Kaikista kehitteillä olevista puhtaan energian vaihtoehdoista leväpohjainen biopolttoaine muistuttaa läheisimmin merenpohjan alla pumppautuvan raakaöljyn koostumusta. Suuri osa öljyksi tunnetusta muodostui loppujen lopuksi näistä hyvin mikro-organismeista luonnollisella lämmöllä helpotetulla muunnoksella, joka tapahtui miljoonien vuosien aikana.
Nyt Yhdysvaltojen energiaministeriön Tyynenmeren luoteisosan kansallisen laboratorion tutkijat Washingtonissa Richlandissa ovat löytäneet tavan paitsi replikoida myös nopeuttaa tätä "keitto" -prosessia siihen pisteeseen, että pieni seos leviä ja vettä voidaan muuttaa eräänlainen raakaöljy alle tunnissa. Sen lisäksi, että patentoitu tekniikka voidaan helposti jalostaa palaviksi kaasuiksi, kuten polttoaineeksi, bensiiniksi tai dieselpolttoaineeksi, se tuottaa sivutuotteena myös kemiallisia elementtejä ja mineraaleja, joita voidaan käyttää tuottamaan sähköä, maakaasua ja jopa lannoitetta mahdollisesti kasvaakseen. vielä enemmän leviä. Se voi myös auttaa levien aloittamista toteuttamiskelpoisena vaihtoehtona; analyysi on osoittanut, että tämän tekniikan käyttöönotto laajemmassa mitassa voi antaa yrityksille mahdollisuuden myydä biopolttoaineita kaupallisesti jopa kahdella dollarilla litralta.
"Kun se tulee, amerikkalaiset eivät ole kuin eurooppalaisia, jotka yleensä välittävät enemmän hiilijalanjäljensä vähentämisestä", sanoo johtava tutkija Douglas C. Elliott, joka on tutkinut vaihtoehtoisia polttoaineita 40 vuotta. "Kaikenlaisen polttoaineen käyttöönoton moottori on viime kädessä se, onko se yhtä halpaa kuin nyt käyttämämme bensiini."
Tutkijoita on jo pitkään kiehtonut pesulaluettelo luontaisista eduista, joista levät ylittävät muita energialähteitä. Esimerkiksi Yhdysvaltain energiaministeriö arvioi, että leväpolttoaineen tuotannon lisääminen maan päivittäiseen öljynkulutukseen vastaisi noin 15 000 neliökilometriä maata, suunnilleen pienen valtion, kuten Marylandin, kokoista. Vertailun vuoksi pelkästään tuotetun dieselin tarjonnan korvaaminen soijapapujen biodieselillä edellyttäisi, että puolet maan maan massasta olisi syrjäytetty.
Paljon korkeampien satojen potentiaalin lisäksi leväpolttoaine on silti puhtaampaa kuin öljy, koska merikasvit syövät hiilidioksidia ilmakehästä. Maataloudessa levät kukoistavat monenlaisissa luontotyypeissä valtameren alueilta jätevesien ympäristöön. Se ei ole vaarallinen kuin ydinpolttoaine, ja se on biohajoava, toisin kuin aurinkopaneelit ja muut mekaaniset toimenpiteet. Se ei myöskään kilpaile elintarviketuotteiden kanssa ja on jälleen tarpeeksi samanlainen kuin bensiini, että sitä voidaan puhdistaa samalla tavalla olemassa olevia laitteita käyttämällä.
"Maissin etanoli on sekoitettava kaasuun ja modifioituun kasviöljyyn käytettäväksi dieselin kanssa", Elliott sanoo. "Mutta se, mitä teemme täällä levien muuntamisessa, on pikemminkin suora reitti, joka ei tarvitse erityistä käsittelyä tai sekoittamista. "
Tai, kuten leväntutkija Juergen Polle Brooklyn Collegesta toteaa: "Emme voi lentää lentokoneita etanolilla. Tarvitsemme öljyä", hän kertoi CBS News: lle .
Mutta vaikka maissipohjaisen etanolin tuotannon infrastruktuuri on laajentunut siihen määrään asti, että suurin osa tien päällä käyvistä autoista käy bensiiniseoksilla, jotka koostuvat 10 prosentin biopolttoaineesta, leväpolttoaineiden jatkuva kehitys on edennyt niin jääkauden ajan, kun alun 1980-luvulla. New York Timesin raportin mukaan teollisuuden asiantuntijat pitävät tätä hidastumista toteuttamiskelpoisen menetelmän puuttumisena sellaisen leväpolttoaineen tuottamiseksi, joka on jopa 10 dollaria gallonaa. Levien öljylupaus oli kuitenkin houkutteleva tarpeeksi, jotta ExxonMobil otti vuonna 2009 käyttöön maailmankuulun bioinsinöörin Craig Venterin synteettisen genomin laboratorion asiantuntemuksen lipidirikasten levien geneettisen kannan valmistamiseksi keinona korvata viljely- ja aineen jalostaminen kaupallisesti houkuttelevaksi resurssiksi. Siitä huolimatta, että investoitiin 600 miljoonaa dollaria huomattavan kunnianhimoiseen pyrkimykseen, hanketta ravitaan "teknisillä rajoituksilla", jotka pakottivat yrityksen myöntämään jo aiemmin tänä vuonna, että leväpolttoaine on "todennäköisesti kauempana" kuin 25 vuotta päässä valtavirrasta.
