Микроорганизмы:

Пневмококк

News image

Пневмококк (Streptococcus pneumoniae) (син.: Вейксельбаума диплококк, Френкеля диплококк, Diplococcus pneumoniae, Micr...

Термофильные стрептококки

News image

К ним относятся Streptococcus thermophilus. Термофильные стрептококки по сравнению с мезофильными лучше развиваются пр...

Основы вирусологии:

Основные мероприятия в профилактике внутрибопьничных инфекций

Эффективная профилактика внутрибольничных инфекций должна учитывать решение многокомпонентной задачи, которая включает...

Основы медицинской паразитологии. Паразитология

Наука, изучающая паразитов и вызываемые ими заболевания, называется медицинской паразитологией. Организмы, живущие за ...

Исследование консервов

Бактериологическое исследование готовых консервов проводится по ГОСТ 30425—97. Консервы. Метод определения промышленно...

Авторизация





Биотопливо из водорослей

биотопливо из водорослей

Человечеству не грозит энергетический и экологический кризис, связанный с истощением запасов нефти, газа, угля и урана, если оно освоит технологии использования возобновляемых источников энергии и сможет найти оптимальное сочетание применения возобновляемых и не возобновляемых ресурсов.


В связи с истощением запасов нефти и глобальным изменением климата на планете, создание новых возобновляемых и не выделяющих углекислый газ источников энергии – одна из самых важных задач наших дней.


Новая отрасль современной энергетики и научная дисциплина, объединяющая решение проблем получения топлива из биомассы и охраны окружающей среды, получила название «биоэнергетика». Это фундаментальное и прикладное направление, возникшее на границе современных биотехнологий, химической технологии и энергетики, изучающее пути биологической конверсии солнечной энергии в топливо и биомассу, а также биологическую трансформацию последней в топливо и, в конечном итоге, в энергию.


Потенциал биомассы, пригодной для энергетического использования, в большинстве стран достаточно велик, и его эффективному использованию уделяется значительное внимание.


В последнее время разгорелись жаркие дебаты в связи с использованием в целях выработки энергии высокоэнергетических пищевых культур (рапс, масличная пальма, соя, подсолнечник, горчица и др.), применяемых для производства дизельного биотоплива. Дизельное топливо может быть получено из любого маслосодержащего растения. Как правило, эффективные продуценты масел – это представители тропической и субтропической флоры, но и в умеренном климате произрастают культурные технические и пищевые растения, чьи семена содержат значительные количества масел.


Продуцентами масел могут быть не только наземные, но и водные растения. Испанская компания «Bio Fuel Systems» представила технологию производства биодизеля, где сырьем являются водоросли, искусственно выращиваемые в любых водоемах. Культивирование микроводорослей может внести значительный вклад в энергообеспечение завтрашнего дня и ограничить использование масличных культур пищевого назначения.


Ученые из Института Биоинженерии (Institute of Life Science Engineering) Технологического Института города Карлсруэ в Германии (KIT – Karlsruhe Institute of Technology) для получения энергии из микроводорослей создают закрытые фотобиореакторы и применяют новые методы дезинтеграции клеток.

Одноклеточные зеленые водоросли образуют богатую энергией растительную биомассу. Эта биомасса может быть потенциальным источником и активной субстанцией (биологической добавкой) для производства дизельного биотоплива. В процессе роста водоросли поглощают углекислый газ, который впоследствии снова поступает в окружающую среду при их использовании для получения энергии. Выработка энергии с помощью водорослей основана на эффекте нейтрализации углекислого газа, что в корне отличает этот способ от существующих традиционных методов, сопровождающихся лишь загрязнением окружающей среды этим газом.


Помимо создания замкнутого цикла, в котором происходит как выработка, так и поглощение углекислого газа, водоросли имеют ряд других преимуществ. Так, например, они дают в 40 раз больше топлива, чем пальмовое масло, а их урожайность выше урожайности любой зерновой культуры в 100 раз. «По сравнению с наземными растениями водоросли производят в 5 раз больше биомассы на гектар и содержат 30-40% масла, пригодного для получения энергии», – говорит профессор Клеменс Постен (Clemens Posten), руководитель данного направления исследований в KIT Institute of Life Science Engineering.

Кроме того, водоросли для роста и синтеза биомассы могут использовать углекислый газ промышленного происхождения. Поскольку данные процессы протекают более интенсивно при повышенных концентрациях углекислоты в среде, это открывает перспективу для улучшения экологической ситуации в мире.


В настоящее время водоросли культивируют в открытых водоемах южных стран, но их продуктивность относительно невелика. Эти открытые системы – опытная база для новой технологии. Водоросли можно искусственно выращивать в любых водоемах, в том числе и в засушливых климатических зонах, непригодных для земледелия. Однако для этого требуются закрытые системы.


«В плане механизма процесса наш подход полностью отличается от протекающего в природе, поскольку он осуществляется в закрытых фотобиореакторах», – поясняет ученый, – «наши растения превращают солнечную энергию в биомассу, чья продуктивность в 5 раз выше, чем в открытых водоемах».


Функционирование водорослевого биореактора основано на работе вертикально расположенных фотопластин. «Каждая клетка водоросли улавливает всего лишь слабый квант света, но, несмотря на это, продуктивность системы очень высока», – подчеркивает Постен. Большинство водорослей потребляет не более 10% поступающей к ним солнечной энергии. Остальная ее часть не используется и рассеивается. Современные технические средства позволят найти более эффективные способы использования солнечного света, считает исследователь.


В связи с теоретическими и практическими достижениями культивирование водорослей становится возможным не только в странах с повышенным уровнем солнечного излучения. Альголог (специалист по изучению водорослей) отмечает, что Сахара получает в 2 раза больше солнечной энергии по сравнению с Центральной Европой. Но в условиях этой пустыни придется охлаждать реактор из-за высокой температуры окружающей среды, что является лимитирующим фактором роста водорослей.


Другие преимущества закрытой системы – экономия воды и удобрений. В перспективе – использование водорослей для производства продуктов питания или химических продуктов тонкого органического синтеза, а также последующей выработки энергии из оставшейся биомассы.


В отрасли альгобиотехнологии работают две группы из KIT. Всего в мире разработка фотобиореакторов проводится в трех местах. Постен и его коллеги добились значительных успехов в биологии и технологии процесса производства энергии с использованием этих одноклеточных представителей царства растений.


В поле зрения исследователей из KIT – замкнутый цикл полного использования биомассы водорослей для получения энергии. После экстракции водорослей остается 60-70% их биомассы. Ученые планируют превращать ее в другие носители энергии, такие как водород или метан, используя процесс гидротермического газообразования (газификация).




Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Микроорганизмы и человек:

Ученые сделали «перепись» микробов

Ученые провели исследование, которое касалось более детального изучении микрофлоры сельских и городских жителей. То ес...

Микробы под ногтями

Каждый человек просто обязан следить за чистотой своих рук, если он уважает себя и окружающих. Ученые американского инст...

Причина тифа

Еще одним примером инфекционного заболевания, не имеюще­го бактериальной природы, является брюшной тиф. Это заболе­ван...

Иммунитет:

Инструменты организма

Как работает вакцина? Какие изменения в организме проис­ходят после ее введения? Какова химическая природа иммунитета?...

Результат борьбы

Миллионы лет борьбы между нами и микробами дали нам сложнейшую иммунную систему. Самое главное в защите против вирусов...

Вред антител

Очень высокая специфичность антител по отношению к ан­тигенам создает некоторые неудобства в работе иммунной сис­темы....