Водорослевая симфония

Любое озерцо могло бы стать источником биотоплива.
Фото автора

Именно на биофаке Аликантского университета нашли средство, которое вскоре должно решить проблему применения биотоплива в испанских автомашинах. Подобный вопрос возник в связи с принятым не так давно решением испанского правительства об обязательном примешивании с 2009 года биотоплива к бензину на местных бензоколонках. Ведь на сегодня именно испанцы стали крупнейшими производителями этанола в Европе. Аликантские же биологи сделали открытие, которое позволит производить биотопливо при минимальных затратах в изобилии. Сырьем для него послужат┘ водоросли. Испанские ученые после долгих экспериментов нашли один из видов микроводорослей, которые способны при определенных условиях гораздо быстрее размножаться, чем другие биологические собратья. Исследователям удалось резко ускорить рост водорослей с помощью дополнительного освещения, поддержания постоянной температуры и добавления двуокиси углерода. Если в открытом море в естественной обстановке на каждый кубометр воды приходится до 300 экземпляров водорослей, каждая из которых наполовину состоит из жира, то исследователи получили 200 млн. экземпляров на тот же кубометр воды. Микроводоросли растут в пластиковом цилиндре диаметром в 70 см и длиной в 3 м. Это и есть водорослевая ферма. Водоросли размножаются делением. Они делятся каждые 12 часов, и постепенно вода в цилиндре превращается в зеленую плотную массу. Один раз в день содержимое цилиндра подвергается центрифугированию. Остаток представляет собой практически стопроцентное биотопливо. Насыщенная жирами часть этой массы преобразуется в биодизель, а углеводороды – в этанол. Один килограмм пасты из водорослей имеет энергетическую ценность в 5700 килокалорий. В сосуде объемом всего в 2 куб. м можно получить 6 кг биомассы. Причем затраты энергии на ее получение значительно меньше, чем при выращивании сои или подсолнечника, а конечный результат намного выше. Испанская фирма Bio-Fuel-Systems (BFS) планирует не только изготовлять из водорослей горючее, но и снижать уровень двуокиси углерода, который образуется при производстве электроэнергии с использованием органических видов топлива. В 2008 году запланировано строительство подобной установки в районе города Аликанте. Планируется выбросы СО2 и угарный газ направлять в так называемые биореакторы, наполненные водорослями. Эти газы действуют на водоросли как удобрения, способствуя их ускоренному размножению.

Подобные проекты по использованию водорослей имеются не только в Испании, но и в США, Португалии и Голландии. В Германии изучением водорослей под углом зрения их использования в качестве топлива и борьбы с двуокисью углерода занимается НИИ Rehbruckener Institut fur Getreideverarbeitung и баварская фирма Schmack Biogas AG. Баварцам удалось разработать замкнутый цикл превращения СО2, выделяемого из биомассы (там содержится до 40% двуокиси углерода), с помощью фотосинтеза в биомассу водорослей, которая затем снова используется для производства биогаза. В свою очередь, этот биогаз после отделения СО2 состоит в основном из метана и может закачиваться в газопроводы, снабжающие природным газом домашние хозяйства, или использоваться при производстве электроэнергии.

Какой же вид водорослей лучше всего подходит для энергетических целей? Исследования в Регенсбургском университете показали, что одним из таких видов является Chlorella, которая способна отфильтровывать до 50% СО2. Однако фотосинтез происходит только при постоянном освещении. Поэтому реальнее говорить о 20% СО2, удаленного из выбросов с помощью водорослей. Пока направление исследований состоит в использовании выбросов вредных веществ тепловыми электростанциями для удаления из них с помощью водорослей СО2 и угарного газа. Средней величины ТЭЦ могла бы в год производить до 20 тыс. тонн водорослей.

Другое направление исследований возможностей применения водорослей избрали ученые Бохумского университета в Германии и их коллеги из института Venter в Роквилле штата Мэриленд (США). Они решили с помощью одноклеточных водорослей получить водород, чтобы затем использовать его в качестве энергоносителя в электростанциях, автомашинах и электроприборах. Федеральное министерство исследований уже инвестировало в эту и другие подобные программы около 2 млн. евро. А Министерство энергетики США посчитало данный проект настолько перспективным, что выделило его инициатору Гамильтону Смиту, лауреату Нобелевской премии в области медицины 1978 года, 2 млн. долларов на исследовательские цели. Американец экспериментирует с генами живых организмов, которые он намерен клонировать и собрать в своего рода геном.