Взлет и падение биотоплива из водорослей
Какое-то время биотопливо из водорослей — возобновляемое топливо с низким уровнем выбросов, полученное из водорослей, — казалось ответом на некоторые из самых серьезных остающихся проблем производства зеленой энергии.
Стартапы по производству биотоплива из водорослей привлекли десятки миллионов долларов венчурного капитала в 2000-х и 2010-х годах. Затем, в течение 2010-х годов, они начали сворачивать или переключать внимание на другие промышленные применения водорослей.
Теперь исследователи зеленой энергии в основном перешли к другим потенциальным направлениям зеленого топлива — в первую очередь к биотопливу второго поколения, полученному из лигноцеллюлозного материала, сельскохозяйственных отходов и некоторых непродовольственных культур.
История биотоплива из водорослей показывает, какие проблемы могут возникнуть перед другими возобновляемыми источниками топлива с низким уровнем выбросов.
Вот почему биотопливо из водорослей в конечном итоге потерпело неудачу, но также и то, что будущее может иметь для биотоплива из водорослей.
Как сделать топливо из водорослей
Типичный процесс производства биотоплива из водорослей несколько различается, но большинство процессов включают несколько ключевых особенностей.
Биомасса водорослей выращивается на суше, в больших прудах или в устройствах, называемых фотобиореакторами. В любом случае водоросли нуждаются в сочетании воды, углекислого газа, света и минералов.
По мере роста водоросли производят глюкозу. Ферментация этой глюкозы дает углекислый газ и этанол в равных частях.
Водоросли также могут быть генетически модифицированы для непосредственного производства этого этанола.
Большая часть этого этанола смешивается с бензином, образуя смесь, используемую в транспортных средствах с гибким топливом (FFV). У этих транспортных средств есть двигатели, которые могут работать на этаноле. Обычно этанол продается в составе таких смесей, как Е10, представляющая собой смесь этанола с 10% бензина, или Е15, представляющая собой смесь этанола с 15% бензина.
Другие методы производства биотоплива вместо использования сахаров вместо этого расщепляют натуральные масла в водорослях для создания топлива.
Биомасса водорослей в основном состоит из трех основных элементов — углеводов, белков и органических жирных кислот (называемых липидами). Органические жирные кислоты в основном представляют собой триглицериды. Эти триглицериды отлично подходят для создания биодизельного топлива с помощью процесса, называемого переэтерификацией.
Почему зеленое топливо пользуется большим спросом
Зеленые виды топлива, такие как биотопливо, представляют собой возобновляемые источники топлива, которые практически не производят выбросов. Многие исследователи зеленого топлива рассматривают эти виды топлива как своего рода серебряную пулю для решения некоторых остающихся проблем зеленой энергии. Невозможно запитать все возобновляемыми источниками энергии на основе сети.
Современные аккумуляторные технологии недостаточно развиты, чтобы двигатели больших транспортных средств, работающих на топливе, таких как грузовые суда и реактивные самолеты, могли работать на больших расстояниях. В результате этим кораблям и самолетам для работы требуется какой-либо источник жидкого или газового топлива.
В большинстве случаев это означает невозобновляемые виды топлива, такие как морской газойль или реактивное топливо, полученное из нефти. Оба этих вида топлива генерируют значительные объемы выбросов парниковых газов. Это одна из причин того, почему судоходная и авиационная отрасли в совокупности являются такими крупными источниками выбросов.
Если ученые смогут разработать экологически чистое топливо, которое не производит выбросов парниковых газов при сжигании для получения энергии, они смогут эффективно свести на нет большую часть глобальных выбросов, не нарушая транспорт и логистику.
Это открытие станет крупным переворотом в продолжающейся борьбе с изменением климата, который не потребует изменения потребления от вовлеченных сторон.
Этот потенциал привел к значительным инвестициям в биотопливо, открывая множество новых направлений исследований. Однако тот же потенциал может также вызвать значительный резонанс в отношении идей, которые в конечном итоге не применимы на практике.
Именно это произошло с биотопливом из водорослей — многообещающим источником топлива, который привлек сотни миллионов долларов венчурного капитала, но так и не стал пригодным для промышленных целей. Сегодня история источника топлива может быть чем-то вроде предостережения для исследователей, стремящихся к быстрому продвижению к биотопливной «серебряной пуле».
Первые успехи биотоплива из водорослей
Ранний рынок биотоплива из водорослей был обусловлен высоким уровнем оптимизма инвесторов. Новые стартапы, которые начали исследовать процесс производства этанола (или другого топлива) из водорослей в промышленных масштабах, привлекли большое внимание инвесторов.
