הפוטנציאל של ימי הנחתים ביומסה כמשאבים של אנרגיה ביולוגית

בעוד הביקוש לאנרגיה גלובלית ממשיך לטפס ודאגות על שינויי האקלים מתחזקים, החיפוש אחר מקורות אנרגיה מתחדשת התרחב מעבר לפתרונות מבוססי-קרקע למשאבים העצומים, רובם ללא-החלים של הביומסה הימית – חומר אורגני שמקורו באורגניזמים בעלי-ים הזמינים בים כגון אצות, ים וספינות-ים – מייצג גבול משכנע באנרגיות ביולוגיות רבות, שלא ניתן לנתח אותו במהירות, עם חומרים כימיים בעלי יכולת גבוהה, לא-חיים, עם חומרים כימיים בעלי יכולת-חיים, אשר יכולים להתחרות באופן ישיר, עם חומרים כימיים בעלי-חיים בעלי-חיים בעלי-חיים בעלי-חיים בעלי-חיים, ולא-חיים בעלי-חיים בעלי-מעגלים, באופן ישיר, עם חומרים כימיים בעלי-מעגלים, עם חומרים כימיים בעלי-מעגלים בעלי-חיים בעלי-אווירה, ואקלים, עם חומרים כימיים בעלי-מעגלים בעלי-מעגל-חיים בעלי-חיים בעלי-חיים בעלי-אווירהחומרים, באופן ישיר, עם חומרים כימיים בעלי-מעגלים בעלי-חיים בעלי-מעגלים בעלי-חיים בעלי-חיים בעלי-אווירה, עם חומרים כימיים בעלי-אווירה, אשר יכולים, באופן ישיר, אשר יכולים להפעיל את הגדלים בעלי-חיים בעלי-אווירה, באופן ישיר

הבנת ימי הים

ביומסה ימית כוללת מגוון רחב של אורגניזמים פוטוסינתזה החיים במים מלוחים או סביבות מגרדות. שתי הקטגוריות העיקריות הן מקרולגה (נקראות בעיקר ים) ומיקרואלגה (פיזופטוקרטון מבושל) לשתי הקבוצות יש מאפיינים ביולוגיים נפרדים, דרישות ופוטנציאל אנרגיה.

Macroalgae

מקרולגה הם גדולים, רב-תאיים כי יכול להגיע לאורכו של עד 60 מטרים במין מסוים.הם מסווגים בדרך כלל על ידי פיגמנטציה לשלוש קבוצות: אצות חום (Phaeophyceae), אצות אדומות (Rhodophyceae), ואגדות ירוקות (Chlorophyceae) Brownlgae, כגון kelp, מבטיחות במיוחד עבור אנרגיה ביולוגית בגלל רמות גבוהות של מים או מטבוליות, לא ניתן להפחית את רמות גבוהות של מים חמים.

מיקרו-גיאגה

מיקרולגה הם מיקרוסקופיים, אורגניזמים חד-מיניים המבצעים פוטוסינתזה עם יעילות גבוהה יותר מאשר רוב צמחי הקרקע. הם יכולים לצבור כמויות משמעותיות של לימפואידים (שומן) ופחמימות, מה שהופך אותם אידיאליים להאכיל עבור ביו-מדיזל וייצור ביותנומל בדיוק.מיקרולגה יש גם שיעורי זיהום CO2 גבוהים - חלקם יכולים ללכוד עד 10-50 פעמים יותר פחמן מאשר ביו-ארציים ליחידות תעשייתיות חלשות, אם הם נמצאים כיום, כמו מיקרו-תרגול אורגניים איטי יותר, או תאים תעשייתיים, כמו מיקרו-תרגול, כמו מיקרו-תזונה, כמו תאים תעשייתיים מתקדמים, כלומר, הם מסוגלים ללכוד, כמו מיקרו-חמצני, כמו מיקרו-חמצני, כמו מיקרו-חמצני, כמו תאים גמישים, כמו תאים תעשייתיים, 000, או חומרים מזינים, הם יכולים להיות גמישים, כמו תאים גמישים, כמו מאקרו-חמצני, כמו תאים תעשייתיים, הם יכולים להיות גמישים, כמו תאים תעשייתיים, כמו מיקרו-חמצני, כמו מיקרו-חמצני, הם יכולים כיום, 000-חמצני, הם יכולים להיות גמישים, כמו גם יש כיום, 000, 000, 000, כמו גם יש כיום, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

