Очистные Альфа

22.12.2014

Топливо из стока

Топливо из стока Американские ученые, работающие в рамках проекта OMEGA, смогли наладить массовое культивирование водорослей на сточных водах для получения из них биотоплива. По словам одного из участников, это весьма напоминает "неолитическую революцию" в энергетической сфере: от "охоты и собирательства" энергоресурсов люди постепенно переходят к их выращиванию. Как не хотели бы "зеленые" заменить нефть на биотопливо, пока что эта идея представляется абсолютно нецелесообразной с экономической точки зрения. Приведу простой пример — основными растениями, из которых нынче получают биодизель, рапс и соя, дают в год свыше 20 млрд литров этого топлива. Но во что это оборачивается для сельского хозяйства? В колоссальные потери посевных площадей под растения, дающие продукты питания. Так, по данным на 2010 год, площадь, отданная под "биодизельный" рапс уже составила 15 млн гектар. А ведь это — самая эффективная топливная культура, если бы весь биодизель мира делался из сои, из продовольственного оборота пришлось бы вывести 40 млн га земель. При этом нельзя сказать, что все эти жертвы сильно помогли биотопливу заменить нефть. Согласно расчетам на тот же 2010 год, весь мир "сжег" тогда около 4,8 трлн литров "черного золота", то есть в четверть тысячи раз больше, чем было произведено биодизеля. Легко подсчитать, что предполагаемая замена даже 40% нефти на такое биотопливо привело бы к изъятию из производства продовольствия миллионы даже не гектар, а квадратных километров посевных площадей. И это с учетом надвигающегося продовольственного кризиса! Так что пока переход на биотопливо сдерживает одно простое правило, которое можно сформулировать так: "или еда — или горючее". Неудивительно, что из этой пары человечество всетаки выбирает первое. Правда, согласно некоторым данным, сахарный тростник является еще более эффективным производителем "зеленого" горючего, нежели рапс, однако беда в том, что природная зона, где он может нормально произрастать, весьма и весьма невелика. Впрочем, утверждают специалисты из Исследовательского центре Эймса (Калифорния, США), альтернатива всетаки есть. И это — микроводоросли (среди которых наиболее популярна известная всем одноклеточная частности хлорелла), многочисленная группа одноклеточных, которые отличаются от высших растений не только сверхбыстрым размножением, но и тем, что в их клетках содержится до 70% натуральных масел. Вот из нихто при помощи переэтерификации можно без проблем получить желанный биодизель, а отжим спокойно скормить скоту (поскольку он весьма богат белком). И, что самое интересное, топливо из хлореллы получается довольно качественное — трактора, по крайней мере, работают на нем вполне нормально. Ученые утверждают, что если у высших наземных растений продуктивность по маслу, то есть исходному сырью для биодизеля, редко превышает 1 000 л/га, то микроводоросли дадут тех же масел в объеме от 18 700 до 95 000 литров с гектара водной поверхности. Кстати, выгода еще вот в чем — ведь хлорелле для роста нужна вода, а не почва. А это гарантированно исключает конкуренцию с "продовольственными" культурами за посевные площади — ведь в водето их не выращивают. Впрочем, и эти водные гектары тоже нужно гдето добыть. Например, если в ближайшие годы в США, как это и запланировано, начнут потреблять 80 млрд литров биодизеля в год, то для его производства потребуется "засадить" водорослями площадь в 43 тыс км². Для замены же половины используемой человечеством нефти понадобится пространство в 30 раз больше. Но откуда же взять столько пресноводных водоемов — если учесть, что сейчас при бурном росте населения Земли каждый миллилитр питьевой воды на учете. Есть и еще одна проблема — все микроводоросли имеют дурную привычку заполнять собою всю открытую поверхность водоема и вызывать "цветение" воды. Последствия его катастрофичны для всех других обитателей данной акватории — клетки водорослей изымают из воды весь кислород и, более того, блокируют его поступление из воздуха, перехватывая ценный газ по пути. Все это порождает явление, которое в просторечии называется "замор", в результате которого все жители водоемов погибают от удушья, а на их телах развиваются анаэробные бактерии, отравляющие воду сероводородом, который в конечном счете убивает и самих виновников "замора". Тем не менее, американские биотехнологи считают, что всего этого можно будет избежать, если выращивать микроводоросли в океане. Правда, не на открытой воде (а то так и океан "заморить" недолго), а в специальных контейнерах. Специалисты, которыми руководит Джонатан Трент из Океанографического института Скриппса при Калифорнийском университете в СанДиего, разработали особые прозрачные пластиковые трубы, запаянные с двух концов. Они могут свободно плавать в океане недалеко от крупных городов, где, как считается, проживает до 40% населения мира, в шельфовых водах, крупных заливах или хотя бы за линией искусственных волноломов. Но самое интересное состоит том, что в эти трубыбиореакторы будут закачиваться пресные сточные воды, в которых и станут выращивать хлореллу. А уж с нимито никаких проблем быть не должно — по данным ООН сейчас их объем составляет 1 500 км³ в год, причём 80% этой зловонной жидкости вообще никак не очищается, а на очистку остальных 20% уходит от 2 до 3% электроэнергии, производимой в развитых странах. Хлорелла же и ее родственники могут сделать эти воды чистыми за несколько суток, удалив из них всю необходимую для жизнедеятельности водорослей органику. Как видите, этот проект сулит двойную выгоду — и чистой воды больше станет, и биотопливом можно будет запастись. Кстати, удаление уже очищенной воды должно проходить через пластиковые стенки, выполненные из полупроницаемых мембран, которые не выпускают лишь водоросли и органические молекулы, а все остальное через них свободно выходит наружу. А если такую стенку повредит шторм, то выплеснувшееся содержимое биореактора ничем не сможет повредить морским экосистемам, поскольку пресноводные водоросли просто умрут в соленой воде. Следует заметить, что сейчас такие фотобиореакторы, созданные в рамках проекта OMEGA, который курирует НАСА, уже испытываются в СанФранциско. Интересно, что на них отрабатываются и попутные технологии — например, сочетание выращивания "биодизельных" водорослей с культивированием мидий. Учеными уже создано на поверхности залива опытное "поле" для очистки сточных вод площадью в половину гектара — и результаты весьма и весьма обнадеживают. По словам Джонатана Трента, это весьма напоминает события "неолитической революции", но в энергетической сфере: от выкачивания нефти и газа, то есть "охоты и собирательства" люди смогут перейти к выращиванию жидкого топлива, причем затрат на энергоснабжение при этом станет меньше. Правда, если даже подобная технология и докажет свою рентабельность, увы, далеко не все страны смогут ей воспользоваться. Дешевый биодизель смогут получать лишь те государства, что находятся рядом с теплыми морями — США, Австралия, страны Африки и Латинской Америки, ЮгоВосточной Азии и т. п. А вот России с ее замерзающими акваториями, видимо, придется искать другой путь получения биотоплива по разумным ценам  Нашим предприятием также подготовлен технологический регламент выращивания микроводорослей, содержащих повышенное количество масла (до 80%). Тестирование проводилось и на культуральных средах, содержащих  сточные воды свинокомплекса , птицефабрики и  гостинницы. Во всех трех случаях результат положительный, микроводоросли показали хорошую продуктивность