再生可能エネルギーの世界的な需要が激化するにつれて、藻類ベースのバイオ燃料発電所は、炭素の負の潜在能力と高い生産性を兼ね備えたコンベリングソリューションとして新興しています。 食品作物から派生する従来の第一世代のバイオ燃料とは異なり、藻類は、生存可能な土地や淡水のための農業と競争しない飼料を提供します。 これらの成長する微生物は、大量の植物、燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料、バイオ燃料

アルゲールベースのバイオ燃料は何ですか?

藻類ベースのバイオ燃料は、マイクロ藻類またはマクロ藻類(海藻)のバイオマスから得られる液体または気体燃料です。 マイクロ藻類 - 単一細胞の光合成生物 - それらの高い脂質含有量のために特に有望であり、それは最適な条件下でそれらの乾燥体重の50%を超えることができます。 変換プロセスは、通常、藻類から抽出油を含み、そしてその後、トランスエステル(消化)またはバイオガス(消化)を介してそれらに精錬する。

藻類バイオ燃料の種類

  • バイオディーゼル:]]は、藻脂質を透過させることで生成されます。 結果の燃料は、石油ディーゼルと混合するか、またはエンジンを改造して使用することができます。
  • バイオエタノール:]] 藻炭水化物(澱粉、セルロース)の発酵は、ガソリンと混合することができるエタノールを収穫します。
  • バイオガス:] 全藻類バイオマスの嫌気性消化は、エネルギーのために焼くか、再生可能エネルギーの天然ガスにアップグレードすることができるメタンが豊富なバイオガスを発生させます。
  • グリーンディーゼルと[バイオジェット燃料:藻油から処理されたエステルおよび脂肪酸(HEFA)は、ディーゼルおよびジェット燃料のドロップイン交換を生成することができます。

藻類は、開池、閉塞式フォトビオラクタ、ハイブリッドシステムで栽培できるため、作物系がマッチングできない柔軟性を提供します。また、藻類は直接油を分泌し、収穫の簡素化、加工コストの削減に専念することができます。

藻発電所の利点

Algae ベースの発電所は、複数の環境および経済上の懸念を同時に押すと、メリットのスイートを提供しています。次のサブセクションでは、最も説得力のある利点を詳しく説明します。

サステナビリティと土地利用

伝統的なバイオ燃料作物 - トウモロコシ、大豆、パーム - 発酵農地の大きな魅力を享受し、食対燃料の競合を上げ、そして森林伐採を運転します。 対照的に、砂漠、沿岸地域、さらには産業廃棄物の土地を含む非生存土地で栽培することができます。 彼らはまた、塩水、水、または排水で成長し、水需要を大幅に削減します。 藻類は、100万エーカーの倍以上のバイオガスを生産することができます。

エーカーごとの高い収穫

によると、 U.S. エネルギー省], マイクロ藻は、約50ガロンとパーム油のためのエーカー当たり600ガロンと比較して、年間平均4,000ガロンの間で収量することができます. この高生産性は、比較的小さな土地の足跡は、国の燃料需要の重要な分量を満たすことができることを意味します.

カーボン・キャプチャと活用

Algaeは、光合成中に二酸化炭素(CO2)を吸収する光合成生物です。 発電所、セメント工場、または鋼工場などの産業エミッタと統合すると、藻の栽培は、二酸化炭素をバイオマスに変換し、二酸化炭素を炭素回収システムとして作用することができます。 これは、クローズドループアプローチを作成します。バイオ燃料が燃焼したときに放出されるCO2は、成長中に捕獲されたCO2にほぼ同じであり、ほぼ-カーボン・ニュートラルまたは炭素-エネルギー燃料--CO2を排出するCO2を排出量を削減します。 [F]

製品の多様性

藻類バイオマスは燃料に限られません。油抽出後、残りのタンパク質が豊富な残留物は、動物飼料、肥料、またはバイオプラスチックおよび生化学品の飼料として使用することができます。この多産バイオリファインモデルは、複数の収益ストリームを生成することによって藻類栽培の経済性を向上させる。

排水処理のシナジー

自治体および農業廃棄物水に存在する窒素およびリンスにアルガエが繁栄します。 栄養素が豊富な水で藻を栽培することは、同時に燃料のためのバイオマスを生成しながら、水(汚染物質を除去する)を処理します。 環境の修復とエネルギー生産のためのウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィンウィン。 パイロットプロジェクト 国家再生可能エネルギー研究所(NREL)は、水中システムに統合された90%以上の栄養素を実証しました。

チャレンジと今後の展望

明確な利点にもかかわらず、藻類ベースのバイオ燃料発電所の大規模な商用化が遅くなっています。 業界はまだ、高資本と操業コスト、栽培と収穫の技術的なボトルネック、および強力な統合システムの必要性で悲しみを抱き、。 次のサブセクションは、主要な障害物とそれらを克服するための研究努力を分解します。

