Ud af alle mulighederne for ren energi under udvikling er det algebaseret biobrændstof, der mest ligner sammensætningen af den rå olie, der pumpes ud under havbunden. Meget af det, vi kender som olie, var trods alt dannet fra disse meget mikroorganismer gennem en naturlig varmeforenklet konvertering, der spillede sig ud i løbet af millioner af år.
Nu har forskere ved det amerikanske energiministerium Pacific Northwest National Laboratory i Richland, Washington, opdaget en måde at ikke kun replikere, men fremskynde denne "madlavning" -proces til det punkt, hvor en lille blanding af alger og vand kan omdannes til en slags råolie på mindre end en time. Ud over at være let i stand til at raffineres til brændbare gasser som jetbrændstof, benzin eller diesel, genererer den proprietære teknologi også som biprodukt kemiske elementer og mineraler, der kan bruges til at producere elektricitet, naturgas og endda gødning til, måske, at vokse endnu flere alger. Det kan også hjælpe med at indlede alger som et levedygtigt alternativ; en analyse har vist, at implementering af denne teknik i større skala kan give virksomhederne mulighed for at sælge biobrændstof kommercielt for så lave som to dollars pr. gallon.
”Når det kommer til det, er amerikanere ikke som europæere, der har en tendens til at være mere interesserede i at reducere deres kulstofaftryk, ” siger hovedundersøgelsesleder Douglas C. Elliott, der har undersøgt alternative brændstoffer i 40 år. "Drivkraften for at indføre enhver form for brændstof er i sidste ende, om det er så billigt som den benzin, vi bruger nu."
Forskere er længe blevet fascineret af vasketøjslisten over iboende fordele, alger kan prale over andre energikilder. Det amerikanske energiministerium estimerer for eksempel, at opskalering af algenbrændstofproduktion for at imødekomme landets daglige olieforbrug ville tage ca. 15.000 kvadratkilometer land, omtrent som størrelsen på en lille stat som Maryland. Til sammenligning ville udskiftning af blot forsyningen med diesel produceret med biodiesel fra sojabønner kræve afsætning af halvdelen af landets landmasse.
Udover potentialet for meget højere udbytter er alger brændstof stadig renere end olie, da de marine planter fortærer kuldioxid fra atmosfæren. Landbrugsmæssigt blomstrer alger i en bred vifte af levesteder, fra havområder til spildevandsmiljø. Det er ikke farligt som nukleart brændstof, og det er bionedbrydeligt, i modsætning til solpaneler og andre mekaniske indgreb. Det konkurrerer heller ikke med fødevareforsyninger, og igen ligner det benzin, at det kan raffineres på samme måde ved hjælp af eksisterende faciliteter.
"Ethanol fra majs skal blandes med gas og modificeret vegetabilsk olie til brug med diesel, " siger Elliott. "Men hvad vi laver her for at konvertere alger er mere en direkte rute, der ikke har brug for særlig håndtering eller blanding. "
Eller som algeforsker Juergen Polle fra Brooklyn College udtrykker det: "Vi kan ikke flyve fly med ethanol. Vi har brug for olie, " siger han til CBS News .
Men selv om infrastrukturen til majsbaseret ethanolproduktion er udvidet til det omfang, at de fleste biler på vejen kører på benzinblandinger bestående af 10 procent biobrændstof, er den igangværende udvikling af alge brændstof fremskredt nogensinde så glatisk siden den første gnist af interesse for 1980'erne. Brancheeksperter tilskriver dette svagende mangel på en gennemførlig metode til produktion af algenbrændstof, der kører så højt som 10 dollars pr. Gallon, ifølge en rapport i New York Times . Løftet om olie fra alger var imidlertid forbløffende nok til, at ExxonMobil i 2009 tiltrådte ekspertisen hos den verdenskendte bioingeniør Craig Venter's Synthetic Genomics lab til at fremstille en genetisk stamme af lipidrige alger som et middel til at udligne udgifterne til dyrkning og forarbejdning af stoffet til en kommercielt attraktiv ressource. På trods af at investere 600 millioner dollars i en betydeligt ambitiøs bestræbelse, var projektet besat med "tekniske begrænsninger", hvilket tvang virksomheden til at indrømme tidligere i år, at algebrændstof er "sandsynligvis længere" end 25 år væk fra at blive mainstream.
