Από όλες τις επιλογές καθαρής ενέργειας που αναπτύσσονται, είναι το βιοκαύσιμο με βάση τα φύκια που μοιάζει περισσότερο με τη σύνθεση του αργού πετρελαίου που αντλείται από κάτω από τη θάλασσα. Πολλά από αυτά που γνωρίζουμε ως πετρέλαιο ήταν, τελικά, σχηματιζόμενα από αυτούς τους πολύ μικροοργανισμούς, μέσω μιας φυσικής μετατροπής που διευκολύνει τη θερμότητα και η οποία εξελίχθηκε εδώ και εκατομμύρια χρόνια.
Τώρα, οι ερευνητές στο Εθνικό Εργαστήριο Βορειοδυτικού Ειρηνικού του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ στο Richland της Ουάσιγκτον έχουν ανακαλύψει έναν τρόπο όχι μόνο να αναπαράγουν αλλά να επιταχύνουν αυτή τη διαδικασία "μαγειρέματος" μέχρι το σημείο που μπορεί να μετατραπεί σε ένα μικρό μείγμα αλγών και νερού ένα είδος αργού πετρελαίου σε λιγότερο από μία ώρα. Εκτός από το γεγονός ότι μπορεί εύκολα να εξευγενιστεί σε καύσιμα αέρια όπως καύσιμα αεριωθούμενα, βενζίνη ή πετρέλαιο ντίζελ, η ιδιόκτητη τεχνολογία παράγει επίσης ως υποπροϊόν χημικά στοιχεία και ορυκτά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ηλεκτρισμού, φυσικού αερίου και ακόμη και λίπασμα ίσως ακόμη περισσότερα φύκια. Θα μπορούσε επίσης να συμβάλει στην προώθηση των φυκιών ως βιώσιμης εναλλακτικής λύσης. μια ανάλυση έχει δείξει ότι η εφαρμογή αυτής της τεχνικής σε ευρύτερη κλίμακα μπορεί να επιτρέψει στις εταιρείες να πωλούν βιοκαύσιμα στο εμπόριο για τόσο χαμηλά όσο δύο δολάρια ένα γαλόνι.
"Όταν καταλήγουμε σε αυτό, οι Αμερικανοί δεν είναι όπως οι Ευρωπαίοι που τείνουν να ενδιαφέρονται περισσότερο για τη μείωση του αποτυπώματος τους άνθρακα", λέει ο επικεφαλής ερευνητής Douglas C. Elliott, ο οποίος έχει ερευνήσει εναλλακτικά καύσιμα για 40 χρόνια. "Η κινητήρια δύναμη για την υιοθέτηση οποιουδήποτε είδους καυσίμου είναι τελικά αν είναι τόσο φθηνή όσο η βενζίνη που χρησιμοποιούμε τώρα".
Οι επιστήμονες έχουν από καιρό ενδιαφερθεί από τον κατάλογο πλυντηρίων των εγγενών πλεονεκτημάτων τα άλγη μπορεί να υπερηφανεύεται για άλλες πηγές ενέργειας. Για παράδειγμα, το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ εκτιμά ότι η κλιμάκωση της παραγωγής καυσίμων των φυκιών για την κάλυψη της καθημερινής κατανάλωσης πετρελαίου της χώρας θα απαιτούσε περίπου 15.000 τετραγωνικά μίλια γης, περίπου το μέγεθος ενός μικρού κράτους όπως το Μέριλαντ. Συγκριτικά, η αντικατάσταση μόνο της προσφοράς ντίζελ που παράγεται με βιοντίζελ από σόγια θα απαιτούσε να τεθεί κατά μέρος η μισή μάζα της γης του έθνους.
Εκτός από τις δυνατότητες πολύ μεγαλύτερων αποδόσεων, τα καύσιμα των φυκιών είναι ακόμα καθαρότερα από το πετρέλαιο, καθώς τα θαλάσσια φυτά καταβροχθίζουν το διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Από γεωγραφική άποψη, τα φύκια ανθίζουν σε ένα ευρύ φάσμα οικοτόπων, από τις ωκεάνιες περιοχές έως το περιβάλλον των λυμάτων. Δεν είναι επικίνδυνο όπως το πυρηνικό καύσιμο και είναι βιοαποικοδομήσιμο, σε αντίθεση με τους ηλιακούς συλλέκτες και άλλες μηχανικές παρεμβάσεις. Επίσης, δεν ανταγωνίζεται την προμήθεια τροφίμων και, πάλι, είναι αρκετά παρόμοια με τη βενζίνη, ώστε να μπορεί να εξευγενιστεί με τον ίδιο τρόπο χρησιμοποιώντας τις υπάρχουσες εγκαταστάσεις.