עוד «Seaary Feedstocks

מעבר לאצה, ביומסה ימית כוללת גם עגלות, מנגורים, ומתכננים ימיים.עם זאת, משאבים אלה הם בדרך כלל פחות נחקרים עבור אנרגיה ביולוגית בגלל תשואות נמוכות או רגישות אקולוגית.מניסגר, למשל, הם מערכות אקולוגיות החוף קריטיות המספקות הגנה על הסערה ועל גידול המגוון הביולוגי; השימוש בהם כאנרגיה ראשונית יגרום נזק סביבתי בלתי מתקבל על הדעת.

היתרונות העיקריים של ימי הנחתים ביומסה עבור אנרגיה

ביומסה ימית מציעה מערך של הטבות המבדלות אותו מגידולי אנרגיה ארציים ודלקים מאובנים.יתרונות אלה מניעים השקעות ומחקר ברחבי העולם.

• (FLT:0) גידולי דגנים גבוהים וגבוהים: ccroalgae ( 1:1 מקרוטלגה) כמו kelp ענק יכול לגדול עד 0.5 מטרים ביום בתנאים אופטימליים. מיקרוג'ה יכול להכפיל את הביומסה שלהם בשעות. תשואות שנתיות עבור ביומסה ימית יכול לעלות על אלה של תירס, סוכר, או שמן - לעתים קרובות על ידי גורם של 2 או יותר.
• (FLT:0) תחרות עם ייצור מזון: FLT:1 כי ביומסה ימית מעובדת במים האוקיינוסים או על קרקע חוף לא-צפונית, היא אינה מסיטת אדמה, מים מתוקים או דשנים מיבולי מזון.זה מקטין את החששות האתיים ומסייע לשמור על ביטחון המזון העולמי.
• (FLT:0) תוכן גבוה של אנרגיה-Dense Compounds:BuildFLT) 1 מינים מיקרו-גיאגה רבים מכילים 20–50% לימפואידים על ידי משקל יבש, מתאים ביודיוזל. Macroalgae הם עשירים בסוכרים כמו אלג'נט ומנינטרול, אשר ניתן לתוסס לתוך ביו-ת'מול או מומר לתוך ביוגז.
• (FLT:0)Carbon-Neutral (או שלילי) פוטנציאל:FLT 1 Algae סופג CO2 במהלך פוטוסינתזה, וכאשר מומר לתדלקים ביולוגיים, CO2 המשוחרר הוא משוחרר באופן תיאורטי על ידי צמיחה חדשה.אם גם לוכדת פליטות CO2 תעשייתיות (למשל, מתחנות כוח), מחזור החיים יכול להפוך לפחמן-נפט.
• (FLT:0) אפשרויות של מוצרים: FLT:1 לאחר תמצית תרכובות עשירות באנרגיה, הביומסה הנותרים (residue) ניתן להשתמש כמו להאכיל בעלי חיים, דשן, ביופלסטים, או אגוזי-תזונה.זה מוסיף זרמי הכנסות ומשפר את הכלכלה הכוללת.
• (FLT:0) ,Adaptability to Marine Environments: ⁇ F1) ניתן לגדל ביומסה ימית באזורים שאינם מתאימים לחקלאות, כגון מדברי חוף, ים רדודים, או אפילו פלטפורמות offshore.זה מרחיב את אזור הייצור הפוטנציאלי ללא סטרס מערכות אקולוגיות יבשתיות.

טכנולוגיות: מאוקיינוס לאנרגיה

שינוי ביומסה ימית לאנרגיה ניתנת להשגה דורש חבילה של מסלולי המרה, כל אחד מתאים לסוג מסוים של הזנות ודלק הרצוי.ה המסלולים העיקריים כוללים תהליכים ביוכימיים, תרמוכימיים וכימיקליים.