Det hydrotermiske flydende system, som Elliott's team udviklede, er ikke noget nyt. Faktisk fik forskere forskel på teknologien midt i en energikrise i 1970'erne som en måde at forgasne forskellige former for biomasse som træ og til sidst opgav den et årti senere, da prisen på benzin vendte tilbage til mere rimelige niveauer. PNNLs laboratorieopbyggede version er imidlertid "relativt nyere" og designet simpelthen for at demonstrere, hvordan udskiftning af omkostningskrævende praksis som tørring af alger inden blanding i kemikalier med en strømlinet fremgangsmåde gør hele processen meget mere omkostningseffektiv i alle faser. Elliott forklarer for eksempel, at hovedparten af udgifterne bruges til at dyrke alger, som enten dyrkes i det, der kaldes et åbent damsystem, der ligner naturlige miljøer, eller under godt kontrollerede forhold, der findes i lukkede systemer. Systemet med åben dam er ikke for dyrt at køre, men det har en tendens til at give mere forurenede og ubrugelige afgrøder, mens kunstige omgivelser, hvor alger opdrættes i klare lukkede containere og fodres med sukker, er dyre at vedligeholde.
"Folk har denne lidt unøjagtige idé om, at du kan dyrke alger overalt, bare fordi de finder det vokse på steder som deres swimmingpool, men at høste brændstofkvalitetsalger i massiv skala er faktisk meget udfordrende, " siger Elliott. ”Det smukke ved vores system er, at du kan lægge næsten enhver form for alger i det, selv blandede stammer. Du kan vokse så meget som du kan, enhver stamme, endda lavere lipidtyper, og vi kan gøre det til råt. "
Forbes energirapporter Christopher Helman har en god beskrivelse af, hvordan denne særlige hydrotermiske flydende teknik fungerer:
"Du starter med en kilde af alger blandet med vand. Den ideelle løsning er 20 vægt% alger. Så sender du den kontinuerligt ned ad et langt rør, der holder algerne ved 660 grader Fahrenheit og 3000 psi i 30 minutter under omrøring Tiden i denne trykkoger nedbryder algerne (eller andet råmateriale) og omdanner det til olie.Givet 100 pund alge råmateriale, vil systemet give 53 pund 'bioolie' ifølge PNNL-undersøgelserne. Olien ligner kemisk meget let, sød rå med en kompleks blanding af lette og tunge forbindelser, aromater, fenoliske stoffer, heterocykliske og alkaner i området C15 til C22. "
At betjene det, der i det væsentlige er en ekstrem trykkomfur ved en så konstant høj temperatur og stress, kræver en vis mængde strøm, skønt Elliott påpeger, at de har bygget deres system med varmegenvindingsfunktioner for at maksimere varmen ved at cykle det tilbage i processen, hvilket samlet set skulle resultere i en betydelig netto energiforøgelse. Som en bonus efterlader den efterfølgende kemiske reaktion en litany med forbindelser, såsom brint, ilt og kuldioxid, som kan bruges til at danne naturgas, mens rester af mineraler som nitrogen, fosfor og kalium fungerer godt som gødning.
"Det er en måde at efterligne, hvad der sker naturligt over en uigennemtrængelig tid, " tilføjer han. "Vi gør det bare meget, meget hurtigere."
Elliotts team har licenseret teknologien til den Utah-baserede opstart Genifuel Corporation, der håber at bygge videre på forskningen og til sidst implementere den i en større kommercialiseret ramme. Han foreslår, at teknologien skal skaleres for at konvertere ca. 608 tons tøralge til rå pr. Dag for at være økonomisk bæredygtig.
"Det er en formidabel udfordring at lave en biobrændstof, der er omkostningskonkurrencedygtig med etablerede oliebaserede brændstoffer, " sagde Genifuel-præsident James Oyler i en erklæring. "Dette er et kæmpe skridt i den rigtige retning."