"Η αιθανόλη από το καλαμπόκι πρέπει να αναμιγνύεται με αέριο και τροποποιημένο φυτικό έλαιο για χρήση με ντίζελ", λέει η Elliott. "Αλλά αυτό που κάνουμε εδώ για τη μετατροπή των φυκών είναι περισσότερο μια άμεση διαδρομή που δεν χρειάζεται ιδιαίτερο χειρισμό ή ανάμειξη. "
Ή, όπως λέει ο ερευνητής φυκών Juergen Polle του Κολέγου του Μπρούκλιν: "Δεν μπορούμε να πετάξουμε αεροπλάνα με αιθανόλη, χρειαζόμαστε πετρέλαιο", λέει η CBS News .
Όμως, ενώ η υποδομή για την παραγωγή αιθανόλης με βάση το καλαμπόκι έχει επεκταθεί στο βαθμό που τα περισσότερα αυτοκίνητα που κυκλοφορούν στο δρόμο τρέχουν σε μείγματα βενζίνης αποτελούμενα από 10 τοις εκατό βιοκαύσιμα, η συνεχής ανάπτυξη καυσίμων φυκιών έχει προχωρήσει τόσο παγετώδη από την αρχική σπίθα ενδιαφέροντος τη δεκαετία του '80. Οι εμπειρογνώμονες της βιομηχανίας αποδίδουν αυτή τη λιποθυμία στην έλλειψη μιας εφικτής μεθόδου για την παραγωγή καυσίμων φυκιών που τρέχουν μέχρι και τα 10 δολάρια το γαλόνι, σύμφωνα με μια έκθεση στους New York Times . Ωστόσο, η υπόσχεση για το πετρέλαιο από τα φύκια υπονόμευε αρκετά ώστε το ExxonMobil, το 2009, συγκέντρωσε την εμπειρία του παγκοσμίως γνωστού εργαστηρίου συνθετικής γονιδιωματικής του Craig Venter για να κατασκευάσει μια γενετική ποικιλία πλούσιων σε λιπίδια φυκών ως μέσο αντιστάθμισης της δαπάνης για καλλιέργεια και την επεξεργασία της ουσίας σε εμπορικά ελκυστικό πόρο. Ωστόσο, παρά την επένδυση 600 εκατομμυρίων δολαρίων σε μια πολύ φιλόδοξη προσπάθεια, το έργο αντιμετώπισε "τεχνικούς περιορισμούς", αναγκάζοντας την εταιρεία να παραδεχτεί νωρίτερα αυτό το έτος ότι τα καύσιμα των φυκιών είναι "πιθανώς περισσότερο" από 25 χρόνια μακριά από το να γίνουν κύριες.
Το υδροθερμικό σύστημα υγροποίησης που ανέπτυξε η ομάδα της Elliott δεν είναι κάτι καινούργιο. Στην πραγματικότητα, οι επιστήμονες μπήκαν με την τεχνολογία μέσα σε μια ενεργειακή κρίση κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1970 ως έναν τρόπο αεριοποίησης διαφόρων μορφών βιομάζας όπως το ξύλο, ενδεχομένως την εγκατάλειψή της μια δεκαετία αργότερα καθώς η τιμή της βενζίνης επέστρεψε σε πιο λογικά επίπεδα. Η εργαστηριακή έκδοση του PNNL είναι ωστόσο "σχετικά νεώτερη" και έχει σχεδιαστεί απλά για να καταδείξει πώς η αντικατάσταση των δαπανηρών πρακτικών όπως η ξήρανση των φυκιών πριν από την ανάμειξη σε χημικές ουσίες με μια βελτιωμένη προσέγγιση καθιστά όλη τη διαδικασία πολύ πιο αποδοτική σε όλες τις φάσεις. Η Elliott εξηγεί, για παράδειγμα, ότι το μεγαλύτερο μέρος των δαπανών δαπανώνται για την αύξηση των φυκών, που είτε καλλιεργούνται σε ένα σύστημα ανοιχτής λίμνης, παρόμοιο με το φυσικό περιβάλλον, είτε σε καλά ελεγχόμενες συνθήκες που βρίσκονται σε συστήματα κλειστού βρόχου. Το σύστημα ανοιχτής λίμνης δεν είναι υπερβολικά δαπανηρό για να τρέξει, αλλά τείνει να αποφέρει πιο μολυσμένες και μη χρησιμοποιήσιμες καλλιέργειες ενώ τα τεχνητά περιβάλλοντα, όπου τα φύκια εκτρέφονται μέσα σε σαφείς κλειστούς περιέκτες και τροφοδοτούνται με ζάχαρη, είναι δαπανηρά για να διατηρηθούν.