גינויים ביוכימיים

שיטות ביוכימיות משתמשות במיקרואורגניזמים או אנזימים כדי לפרק ביומסה לדלקים.הנפוצים ביותר הם:

• (FLT:0) אנירובי העיכול: FLT:1 Wetמאקרוalgae ניתן להאכיל לתוך מציפים לייצר ביוגז (תערובת של מתאן ו CO2). ביוגז ניתן לשרוף ישירות עבור חום וכוח או משודרג ל biomethane עבור הזרקת לרשתות גז טבעי.
• (FLT:0)FLT:1 Algal פחמימות (סוכרים) ניתן לתוסס על ידי שמרים או חיידקים כדי לייצר ביונול. Macroalgae כמו kelp חום מכיל laminarin, alginate, ומניניטול, הדורשים מיקרואורגניזמים מיוחדים עבור תסיסה יעילה.
• (FLT:0) מיצוי של ביודיוזל: ⁇ F1 , Microalgae הם מקצירים, יבשים, מטופלים עם פותרים כדי לחלץ שמנים, אשר לאחר מכן מועברים ביומדיזל. הביומסה השונית (ארוחה משוחררת) ניתן לעבד עוד לתוך ביומסה או להאכיל בעלי חיים.

ההסכמה הירומית

שיטות אנדרומוזאיות משתמשות חום ולחץ כדי להיפטר הביומסה לתוך דלק נוזלי או גזי:

• (FLT:0) Hydrothermal Liquefaction (HTL): 1 Wet biomass נתון טמפרטורה גבוהה (250-375 ° C) ולחץ (5–25 MPa) לייצר ביו-קד, אשר ניתן לשדרג לדלקים טיפות. HTL מתאים היטב עבור אצות גבוהה כי זה למנוע אנרגיה-מחדש יבשה.
• (FLT:0)Pyrolysis:FLT:1hil biomass יבש מחומם בהיעדר חמצן לייצר שמן ביולוגי, סינגס, וכריזה.למרות יעיל, יבש הביומסה ימית לפני pyrolysis מוסיף עלויות אנרגיה.
• (ב) ⁇ :0) , 000 ⁇ (Biomass) מומר לתוך סינגיה (CO+H2) בטמפרטורות גבוהות, אשר ניתן להשתמש בהם כדי לייצר דלקים סינתטיים או חשמל.

ניגודיות כימית

תהליכים כימיים ישירים, כגון Transesterification (for biodiesel) או שדרוג קטליטי של קו הרוח הביולוגי, מועסקים גם. עבור ביומסה ימית, המוקד הוא לעתים קרובות על שילוב של מספר שלבים המרה כדי למקסם את ההתאוששות של האנרגיה ולצמצם את הפסולת.

יישומים נוכחיים ושימושים מתעוררים

למרות שאנרגיה ימית בקנה מידה גדול עדיין אינה מסחרית, כמה צמחי טייס וקרנות פועלים ברחבי העולם. באירופה, ה-FLT:0Seaweed עבור פרויקט Bioדלקs ProjectFLT:1 חוקרת את הטיפוח המקרו-גלגאה בים הצפוני ולאחר מכן אנאירובי (Alnaerobic) בארצות הברית, FLT:2U.S של מחלקת האנרגיה של Biosalsals Energysalsals, ו-FanaFana-Fana-Fanas, הם תמיכה בדלקים, כמו חברות דלק, וכן בדלק, כמו גם עבור חברת דלק, ו-Calgal Systems, ו-Calgal Systems.

מעבר לאנרגיה, הביומסה ימית כבר בשימוש:

• (FLT:0) להאכיל אנמיאל ותרבות Aquaculture:FreaLT:1) ארוחות אלגל לספק חלבון, אומגה 3 חומצות שומן, פיגמנטים עבור דגים, עופות, וחיות.
• (FLT:0)Fertilizers ו-Soil Conditioners:BuildFLT:1) תמציתי Seaweed מוחלים נרחב בחקלאות אורגנית כדי לשפר את מבנה הקרקע ואת התוכן התזונתי.
• (FLT:0) ביו-קומופלסטים וביו-קומוצרים: OVAFLT:1) אלג'ינאטה ופוליסקאנים אחרים יכולים להיות מעובדים לחומרי אריזה ביו-מכובדים.
• (FLT:0) Cosmetics ו Nutraceuticals:FLT ( 1 Spirulina) ו Chlorella משמשים תוספי מזון, בעוד תמצית ים מופיעים במוצרי טיפוח העור.

אתגרים גדולים ומכשולים

למרות הבטחתו, הביומסה הימית מתמודדת עם מכשולים טכניים, כלכליים וסביבתיים שיש להתגבר עליהם לפני שהיא יכולה להפוך למקור אנרגיה מרכזי.

