Биотопливо из водорослей: от обещаний к реальности, но как быстро?

Новый отчет Института энергетической биологии (EBI) в Беркли прогнозирует, что создание конкурентоспособного по стоимости производства биотоплива из водорослей потребует значительно более долгосрочных исследований, разработок и демонстрации технологий. В то же время, несколько непрямых применений водорослей могут способствовать развитию зарождающейся отрасли.

Выводы авторов — Найджела Куинна и Трюга Лундквиста из Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) — основаны на детальном технико-экономическом анализе производства биотоплива из водорослей. Проект является одним из более чем 70 исследований в области биоэнергетики, проводимых EBI.

Индустрия биотоплива из водорослей все еще находится на ранней стадии развития. Хотя более 100 компаний в США и за рубежом работают над производством биомассы и масла из водорослей для транспортного топлива, большинство из них невелики, и ни одна еще не запустила опытно-промышленную установку с несколькими акрами систем производства водорослей. Однако несколько компаний, включая крупные нефтяные (ExxonMobil, Shell, Eni), недавно начали такие проекты масштабирования.

Большинство этих проектов используют технологии производства водорослей в открытых прудах типа "raceway", которые были проанализированы в отчете EBI.

После разработки технологий доступность глобальных ресурсов станет основным фактором, контролирующим производство водорослей. Для оптимального производства биомассы в одном месте должны быть доступны четыре ключевых ресурса: подходящий климат, вода, ровная земля и диоксид углерода (CO₂). Технология производства масла из водорослей имеет потенциал для производства нескольких миллиардов галлонов возобновляемого топлива в год в США, но для достижения этой цели потребуются дальнейшие исследования и разработки.

Отчет EBI фокусируется на производстве биотоплива из водорослей в сочетании с очисткой сточных вод как многообещающей экономически эффективной стратегией для ускоренного развития практического производственного процесса. Помимо обеспечения необходимой воды и питательных веществ, использование сточных вод дает потенциальный доход от услуги по очистке.

Области, определенные исследованием как важные для НИОКР:

• Биология: Создание стабильных культур в условиях открытого грунта с высокой продуктивностью и содержанием масла. Необходимы богатые маслом штаммы водорослей, биологически конкурентоспособные с дикими видами и стабильно растущие в различных климатических условиях.
• Инженерия: Удешевление сбора микроскопических клеток водорослей и экстракции их масла, а также переработка остаточной биомассы после экстракции масла.

Анализ в отчете включает пять концептуальных объектов для производства биотоплива в прудах с водорослями (четыре площадью 250 акров и один — 1000 акров). Все они используют муниципальные сточные воды в качестве источника воды и питательных веществ. Продуктивность достигает пика летом и практически нулевая в самые холодные зимние месяцы, причем свет и температура являются основными ограничивающими факторами.

Оценочные капитальные затраты для системы производства биотоплива площадью 250 акров с акцентом на производство масла составили около 21 миллиона долларов, с годовыми операционными затратами около 1,5 миллиона долларов, для производства около 12 300 баррелей масла. Это дает цену безубыточности за баррель масла в 330 долларов (при 8% стоимости капитала). Увеличение масштаба системы до 1000 акров снизило цену безубыточности примерно до 240 долларов за баррель. Эти цены учитывали кредиты за очистку сточных вод, которые снижали затраты примерно на 20%.

"Очистка сточных вод — единственный реалистичный сопутствующий продукт для производства (водорослевого) биотоплива", — говорится в отчете.

Ученые EBI приходят к выводу, что "производство водорослевого масла не будет ни быстрым, ни обильным — 10 лет — это разумная проекция для НИОКР, чтобы сделать вывод о возможности достижения, по крайней мере для конкретных мест, относительно недорогого производства биомассы и масла из водорослей".