Эти инвестиции пришли в форме как крупных государственных, так и частных расходов. Например, компания по производству биотоплива из водорослей Algenol, основанная в 2006 году Полом Вудсом, получила от 30 до 50 миллионов долларов государственной поддержки, а также десятки миллионов частных инвестиций.
По предварительным оценкам таких компаний, как Algenol, биотопливо из водорослей казалось невероятным вложением.По словам Algenol, в масштабе их процессы производства водорослей могут производить 8000 галлонов топлива на акр в год по цене 1,27 доллара за галлон.
Это потенциально сделало бы биотопливо из водорослей конкурентоспособным по цене с ископаемым топливом. В результате производители биотоплива потенциально могли бы снизить цены на нефть. Это могло бы позволить производителям помочь сохранить климат, зарабатывая при этом значительные деньги, разрушая топливную промышленность.
Падение биотоплива водорослей
Первоначальный гул медленно исчез. Со временем стало ясно, что эти первоначальные обещания не работают. Обещания Algenol о коммерческом производстве этанола из водорослей к 2009 году не оправдались.
В то же время цены на нефть резко упали в период между 2008 и 2014 годами. Развитие новых методов добычи ископаемого топлива, в первую очередь гидроразрыва пласта, также означало, что вероятность «пика добычи нефти» или года, когда добыча нефти достигнет своего пика, может начаться. угасать, отодвигалось все дальше и дальше в будущее.
Это означало, что цены на нефть вряд ли резко вырастут в ближайшие несколько лет. Это также означало, что венчурные капиталисты будут получать все меньшую и меньшую отдачу от инвестиций в биотопливо, даже если эти новые биотопливные компании в конечном итоге окажутся успешными.
Это изменение в сочетании с медленным прогрессом в области биотоплива из водорослей означало, что многие инвесторы стали гораздо меньше инвестировать в поиск способов отказа от использования ископаемого топлива.
В 2015 году основатель Algenol Пол Вудс ушел в отставку. В то же время компания объявила, что уволит четверть своего персонала и переключит внимание на нетопливные применения водорослей.
В своем заявлении об отставке Пол Вудс написал, что «дешевое топливо не может оставаться единственным направлением деятельности Algenol, мы живем в новой реальности низких цен на нефть, низкого спроса и обильного предложения».
Что ждет биотопливо из водорослей в будущем?
Несмотря на эти неудачи, все еще возможно, что биотопливо из водорослей может найти коммерческое применение в будущем.Исследователи все еще работают над поиском способов усовершенствовать производственный процесс.
Есть также несколько ключевых преимуществ, которые делают биотопливо из водорослей привлекательным для исследователей, даже после серьезных неудач последних двух десятилетий. Например, пруды с водорослями могут помочь землевладельцам использовать землю, которую они не могут использовать для выращивания продовольственных культур.
Есть опасения, что производство биомассы для биотоплива может конкурировать с производством продуктов питания. Например, большая часть этанола в США производится из кукурузы. Если бы исследователи могли сделать биотопливо из водорослей практичным, широкое использование этого типа топлива, а не этанола, полученного из кукурузы, могло бы снизить риск конкуренции между производителями продуктов питания и топлива.
Однако ученые сталкиваются с несколькими остающимися проблемами, которые им придется решить, если биотопливо из водорослей станет возможным в больших масштабах. Им нужно будет найти способы оптимизировать процесс ферментации в случае производства биоэтанола. Исследователям также необходимо будет узнать больше об эффективном обезвоживании биомассы водорослей в процессе создания дизельного топлива из липидов водорослей.
Что биотопливо из водорослей может рассказать нам о будущем зеленой энергетики
На данный момент морские грузоотправители и авиационные компании продолжают использовать невозобновляемое ископаемое топливо.
Хотя биотопливо по-прежнему занимает центральное место в зеленой энергетике, возможно, водоросли не будут играть ключевой роли — по крайней мере, еще несколько лет.
Вместо этого биотопливо из водорослей может обеспечить две вещи. Во-первых, это пример того, как исследование и разработка новых источников топлива требует времени. Инвесторам может не хватить терпения на проекты, на которые уходят годы или десятилетия, чтобы создать процессы выращивания, жизнеспособные в масштабе.
Второй может стать ценным источником биотоплива — в свое время. Исследователи продолжают работать над производством биотоплива из водорослей, решая ключевые проблемы, которые мешали практическому применению этого подхода.
Revolutionized поддерживается читателями. Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Узнайте больше здесь.