経済ハルドレス

アルガエバイオ燃料を生産するコストは、石油ディーゼルまたはさらにはクロップベースのバイオディーゼルよりも大幅に高いままです。 国際エネルギー機関(IEA)から推定されると、現在の生産コストは、石油価格が低いときに石油ディーゼルのためのガロンあたり$ 4から$ 8から$ 8の範囲の範囲、に比べ、$ 2から3の範囲で、より低いです。 主なコストドライバーは次のとおりです。

  • ]栄養素のコスト:[]] Algaeは、窒素とリン肥料を必要とし、操業費用の大部分を占めています。
  • ] 収穫と脱水:[ 藻細胞を水から分離する。それは、培養量の99%を構成することができる - エネルギー集中力と高価である。
  • 抽出と変換:[]]慣習的な溶剤ベースの抽出方法は、高エネルギー入力を必要とし、廃棄物の流れを生成します。

コストダウン戦略

研究者は、コストを削減するために、いくつかのパスを探索しています。 排水または排ガスを栄養素として使用し、CO2のソースは、大幅に入力コストを削減することができます。 膜ろ過および凝集技術がより効率的な排水をしています。 さらに、エンジニアリング藻からの直接オイルの分泌物 - 機械抽出の必要性を排除する - ラボの緊張で実証され、より安価なバイオ燃料への有望なルートを提供しています。

栽培における技術課題

藻類栽培は、一貫した高密度成長年〜ラウンドを達成しなければなりません。安価で開花しながら、池は、他の微生物、温度変動、蒸発損失による汚染に脆弱です。光バイオオラクタ(PBR)は、より優れた制御とより高い収量を提供し、大規模なプロジェクトのために禁止することができる資本コストを運びます。

遺伝子工学による緊張改善

遺伝工学は、現代の藻類の研究の角質です。科学者たちは、脂質蓄積を増加させ、光合成の効率を高め、害虫や塩分の抵抗を合わせるために代謝経路を変更しています。例えば、合成生物学会社合成ゲノム(Craig Venterによって共同創設)は、]Nannochloropsisの緊張を増加させました。これらは、このような生態学的改善よりも40%以上を生体化する可能性があります。

環境配慮

藻類バイオ燃料は、明確な環境上の利益を提供しながら、それらは潜在的な負の影響を受けない。 大規模な栽培は、重要な水の使用(海水や排水、オープンポンドの蒸発損失が実質的である)を必要とする可能性があります。 また、肥料が不十分に使用されている場合、操業オフは、近くの水体に排便を引き起こす可能性があります。 しかし、これらのリスクは、慎重に座って緩和することができ、閉ループ水、および廃棄物の流から回復された栄養素を使用して、廃棄物を使用することができます。

藻類バイオ燃料の炭素バランスは、処理で使用されるエネルギー源に大きく依存します。ポンプ、遠心分離機、バイオリアクターの電力が化石燃料から来ると、純炭素削減が減少します。再生可能エネルギー発電(ソーラー、風)またはバイオガスからのコジェネレーションで藻類の生産施設を統合することで、温室効果ガス効果を最大限に高めることができます。 環境科学& LT:エネルギーを削減する] およびバイオガス排出量を削減するエネルギーを削減する。 [Folar:80%] が、バイオガス排出量を削減するエネルギーを削減する。

イノベーションと研究の方向性

いくつかの新興技術は、藻類ベースの発電所の展開を加速することを約束します。

  • バイオ燃料合成::いくつかの藻類種は、エネルギー - 集中的な収穫と抽出ステップを迂回し、直接成長媒体にエタノールまたは炭化水素を排泄するように設計されている。
  • 統合型バイオリファインシステム:[ 太陽エネルギーの水ポンプ、残留バイオマスの嫌気消化、および栄養素のリサイクルと藻類の栽培を組み合わせることで、自己持続的なマイクログリドを作成することができます。
  • [藻類細菌コンソーシアム:[]特定の細菌と藻類を共同栽培することで、有ゾナ大学の最近の研究で実証されているように、脂質産物、凝集、病原体に対する抵抗を高めることができます。
  • []オフショアマクロ藻類農場:[オープンオーシャン環境で海藻を育てるのは、土地の競合を完全に回避します。 サルガムや他の茶色の海藻は、メキシコ湾と北海で実行される初期のパイロットプロジェクトで、バイオ燃料に収穫および処理することができます。

コンテンツ

Algae ベースのバイオ燃料発電所は、遠くのファンタシーではありません。, すでにカリフォルニアからイスラエルに拠点を置く実証スケールで運転しています。. 基礎科学は、音です。: 藻類の捕獲 CO2, エネルギー密度の油を生成し、食品の供給や新鮮な水に負担をかけずに栽培することができます。. 残りの障壁は、経済とエンジニアリングのものです。. 緊張改善の研究として、, 収穫効率, 統合システム設計は、コストを削減する可能性が高まります, 藻類は、エネルギー供給源は、次のエネルギー供給源を加速することができます。, カーボン& 燃料は、これらのエネルギーを促進します。 10 燃料は、これらのエネルギーを促進します。, 燃料は、 燃料を、 燃料を促進します。.