איסוף ולוגיסטיקה

טיפוח ויבול ביומסה ימית בקנה מידה נשאר קשה.חוות מקרואלגה דורשות מטעים חזקים ותחזוקה סדירה לעמוד בסערות ובזרמים. אספקת מיקרולגה היא במיוחד אנרגיה אינטנסיבית כי התאים הם קטנים (2–20 מיקרונס) ודילול במים. Centrifugation, סינון, או floulation שיטות כל צריכת אנרגיה משמעותית, צמצום אנרגיה.

עיבוד והסכמה יעילות

טכנולוגיות המרה רבות עדיין במעבדה או בשלב הפיילוט.תוכן לחות גבוה של ביומסה ימית (80-95%) פירושו כי יבשה דורשת קלטות אנרגיה גדולות אלא אם כן נתיבי עיבוד רטובים (כמו עיכול אירובי או HTL) משמשים.בנוסף, פולישבידים מבניים במאקרוalgae (למשל, alategin) אינם מותסים בקלות על ידי מיקרואורגניזם תעשייתי, הדורשים משאיות גנטיקה או קוקטייל הנדסת אנזימים.

דאגות סביבתיות ואולוגיות

גידול ימי בקנה מידה גדול יכול להשפיע על מערכות אקולוגיות מקומיות.מבנים חקלאיים עשויים לשנות זרימת מים, תבניות של סימנט וזמינות קלה, שעלולות להשפיע על בתי גידול benthic. ספיגה תזונתית על ידי אצות עשויה ליצור אזורי מחיקה מקומיים, בעוד השימוש של דשנים או חומרי הדברה במערכות מסוימות עלול לגרום לזיהום. Wild Harvesting חייב להיות מוסדר לחלוטין כדי למנוע overexploitation של מיטות טבעיות.

אחריות כלכלית

עלות ייצור ביומסה ימית לאנרגיה נותר גבוה יותר מאשר גידולי כדור הארץ ולמעלה מדלקים מאובנים. AFLT:02022 דו"ח IEA Bio EnergyFLT:1 העריך כי העלות הנוכחית של ביומסה מיקרו-גיאה היא 500-1,500 דולר לטון יבש, בהשוואה ל- 50- 100 דולר להשקעות תירס עבור פוטו-מורקטינים, בחוות בחו"ל, ועלויות גבוהות, עדיין לא יהיו הכרחיות פחמן, או לפריסהוריטריבות, עדיין לא מספיקות, עדיין, אך הן בעלות נמוכה יותר, או לסחר, הן יכולות להיות בעלות נמוכה יותר, לעומת 50-תועלת נמוכה יותר, לעומת 50- 100 דולר, לעומת הכנסות פחמן, לעומת 50 דולר, לעומת 50 דולר, 000 דולר, 000 דולר, 000 דולר לפריסה, 000 דולר לסחר, 000 דולר לסחר, לעומת $ לפריסהוריטריבות פחמן, 000 דולר, 000 דולר, לעומת $ לסחר, לעומת $ לסחר, 000 דולר, לעומת $ לסחר, 000 דולר, 000 דולר עבור הכנסות פחמן, 000 דולר עבור הכנסות פחמן, לעומת $ עבור הכנסות פחמן, 000 דולר עבור פליטות, 000 דולר עבור הכנסות פחמן, 000 דולר עבור פליטות פחמן, 000 דולר, 000 דולר עבור פליט

קונסולות וקונסטריטים גיאוגרפיים

ביומסה ימית משתנה עם טמפרטורה, אור, וזמינות תזונתית.אזורים טרופיים עם אור שמש עקבי הם יתרון עבור מיקרו-לגה, בעוד אזורי החוף ממוזג לתמוך יערות קלפ רק בחודשים קרים יותר. , ייצור שנתי עשוי לדרוש שילוב של מינים ומיקומים, הגדלת המורכבות לוגיסטית.

השלכות סביבתיות וכלכליות

אם אתגרים אלה ניתן לטפל, ביומסה ימית יכול להציע יתרונות סביבתיים משמעותיים. הצבת דלקים מאובנים עם דלקים ביו דלקים אלגל יפחיתו את פליטות CO2 נטו, במיוחד אם הטיפוח לוכד CO2 ממקורות תעשייתיים.חוות מקרובגה יכול לשמש גם שוניות מלאכותיות, שיפור המגוון הביולוגי ולספק בתי גידול לדגים.

