При замене дизельного топлива нефтяного на дизельное топливо, произведенное из хлопкового масла, нужно засеять всю поверхность Земли, включая водные пространства и полюса, из сои и рапса – более четверти, из пальмового масла – шестнадцатую часть, из водорослей – весьма незначительную площадь.
CO2 был и остается самым масштабным отходом промышленности. Защита окружающей среды слишком дорого обходится промышленному потенциалу. Водоросли в производстве энергоносителей превращают углекислый газ из проблемы в фактор прибыли. CO2 становится важнейшим ресурсом, который можно поставить на промышленную основу. Из углекислоты с фотосинтетической эффективностью 510 % при минимальных затратах воды, на земле, непригодной для использования в сельскохозяйственных целях, можно получить либо биотопливо, либо сырье для химической промышленности. [8–8].
Рис. 8–2. США. Установка, на которой их ученые исследуют возможности производства биотоплива из водорослей. [8-10].
10 преимуществ водорослей:
1. Непищевая биомасса – не представляет угрозы продовольственной безопасности. 2. Растут в 20–30 раз быстрее наземных растений (некоторые виды могут удваивать свою массу несколько раз в сутки). 3. Производят в 15-100 раз больше масла с гектара, чем альтернативные рапс, пальмовое масло, сало и др. 4. Отсутствие твердой оболочки и, практически лигнина, делает их переработку в жидкие топлива более простой и эффективной. 5. Производство и использование биотоплива не требует изменения российского законодательства, как в случае с этаном. 6. Растут в пресной, соленой воде или в промышленных стоках, где используется для их очистки. 7. Можно выращивать промышленно в биореакторах или фотореакторах с искусственным освещением, либо в открытых резервуарах на некультивируемых почвах, включая пустыни. 8. Фотореакторы встраиваются в технологические линии уже существующих промышленных предприятий (ТЭЦ, НХ, цементные заводы). 9. Уменьшают эмиссию углекислого газа (поглощают до 90 % CO2 с выделением кислорода). 10. Являются источниками масел, протеинов, углеводородов.[8–8].
При получении биоэтанола из биосахаридов (от крахмала до лигноцеллюлозного сырья) всегда образуется углекислота в количестве (по массе), равном количеству полученного спирта. Если встроить в схему биореактор с водорослями, можно дополнительно получать биотоплива, максимально оптимизировав затраты, то же при сжигании угля и других процессов из высших жирных кислот благодаря водорослям можно получать продукты, которые на сегодняшний день производятся в нефтехимии ценой огромных затрат. Длинноцепочные линейные молекулы могут быть превращены в a-спирты, а-олефины, полиакрилаты и первичные амины – продукты с высокой добавленной стоимостью.
Актуальность получения моторных топлив из биомассы у большинства стран не вызывает сомнений. Альтернативная энергетика стала одним из первых приоритетов новой администрации США. Несмотря на глубокий экономический кризис, планируется 150 млрд. долларов в течение 10 лет на развитие альтернативной энергетики, в которой преобладающее место занимает биоэнергетика, с целью использования 20 % моторного топлива из биомассы в общем топливном балансе страны к 2017 году. Приняты и реализуются национальные (Бразилия, США, Китай, Мексика и др.) и региональных (Европейское сообщество) программ производства и использования биотоплива с целью замены на него традиционного углеводородного топлива. Лавинообразно растет количество компаний и организаций, работающих в области переработки водорослей в энергоносители (единицы в 2007 г. и более 200 сейчас). [8–8].
Россия значительно отстаем от Запада в разработке современных инновационных технологий переработки биомассы наземного происхождения. Пока это отставание не сказывается на возможностях быстрой разработки технологий производства биотоплив из водорослей. Новые технологии просты в аппаратурном оформлении и представляют собой ряд известных и отработанных в других отраслях химической и нефтехимической индустрии методов.
В России сложилась своя научная школа предлагающая технологии с лучшими показателями в сравнении с зарубежными аналогами.
Технологический прогресс производства моторных топлив из водорослей практически безотходен. Сухие отходы биомассы сохраняют все витамины и ценные вещества, поэтому могут быть использованы как подкормка в рыбоводческих и животноводческих хозяйствах. Кроме того, возможно их превращение в еще один вид энергоносителей – топливные брикеты.
При наличии финансирования технологии, доведенные до промышленного применения, могут принести в течение 2 – 2,5 лет значительный экономический эффект. Московская ТЭЦ-21 – вырабатывает в год 9,1 млрд. кВт-ч электроэнергии, полное использование выбросов CO2 для выращивания водорослей позволит произвести жидкие энергоносители суммарной энергетической ценностью от 8 до 11,4 млрд. кВт-ч/год.
