Нанофермерство: технология сбора биотоплива без вреда для водорослей

Водоросли считаются перспективным источником для удовлетворения мировых энергетических потребностей. Однако ключевая проблема производства биотоплива из водорослей заключается в том, что извлечение масла убивает микроорганизмы, что резко увеличивает стоимость производства. Исследователи из Национальной лаборатории Эймса Министерства энергетики США и Университета штата Айова разработали прорывную технологию "нанофермерства", которая позволяет безопасно извлекать масло из водорослей, позволяя "урожаю" в прудах продолжать производство.

Коммерциализация этой технологии является центральным элементом Соглашения о совместных исследованиях и разработках между Лабораторией Эймса и компанией Catilin, специализирующейся на нанотехнологиях в производстве биотоплива. Цель соглашения — снижение стоимости и энергопотребления при промышленной переработке сырья для биотоплива, не являющегося пищевым. Трехлетний проект финансируется на $885 000 от Управления по энергоэффективности и возобновляемым источникам энергии Министерства энергетики США, а также на $216 000 от Catilin и $16 000 от Университета штата Айова в качестве софинансирования.

Технология "нанофермерства" использует мезопористые наночастицы, похожие на губку, для извлечения масла из водорослей. Этот процесс, в отличие от других разрабатываемых методов, не вредит водорослям, что помогает снизить как производственные затраты, так и длительность производственного цикла. После извлечения масла для производства биодизеля, сертифицированного по стандартам ASTM (Американского общества по испытаниям и материалам) и EN, будет использоваться отдельный проверенный твердый катализатор от Catilin.

Потенциал водорослей как источника топлива огромен: с одного акра земли можно получить до 10 000 галлонов масла. По оценкам Министерства энергетики США, для полной замены всего нефтяного топлива в стране биотопливом из водорослей потребуется всего 15 000 квадратных миль (немного больше площади штата Мэриленд). Это менее одной седьмой части площади, занятой под выращивание кукурузы в США в 2000 году.

Движущей силой этого сочетания нанотехнологий и биотоплива является Виктор Лин, директор программы химических и биологических наук Лаборатории Эймса. С 2000 года Лин, который также является профессором химии в Университете штата Айова, возглавляет исследования по использованию нанотехнологий для кардинального изменения процесса производства биодизеля. Успех этой технологии привел к основанию Лином компании Catilin полтора года назад.

"Комбинируя нанотехнологии, химию и катализ, мы смогли найти решения, которые до сих пор не рассматривались", — сказал Лин. — "Лаборатория Эймса и Университет штата Айова предлагают ценные исследовательские возможности и ресурсы, которые сыграют ключевую роль в этом захватывающем сотрудничестве с Catilin".

По словам Марека Пруски, старшего физика Лаборатории Эймса и соисследователя по проекту, первая и вторая фазы проекта будут охватывать культивирование и отбор микроводорослей, а также разработку конкретных технологий на основе наночастиц для извлечения масла и производства биодизеля соответственно. Третья фаза будет сосредоточена на масштабировании катализатора и пилотных испытаниях установки по переработке в биодизель.

"Когда мы в конечном итоге объединим эту исключительную технологию экстракции с существующим твердым катализатором Catilin для биодизеля, мы dramatically увеличим реальность возобновляемой энергии", — сказал генеральный директор Catilin Ларри Ленхарт. — "С учетом целей администрации Обамы, время идеальное".

Источник: Ames Laboratory