"Οι άνθρωποι έχουν αυτή την ελαφρώς ανακριβή ιδέα ότι μπορείτε να μεγαλώσετε τα φύκια οπουδήποτε και μόνο επειδή θα το βρίσκουν να μεγαλώνει σε μέρη όπως η πισίνα τους, αλλά η συγκομιδή τροπικών καυσίμων σε μαζική κλίμακα είναι πραγματικά πολύ δύσκολη", λέει ο Elliott. "Η ομορφιά του συστήματός μας είναι ότι μπορείτε να βάλετε σε κάθε είδους άλγη σε αυτό, ακόμη και μικτές στελέχη. Μπορείτε να μεγαλώσετε όσο μπορείτε, οποιοδήποτε στέλεχος, ακόμη και χαμηλότερους τύπους λιπιδίων και μπορούμε να το μετατρέψουμε σε ακατέργαστο ".
Ο ενεργειακός ρεπόρτερ του Forbes Christopher Helman έχει μια καλή περιγραφή του τρόπου με τον οποίο λειτουργεί αυτή η συγκεκριμένη τεχνική υδροθερμικής υγροποίησης:
"Ξεκινάτε με μια πηγή αλγών που αναμιγνύεται με νερό.Η ιδανική λύση είναι το 20% των φυκών κατά βάρος.Στη συνέχεια, το στέλνετε συνεχώς κάτω από ένα μακρύ σωλήνα που συγκρατεί τα φύκια σε 660 βαθμούς Fahrenheit και 3.000 psi για 30 λεπτά ενώ αναδεύεται Ο χρόνος σε αυτή τη χύτρα πίεσης διαλύει τα φύκια (ή άλλες πρώτες ύλες) και την μετατρέπει σε λάδι.Λαμβάνοντας υπόψη τα 100 κιλά τροφικής αλυσίδας, το σύστημα θα αποφέρει 53 λίβρες βιολογικού πετρελαίου σύμφωνα με τις μελέτες PNNL. Το έλαιο είναι χημικά πολύ παρόμοιο με το ελαφρύ, γλυκό αργό, με ένα σύνθετο μίγμα ελαφρών και βαριών ενώσεων, αρωματικών, φαινολικών, ετεροκυκλικών και αλκανίων στην περιοχή C15 έως C22. "
Λειτουργώντας αυτό που είναι κατ 'ουσίαν μια κουζινέτα υψηλής πίεσης σε μια τόσο σταθερή υψηλή θερμοκρασία και άγχος απαιτεί μια δίκαιη ποσότητα ενέργειας, αν και η Elliott επισημαίνει ότι έχτισε το σύστημά της με χαρακτηριστικά ανάκτησης θερμότητας για να μεγιστοποιήσει τη θερμότητα γυμνάζοντάς την πίσω στη διαδικασία, γεγονός που θα έχει ως αποτέλεσμα ένα συνολικό καθαρό ενεργειακό κέρδος. Ως επακόλουθο, η επακόλουθη χημική αντίδραση αφήνει πίσω από μια λιωμένη ένωση, όπως το υδρογόνο, το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον σχηματισμό φυσικού αερίου, ενώ εναπομείναντα ορυκτά όπως το άζωτο, ο φώσφορος και το κάλιο λειτουργούν επίσης ως λίπασμα.
"Είναι ένας τρόπος να μιμηθούμε τι συμβαίνει φυσικά σε μια αδιαφανή χρονική περίοδο", προσθέτει. «Το κάνουμε απλά πολύ, πολύ γρηγορότερα».
Η ομάδα της Elliott έχει παραχωρήσει άδεια στην τεχνολογία της Genifuel Corporation, η οποία έχει την έδρα της στη Γιούτα, η οποία ελπίζει να αξιοποιήσει την έρευνα και τελικά να την υλοποιήσει σε ένα μεγαλύτερο εμπορικό πλαίσιο. Προτείνει ότι η τεχνολογία θα πρέπει να κλιμακωθεί για να μετατραπεί περίπου 608 μετρικοί τόνοι ξηρών φυκιών σε ακατέργαστο ημερησίως για να είναι οικονομικά βιώσιμη.
"Είναι μια τεράστια πρόκληση να φτιάξουμε ένα βιοκαύσιμο το οποίο να είναι ανταγωνιστικό από άποψη κόστους με τα καθιερωμένα καύσιμα με βάση το πετρέλαιο", δήλωσε ο Πρόεδρος της Genifuel, James Oyler, σε δήλωσή του. "Αυτό είναι ένα τεράστιο βήμα προς τη σωστή κατεύθυνση."
