24.12.2013

Химики преобразовали растение в нефть за несколько минут

В Тихоокеанской национальной северо-западной лаборатории Министерства энергетики США создан непрерывный и весьма быстрый процесс превращения водорослей в нефть в химическом реакторе: то, что в природе занимает миллионы лет, в лаборатории заканчивается за десятки минут. Отчёт об исследовании опубликован в журнале Algal Research.

"Цена — серьёзное препятствие на пути получения жидкого топлива из водорослей, — говорит Дуглас Эллиот, возглавляющий проект. — Мы полагаем, что наша технология сделает такое топливо куда более экономичным".

Мир потребляет 4,8 трлн л жидкого топлива в год, а нынешние жалкие десятки миллиардов литров биотоплива получаются из высших растений, выращиваемых на десятках миллионов гектаров. Причем один гектар в среднем даёт менее кубометра биотоплива — столько же, сколько нефть стоимостью порядка тысячи долларов. Пищевые сельхозкультуры выращивать экономически рациональнее, да и недоедания в третьем мире, где значительная часть этого биотоплива производится, всё же будет поменьше.

Есть вариант: заменить высшие растения микроводорослями, которые можно быстро выращивать на пресных сточных водах больших городов (и тогда не надо вносить удобрения и посматривать в небо, опасаясь непогоды) или на морской воде, и тогда производство можно вынести в жаркие пустыни, где с солнечным светом полный порядок.

Но какой бы путь вы ни выбрали, получить удаётся только исходное сырьё для топлива — до состояния биодизеля водоросли надо доводить с помощью переэтерификации. Кроме того, перед этим водоросли надо извлечь из их естественной водной среды и долго сушить, что не удешевляет конечный продукт.

Однако дизелем человеческие нужды не исчерпываются: мы жить не можем без керосина и бензина, но приличных технологий их получения из водорослей пока нет, да и переэтерификация на дизтопливо требует метанола, а его делают из природного газа. Наконец, в северных странах биодизель зимой просто замёрзнет, то есть в него придётся что-то добавлять — скажем, обычный дизель.

Группа Эллиота полагает, что нашла решение. В её химреакторе водоросли отправляются не на дизельную тропу, а по старому природному пути — из биомассы в нефть. Только путь этот занимает намного меньше времени: в реактор впрыскивают горячую воду под давлением 20,7 МПа и температуре 350 °С. Всё это резко ускоряет процесс, поэтому менее чем за час водоросли из него выходят в виде нефти, и в небольшой степени — биогаза, из которого можно получать метан (или имея тепло для подогрева самой установки).

Причём водоросли не приходится предварительно сушить: в исходном сырье может быть 80–90% воды по массе. Процесс из трудоёмкого дела (выращивание — сушка — заготовка — внесение добавок) превращается в конвейер: выращивание — прямое сливание водорослей в реактор — нефть на выходе.

Итоговый продукт — весьма лёгкая нефть без примесей, которая легко и просто перерабатывается на существующих НПЗ без перестройки технологического цикла, без внесения добавок и прочих телодвижений. Да и двигатели машин под него адаптировать не надо. Опять же за счёт большой пропускной способности реактора в единицу времени стоимость "переделки" водорослей в нефть сами разработчики техпроцесса оценивают как "радикально более низкую", чем в биодизельном варианте.

"Отсутствие нужды в сушке водорослей — большой плюс, это сильно снижает издержки, — уверен Дуглас Эллиот. — Отсюда и сторонние бонусы: после извлечения сырья из воды последнюю и питательные вещества можно отправить обратно в ёмкости с водорослями, дополнительно снижая стоимость".

Пока авторы технологии работают лишь с небольшим экспериментальным реактором ёмкостью в 1,5 л водорослевой суспензии, но, по их словам, его можно легко масштабировать, и при этом благодаря большому объёму у него будут гораздо меньшие тепловые потери через стенки, что даст значительную экономию на масштабе.

Внедрение разработки уже началось: частная компания Genifuel Corp. лицензирует сейчас технологию для получения нефти из водорослей.

Источники:

1. www.delfi.lv