Результаты получены в результате тщательного изучения водных ресурсов, которые потребуются для выращивания значительного количества водорослей в больших, специально построенных неглубоких прудах. Результаты были опубликованы в выпуске журнала Environmental Science and Technology от 7 мая Американского химического общества.«Хотя есть еще много деталей, которые еще предстоит проработать, мы не рассматриваем водные проблемы как препятствие для развития индустрии биотоплива из водорослей во многих районах страны», — сказал первый автор Эрик Вентерис из Департамента энергетики Тихого океана. Северо-Западная национальная лаборатория.
Лучшими местами для выращивания водорослей в качестве топлива считаются жаркие, влажные и влажные места. Особенно многообещающими являются побережье Мексиканского залива и юго-восточное побережье.«Побережье Мексиканского залива предлагает хорошее сочетание теплых температур, низкого испарения, доступа к обилию воды и большого количества объектов по переработке топлива», — сказал гидролог Марк Вигмоста, руководитель группы, проводившей анализ.
Ухаживание за водорослями в качестве топливаОказывается, водоросли насыщены маслом, и несколько исследовательских групп и компаний ищут способы улучшить создание биотоплива на основе водорослей — выращивание водорослей, состоящих из большего количества масла, создание водорослей, которые живут дольше и процветают при более низких температурах, или разработка новых способов отделения полезного масла от остальных водорослей.
Но сначала водоросли должны вырасти. Главные требования — солнечный свет и вода.
Антагонисты включают облака, нехватку воды и испарение.В предыдущем отчете той же команды основное внимание уделялось тому, какой спрос на пресную воду могут создать фермы по выращиванию водорослей. Этот отчет продемонстрировал, что масло на основе водорослей может заменить значительную часть импорта нефти в стране, и привлек внимание президента Обамы.В новом отчете основное внимание уделяется реальным запасам воды и рассматривается ряд возможных источников воды, включая пресные грунтовые воды, соленые или соленые грунтовые воды и морскую воду.
По оценкам команды, ежегодно можно производить до 25 миллиардов галлонов водорослевого масла, что на 4 миллиарда галлонов больше, чем в предыдущем исследовании. Нового количества достаточно для удовлетворения текущих потребностей страны в нефти на один месяц — около 600 миллионов баррелей — ежегодно. Авторы исследования отмечают, что новая оценка — это именно оценка, основанная в некоторой степени на предположениях о наличии и использовании земли и воды.«Я уверен, что водорослевое биотопливо может быть частью решения наших энергетических потребностей, но водорослевое биотопливо, безусловно, не полное решение», — сказал Вигмоста.
Самое главное, он отмечает, что стоимость производства топлива сейчас намного превышает стоимость традиционных продуктов на основе бензина.Большие пруды, большой потенциалФерма водорослей, вероятно, будет состоять из множества прудов с водой от шести до 15 дюймов глубиной. Несколько компаний построили небольшие фермы по выращиванию водорослей и только начинают производить огромное количество водорослей, чтобы превратить их в топливо; Ранее в этом году одна компания продавала масло на основе водорослей клиентам в Калифорнии.
Среди игроков на арене биотоплива из водорослей — от Exxon-Mobil, которая четыре года назад запустила исследовательскую работу на 600 миллионов долларов, до победителя конкурса Intel Science Talent Search в этом году, получившего признание за свою работу по разработке водорослей, которые производят больше масла, чем обычно. делать.
Доступность воды была одной из самых больших проблем при широкомасштабном производстве биотоплива из водорослей. Ученые подсчитали, что для топлива, созданного из водорослей, потребуется гораздо больше воды, чем в промышленных процессах, используемых для получения энергии от нефти, ветра, солнечного света или большинства других форм сырой энергии.
По оценкам команды, для производства 25 миллиардов галлонов масла из водорослей ежегодно потребуется примерно четверть объема воды, которая сейчас используется каждый год во всех Соединенных Штатах для сельского хозяйства. Хотя это огромное количество, команда отмечает, что вода будет поступать из множества источников: пресные грунтовые воды, соленые грунтовые воды и морская вода.Для своего анализа команда ограничила количество пресной воды, которое может быть взято в какой-либо одной области, предполагая, что не более 5 процентов от среднего годового расхода воды данного водораздела может быть использовано для выращивания водорослей.
Это число является отправной точкой, говорит Вентерис, который отмечает, что это тот же процент, который Агентство по охране окружающей среды США разрешает электростанциям использовать для охлаждения.«В засушливых районах, таких как юго-запад пустыни, 5 процентов, вероятно, является завышением количества доступной воды, но во многих других областях, которые намного влажнее, например, на большей части востока, вероятно, будет доступно гораздо больше воды. , — говорит Вентерис.
«В то время как пустыня на юго-западе страны считалась возможным местом для обширного роста водорослей с использованием соленой воды, быстрое испарение в этом регионе делает успех там более сложным для дешевого производства», — добавил Вентерис.Вентерис и его коллеги взвесили плюсы и минусы различных источников воды.
Они отмечают, что пресная вода дешевая, но во многих регионах ее запасы очень ограничены. Соленые грунтовые воды привлекательны тем, что они широко доступны, но обычно находятся на гораздо большей глубине, что требует большего оборудования и технологий, чтобы перекачивать их на поверхность и делать их пригодными для выращивания водорослей.
Морской воды много, но для этого потребуется гораздо больше инфраструктуры, в первую очередь создание трубопроводов для транспортировки воды от побережья к перерабатывающим предприятиям.Команда отмечает, что особые обстоятельства, такие как особенно жесткие ограничения на воду в некоторых районах или сильная засуха или количество осадков выше среднего в других, могут повлиять на ее оценки доступности воды.
Работа финансировалась Управлением энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США. Помимо Вентериса и Вигмосты, ученые PNNL Ричард Скэггс и Андре Коулман внесли свой вклад в проект и выступили авторами исследования.