавайями.
После сбора ламинарии ее конвертируют экологически чистое биосырье, которое может быть использовано для производства бензина или реактивного топлива.
«Мы считаем, что можем сделать топливо по цене, конкурентоспособной с ценой ископаемого топлива, которое используется сегодня», - говорит Синди Уилкокс (Cindy Wilcox). Вместе со своим мужем Брайаном Уилкоксом (Brian Wilcox), ранее управляющим технологиями космической робототехники в Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнийском технологическом институте, они являются совладельцами Marine BioEnergy.
Другие виды биотоплива, такие как этанол, произведенный из растительных отходов кукурузных полей, изо всех сил стараются стать коммерчески жизнеспособными, особенно после падения цен на нефть.
У Marine BioEnergy сегодня есть все шансы успешно выйти на рынок. В отличие от растений на суше, в водорослях мало лигнина или целлюлозы, это те волокна, которые делают процесс переработки сложнее и дороже.
В правильных условиях они могут вырастать на более чем 30 см в день, без необходимости орошения или пестицидов, которые используются на суше.
Главным моментом концепции компании является сельское хозяйство в открытом океане, где есть место для выращивания огромного количества ламинарии.
«Вам понадобится много ламинарии, чтобы сделать ее конкурентоспособной с точки зрения стоимости, например, угля, ископаемого топлива или природного газа», - говорит Дайан Ким (Diane Kim), ученый из института экологических исследований Университета Южной Калифорнии, который помогает запустить прототип Marine BioEnergy в Каталине. «Чтобы выращивать такую большую водоросль, вам действительно нужно выйти за пределы привычных условий, в которых растут водоросли вдоль побережья».
Бурая водоросль обычно не растет в открытом океане, так как ей необходим как солнечный свет, расположенный вблизи поверхности воды, так и питательные вещества, которые находятся вблизи дна океана, ему также необходимо прицепить себя к чему-то. В 1970-х годах во время нефтяного эмбарго ВМС США начали исследовать возможность выращивания водорослей в открытом океане, закачивая в глубоководную воду питательные веществами для бурых водорослей, прикрепленным к поверхности. Но затея потерпела неудачу из-за океанских течений, и после того, как эмбарго закончилось, проект закрылся.
В мелководных прибрежных водах, где растущие там водоросли имеют доступ как к солнечному свету, так и к питательным веществам, задача состоит в значительном увеличении его количества. Попытки культивировать фермы водорослей для еды преуспели в относительно небольших размерах.
Но Брайан Уилкокс (Brian Wilcox), который оказался сыном исследователя, возглавляющего раннюю работу с военно-морским флотом, считал, что выращивание водорослей в открытом океане все же возможно.
«Мой муж просто думал об этом - вот правильный исходный материал, и мы просто его не используем», - говорит Синди Уилкокс. Он начал рассматривать новый подход: перемещение бурых водорослей вверх и вниз в процессе, который он называет циклом глубины, который дает доступ водорослю как для богатой питательными веществами глубокой воды, так и для света вблизи поверхности.
В 2015 году Marine BioEnergy получила грант от Министерства энергетики США ARPA-E, чтобы доказать правильность концепции, которая сейчас находится на ранних стадиях в разработке с исследователями Университета Южной Калифорнии.
Длинные линии тросов растягиваются в сетчатом узоре в воде кода прикрепляются водоросли; для засева их поднимают в лабораторию на суше, а затем опускают в плавучую ферму.
Подводные дроны поднимают всю систему вверх и вниз, чтобы обеспечить максимально быстрый рост, и предотвратить повреждения из-за движения судов или штормов вблизи поверхности. Когда ламинария готова к сбору урожая, дроны буксируют ферму на ближайший корабль.
Компания также работает с Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией, которая разработала процесс конвертации биомассы водорослей в биотопливо. На сегодняшний день команда оценивает, является ли более производство бионефти на судне экономичный, центр переработки может поместиться на контейнерном судне, работающем на собственном топливе, или довести собранный урожай до суши.
Полученное топливо должно быть углеродно-нейтральным, потому что углекислый газ, выделяемый при сжигании топлива, будет равняться тому количеству углекислого газа, поглощённому водорослями по мере их роста.