Elliottin joukkueen kehittämä hydroterminen nesteytysjärjestelmä ei ole mitään uutta. Itse asiassa tutkijat suosivat tekniikkaa 1970-luvun energiakriisin keskellä keinona kaasuttaa erilaisia biomassan muotoja, kuten puu, lopulta luopumalla siitä vuosikymmentä myöhemmin, kun bensiinin hinta palasi kohtuullisemmalle tasolle. PNNL: n laboratoriossa rakennettu versio on kuitenkin "suhteellisen uudempi", ja se on suunniteltu yksinkertaisesti osoittamaan, kuinka kustannustehokkaiden käytäntöjen, kuten levien kuivaaminen ennen kemikaalien sekoittamista, korvaaminen virtaviivaisella lähestymistavalla tekee koko prosessista huomattavasti kustannustehokkaamman kaikissa vaiheissa. Elliott selittää esimerkiksi, että suurin osa menoista käytetään levien kasvattamiseen, jota kasvatetaan joko nk. Avoimen lampi -järjestelmänä, joka on samanlainen kuin luonnollinen ympäristö, tai hyvin kontrolloiduissa olosuhteissa, jotka löytyvät suljetun silmukan järjestelmistä. Avoimen lampi-järjestelmän käyttö ei ole liian kallista, mutta sillä on taipumus tuottaa saastuneempia ja käyttökelvompia kasveja, kun taas keinotekoiset olosuhteet, joissa leviä viljellään kirkkaissa suljetuissa astioissa ja syötetään sokeria, ovat kalliita ylläpitää.
"Ihmisillä on tämä hiukan epätarkka ajatus siitä, että voit kasvattaa levää missä tahansa vain siksi, että he löytävät sen kasvavan uima-altaan kaltaisissa paikoissa, mutta polttoainelaatuisten levien kerääminen laajassa mittakaavassa on todella haastavaa", Elliott sanoo. ”Järjestelmämme kauneus on, että voit laittaa siihen melkein minkä tahansa tyyppisiä leviä, jopa sekoitettuja kantoja. Voit kasvaa niin paljon kuin pystyt, minkä tahansa kannan, jopa alempien lipidityyppien ja voimme muuttaa siitä raakatuotteita. "
Forbesin energiatoimittaja Christopher Helmanilla on hyvä kuvaus siitä, kuinka tämä erityinen hydroterminen nesteytystekniikka toimii:
"Aloitat lähteestä, joka on sekoitettu veteen. Ihanteellinen ratkaisu on 20 painoprosenttia levää. Sitten lähetät sen jatkuvasti pitkään putkeen, joka pitää levät lämpötilassa 660 Fahrenheit ja 3000 psi 30 minuutin ajan sekoittaen samalla sekoittaen. Tässä painekattilassa oleva aika hajottaa levät (tai muun raaka-aineen) ja uudistaa sen öljyksi.Kun saadaan 100 kiloa leväraaka-ainetta, järjestelmä tuottaa 53 kiloa "bioöljyä" PNNL-tutkimusten mukaan. Öljy on kemiallisesti hyvin samanlainen kuin kevyt, makea raakatuote, ja siinä on monimutkainen seos kevyitä ja raskaita yhdisteitä, aromaattisia aineita, fenolisia aineita, heterosyklisiä yhdisteitä ja alkaaneja C15-C22-alueella.
Oleellisesti äärimmäisen painekattilan käyttäminen niin jatkuvassa korkeassa lämpötilassa ja stressissä vaatii kohtuullisen määrän virtaa, vaikka Elliott huomauttaa, että ne ovat rakentaneet järjestelmänsä lämmön talteenotto-ominaisuuksilla maksimoidaksesi lämmön kierrättämällä se takaisin prosessiin, jonka pitäisi johtaa merkittävään nettoenergian kasvuun kokonaisuudessaan. Bonuksena siitä johtuva kemiallinen reaktio jättää litanian yhdisteitä, kuten vetyä, happea ja hiilidioksidia, jota voidaan käyttää luonnonkaasun muodostamiseen, kun taas jäljelle jäävät mineraalit, kuten typpi, fosfori ja kalium, toimivat hyvin lannoitteena.
"Se on tapa jäljitellä sitä, mitä tapahtuu luonnostaan käsittämättömän ajan kuluessa", hän lisää. "Teemme vain paljon, paljon nopeammin."
Elliottin tiimi on lisensoinut tekniikan Utahissa sijaitsevalle startup Genifuel Corporationille, joka toivoo voivansa rakentaa tutkimusta ja toteuttaa sen lopulta suurempana kaupallisena puitteena. Hän ehdottaa, että tekniikka olisi skaalattava muuntamaan noin 608 tonnia kuivia leviä raakaöljyksi päivässä, jotta se olisi taloudellisesti kestävä.
"On valtava haaste tehdä biopolttoaine, joka on kilpailukykyinen vakiintuneiden öljypohjaisten polttoaineiden kanssa", Genifuelin presidentti James Oyler sanoi lausunnossaan. "Tämä on valtava askel oikeaan suuntaan."