מבחינה כלכלית, תעשיית ביו-אנרגיה ימית בוגרת יכולה ליצור מקומות עבודה בקהילות החוף, ממאכלי החווה ועד מהנדסי ביו-מעבדים.עם זאת, עלויות ההון הראשוניות והסיכון הטכניים הגבוהים מתכוונים כי שותפויות ציבוריות פרטיות ומדיניות תומכת הן חיוניות למדינות עם קו החוף ארוך ומסורות משווה חזקות - כגון נורבגיה, סין, צ'ילה ואינדונזיה - הן צפויות להוביל בחלל זה.

מדיניות ושיקולים רגולטוריים

תמריצים ממשלתיים, מטרות אנרגיה מתחדשות והשקעה בתשתיות המחקר ישחקו תפקיד קריטי.לדוגמה, אסטרטגיית הצמיחה הכחולה של האיחוד האירופי ויוזמה הקרקע של יפן דיג כולל מימון לאנרגיה ביולוגית מבוססת אצות בארה"ב, חוק ניכוי האינפלציה מציע זיכויים מס לייצור דלק נקי שיכול להגיש בקשה לתקנות ביו-דלק ימי.

כיוונים עתידיים של Outlook ומחקר

הפוטנציאל של ביומסה ימית כמשאב ביו-אנרגיה הוא עצום, אך הבנת הפוטנציאל דורש המשך החדשנות על פני שרשרת הערך.

• (FLT:0Strain Selection and Genetic Engineering: FLT:1) פיתוח זנים אלגל שגדלים מהר יותר, מצטברים יותר שומנים או סוכרים, ומתנגדים למגיפים ומחלות.
• (FLT:0) אינטגרטיבית Biorefineries:FLT:1Building מתקנים שהופכים את כל הרכיבים של ביומסה ימית למוצרים מרובים (דלקים, מזון, כימיקלים, כוח) לשיפור הכלכלה.
• מערכות הטיפוח של יבשת:0 (Offshore Cultivation Systems:Felo:1 Engineering, ענפים שיכולים לפעול במים עמוקים של האוקיינוס, צמצום סכסוכים לשימוש בקרקע.
• (FLT:0) קרבון ללכוד ו Utilization (CCU): ההרחבה 1:1 עם גז שפעת תעשייתי כדי לשפר את התקנון CO2 וליצור אשראי פחמן.
• (FLT:0 Life Cycle Assessment and Sustainability Standards:03) 1 פיתוח מדדים חזקים כדי להבטיח כי אנרגיית הביו-אוויר ימית היא באמת בת קיימא ואינה גורמת נזק בלתי-מכוון.

כמה פרויקטים של הדגמה בקנה מידה גדול נמצאים בעיצומו.ה-FLT:0 MacroFuels ProjectFreaLT:1 (EU Horizon 2020) שואפת לייצר דלקים ביולוגיים מתקדמים מ- Seaweeds באמצעות גישה ביו-כספית מתקפלת.באסיה, ה-FLT:2Asia Biomass OfficeFLT 3 מקדם גידול במים חמים עבור אנרגיה ושיקום יעיל יותר, כמו גם פרויקטים מסחריים.

מסקנה

ביומסה ימית מייצגת גבול אנרגיה מתחדשת המציעה תשואה גבוהה, תחרות קרקע נמוכה, ונתיב נייטרליות פחמן.בעוד אתגרים טכניים וכלכליים משמעותיים נשארים - במיוחד בקציר, עיבוד ורמת קנה מידה - ההתכנסות של ההתקדמות הביו-טכנית, מדיניות תומכת, ודחיפות גוברת האקלים ממשיכה לצבור התקדמות של השקעות מקרוליגה ומיקרו-קליג'ה אינם פנטליות, אלא יכולים להשלים את העולם הימי, ולשחרר, למעבדות, למעבדות אנרגיה ימיות, למעבדות, למעבדות, ולשחרר, למעבדות, למעבדות ביולוגיות, למעבדות, למעבדות, למעבדות, למעבדות, למעבדות ביולוגיות, ולשחררות, למעבדות, למעבדות ביולוגיות, למעבדות, למעבדות ביולוגיות, למעבדות ביולוגיות, למעבדות מתפתחות.