Тем не менее, некоторые утверждают, что биотопливо не является идеальным выбором для питания транспорта. Марк Джейкобсон (Mark Jacobson), профессор Стэнфордского университета, подсчитал, что можно получить всю необходимую энергию от ветра, гидроэнергии и солнечной энергии. Он говорит, что автомобиль, работающий на возобновляемой электроэнергии, имеет больше экономиеского смысла, чем автомобиль, работающий на биотопливе.
«Я считаю, что жидкие виды биотоплива, предназначенные для транспортировки (или для любых типов сжигания) являются плохой идеей, поскольку они по-прежнему требуют сжигания, что приводит к загрязнению воздуха, а этого можно избежать, если использовать электроэнергию, созданную из чистых, возобновляемых источников», - говорит Джекобсон.
Но воздушный транспорт вряд ли в ближайшее время будет работать на электроэнергии, и, несмотря на некоторые предсказания о скором отказе от газовых автомобилей, биотопливо может в ближайшей перспективе стать практическим вариантом. Бимасса бурых водорослей, которая может быть обработана на существующих нефтеперерабатывающих заводах, также может быть использована для производства пластмасс, которые обычно изготавливаются из ископаемых видов топлива.
Первый шаг показывает, что ламинария может успешно расти, при использовании данного прототипа фермы. «Часть этого проекта на следующие два года - это действительно выяснить, используя стратегию циклирования глубины, если она вообще работает, и каковы параметры», - говорит Ким. «Теоретически, проект должен работать».
Если доказательство концепции будет успешным, Marine BioEnergy хочет пойти на уровень выше: чтобы покрыть 10% потребностей в топливном транспорте в США, им нужно будет иметь достаточно ферм для водорослей, занять территорию Тихого океана размером с примерно штат Юту (219 887 км²).
На побережье острова Каталина, недалеко от Лос-Анджелеса, запускается прототип новой водорослевой фермы - крупной сети длинных тросов с растущими на них водорослями, которые могут перемещаться вверх и вниз в воде для доступа к солнечному свету и питательным веществам.
Если прототип оправдает ожидания, компания Marine BioEnergy, которая его запустила, хочет использовать аналогичную технологию, управляемую роботизированными подводными лодками, чтобы открыть в океане более крупные фермы на территории между Калифорнией и Гавайями.
После сбора ламинарии ее конвертируют экологически чистое биосырье, которое может быть использовано для производства бензина или реактивного топлива.
«Мы считаем, что можем сделать топливо по цене, конкурентоспособной с ценой ископаемого топлива, которое используется сегодня», - говорит Синди Уилкокс (Cindy Wilcox). Вместе со своим мужем Брайаном Уилкоксом (Brian Wilcox), ранее управляющим технологиями космической робототехники в Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнийском технологическом институте, они являются совладельцами Marine BioEnergy.
Другие виды биотоплива, такие как этанол, произведенный из растительных отходов кукурузных полей, изо всех сил стараются стать коммерчески жизнеспособными, особенно после падения цен на нефть.
У Marine BioEnergy сегодня есть все шансы успешно выйти на рынок. В отличие от растений на суше, в водорослях мало лигнина или целлюлозы, это те волокна, которые делают процесс переработки сложнее и дороже.
В правильных условиях они могут вырастать на более чем 30 см в день, без необходимости орошения или пестицидов, которые используются на суше.
Главным моментом концепции компании является сельское хозяйство в открытом океане, где есть место для выращивания огромного количества ламинарии.
«Вам понадобится много ламинарии, чтобы сделать ее конкурентоспособной с точки зрения стоимости, например, угля, ископаемого топлива или природного газа», - говорит Дайан Ким (Diane Kim), ученый из института экологических исследований Университета Южной Калифорнии, который помогает запустить прототип Marine BioEnergy в Каталине. «Чтобы выращивать такую большую водоросль, вам действительно нужно выйти за пределы привычных условий, в которых растут водоросли вдоль побережья».
Бурая водоросль обычно не растет в открытом океане, так как ей необходим как солнечный свет, расположенный вблизи поверхности воды, так и питательные вещества, которые находятся вблизи дна океана, ему также необходимо прицепить себя к чему-то. В 1970-х годах во время нефтяного эмбарго ВМС США начали исследовать возможность выращивания водорослей в открытом океане, закачивая в глубоководную воду питательные веществами для бурых водорослей, прикрепленным к поверхности. Но затея потерпела неудачу из-за океанских течений, и после того, как эмбарго закончилось, проект закрылся.
В мелководных прибрежных водах, где растущие там водоросли имеют доступ как к солнечному свету, так и к питательным веществам, задача состоит в значительном увеличении его количества. Попытки культивировать фермы водорослей для еды преуспели в относительно небольших размерах.
Но Брайан Уилкокс (Brian Wilcox), который оказался сыном исследователя, возглавляющего раннюю работу с военно-морским флотом, считал, что выращивание водорослей в открытом океане все же возможно.
«Мой муж просто думал об этом - вот правильный исходный материал, и мы просто его не используем», - говорит Синди Уилкокс. Он начал рассматривать новый подход: перемещение бурых водорослей вверх и вниз в процессе, который он называет циклом глубины, который дает доступ водорослю как для богатой питательными веществами глубокой воды, так и для света вблизи поверхности.
В 2015 году Marine BioEnergy получила грант от Министерства энергетики США ARPA-E, чтобы доказать правильность концепции, которая сейчас находится на ранних стадиях в разработке с исследователями Университета Южной Калифорнии.
Длинные линии тросов растягиваются в сетчатом узоре в воде кода прикрепляются водоросли; для засева их поднимают в лабораторию на суше, а затем опускают в плавучую ферму.
Подводные дроны поднимают всю систему вверх и вниз, чтобы обеспечить максимально быстрый рост, и предотвратить повреждения из-за движения судов или штормов вблизи поверхности. Когда ламинария готова к сбору урожая, дроны буксируют ферму на ближайший корабль.
Компания также работает с Тихоокеанской северо-западной национальной лабораторией, которая разработала процесс конвертации биомассы водорослей в биотопливо. На сегодняшний день команда оценивает, является ли более производство бионефти на судне экономичный, центр переработки может поместиться на контейнерном судне, работающем на собственном топливе, или довести собранный урожай до суши.
Полученное топливо должно быть углеродно-нейтральным, потому что углекислый газ, выделяемый при сжигании топлива, будет равняться тому количеству углекислого газа, поглощённому водорослями по мере их роста.
Тем не менее, некоторые утверждают, что биотопливо не является идеальным выбором для питания транспорта. Марк Джейкобсон (Mark Jacobson), профессор Стэнфордского университета, подсчитал, что можно получить всю необходимую энергию от ветра, гидроэнергии и солнечной энергии. Он говорит, что автомобиль, работающий на возобновляемой электроэнергии, имеет больше экономиеского смысла, чем автомобиль, работающий на биотопливе.
«Я считаю, что жидкие виды биотоплива, предназначенные для транспортировки (или для любых типов сжигания) являются плохой идеей, поскольку они по-прежнему требуют сжигания, что приводит к загрязнению воздуха, а этого можно избежать, если использовать электроэнергию, созданную из чистых, возобновляемых источников», - говорит Джекобсон.
Но воздушный транспорт вряд ли в ближайшее время будет работать на электроэнергии, и, несмотря на некоторые предсказания о скором отказе от газовых автомобилей, биотопливо может в ближайшей перспективе стать практическим вариантом. Бимасса бурых водорослей, которая может быть обработана на существующих нефтеперерабатывающих заводах, также может быть использована для производства пластмасс, которые обычно изготавливаются из ископаемых видов топлива.
Первый шаг показывает, что ламинария может успешно расти, при использовании данного прототипа фермы. «Часть этого проекта на следующие два года - это действительно выяснить, используя стратегию циклирования глубины, если она вообще работает, и каковы параметры», - говорит Ким. «Теоретически, проект должен работать».
Если доказательство концепции будет успешным, Marine BioEnergy хочет пойти на уровень выше: чтобы покрыть 10% потребностей в топливном транспорте в США, им нужно будет иметь достаточно ферм для водорослей, занять территорию Тихого океана размером с примерно штат Юту (219 887 км²).
