Tranziție energetică: cu alge la energie curată

Bioenergie: Atingeți-vă obiectivul cu combustibil pentru alge

În noiembrie 2011, un avion United Airlines a zburat de la Houston la Chicago. Lucrul special în acest sens: în rezervorul dvs. a existat un amestec care consta doar din 60% combustibil convențional. Celelalte 40% provin din combustibilul pentru alge. Așa-numita Algae House se află în Hamburg din 2013. Microalgele, care ar trebui să producă energia pentru rezidenți, se înmulțesc în bio-module transparente care formează fațada clădirii. Casele de alge și combustibilul pentru alge sunt doar două exemple ale modului în care cercetătorii și corporațiile folosesc deja mici organisme acvatice pentru a stimula generarea de energie ecologică. Experții sunt convinși: potențialul „aurului verde” este enorm.

„Ideea de a obține energie din alge este impresionantă”, spune Olaf Kruse, șeful Departamentului de Tehnologie și Bioenergie al Algelor de la Universitatea Bielefeld. În loc să ardă rezervele finite de cărbune și petrol și să elibereze astfel CO2 dăunător climatului, algele verzi cu o singură celulă promit energie regenerabilă și curată. Și cianobacteriile, pe care biologii le-au considerat printre alge și ca alge albastre-verzi, pot - nu în ultimul rând datorită capacității lor de a fotosinteza - să-și aducă contribuția la viața conștientă de mediu.

Algele verzi cu o singură celulă promit energie regenerabilă și curată

Ideea, desigur, nu este complet nouă - cu rapița, soia și porumbul au vrut să introducă revoluția energetică. Dar cultivarea acestor plante pentru producerea combustibilului este controversată în întreaga lume: deoarece câmpurile care produc combustibil nu produc niciun aliment. Microalgele ar fi o cale de ieșire din această dilemă placă-rezervor. Spre deosebire de plantele terestre, acestea nu au nevoie de teren arabil valoros pentru a crește, se înmulțesc mult mai repede și, în consecință, produc mult mai multă biomasă pe suprafață: până la 100 de tone de substanță uscată pe hectar și an comparativ cu 17 tone pentru trestia de zahăr sau 3,5 tone pentru grâu . Nici ele nu au cerințe mari de apă și sunt mulțumiți de sare, apă sărată sau uzată.

S-a stabilit cursul energiei algelor

Investițiile sunt realizate atât de companiile de uleiuri minerale, cât și de industria aviatică și auto. De asemenea, cursul politic a fost deja stabilit: conform reglementărilor UE, cel puțin zece la sută din consumul de energie în transporturi trebuie să fie acoperit de energii regenerabile până în 2020. O reformă recent adoptată a înghețat proporția biocombustibililor din prima generație la șapte procente. Restul de trei procente trebuie să provină din biocombustibili de a doua generație: nămol de epurare, paie sau alge.

Practic, nu este nevoie de mult pentru a crește alge. Lumina, apa, căldura și CO2 sunt în mare măsură suficiente pentru a le multiplica. Cu toate acestea, dacă doriți să obțineți randamentul maxim posibil și să faceți acest lucru pe scară largă, lucrurile se complică. Factori precum temperatura, intensitatea luminii, nutrienții și concentrația de CO2 trebuie să fie reglați fin și depind, de asemenea, de tipul algelor și de amplasarea sistemului. Există încă puțin acord cu privire la modul de a produce aur verde cel mai eficient și cum să-l folosim cel mai bine pentru energie.

Unele cresc alge în bazine deschise, altele în bioreactoare foto, adică sisteme închise care constau de obicei din tuburi sau plăci transparente din plastic. Acestea din urmă au avantajul că pot fi construite indiferent de locație și algele cresc în condiții controlate. Dar fotobioreactoarele sunt de obicei extrem de tehnice și, prin urmare, costisitoare de cumpărat și întreținut.

Recoltarea este, de asemenea, asociată cu costurile: pentru a ajunge la uleiul sau etanolul valoros din alge, suspensia de alge lichide trebuie separată în componentele sale solide și lichide, apoi uscată și substanțele valoroase extrase. „Cu toate acestea, uscarea consumă multă energie”, spune Michael Kröger de la Centrul German de Cercetare a Biomasei din Leipzig.

Metanul este fabricat din alge

Unele grupuri de lucru convertesc, prin urmare, biomasa umedă direct în gaz. Oamenii de știință de la Institutul Paul Scherrer (PSI) din Elveția descompun biomasa în componentele sale individuale în așa-numita apă supercritică, adică la temperaturi ridicate și sub presiune ridicată. Rezultatul final este metanul, un gaz care poate fi alimentat cu ușurință în rețeaua de gaze naturale. Bilanțul energetic este bun: "Realizăm o conversie aproape completă a biomasei și obținem 65 până la 75 la sută din energia conținută în biomasă ca combustibil. Procesele biotehnologice de astăzi sunt mai grave cu un factor de doi până la trei", spune Christian Ludwig, manager de proiect la PSI. Adevărata frumusețe a sistemului, spune Ludwig, este încercarea de a închide ciclul nutrienților: el și colegii săi recuperează minerale valoroase și, de asemenea, apa în care au fost cultivate algele. Ambele sunt puse la dispoziția următoarei populații de alge. În mod ideal, ar trebui să exploatați ferme de alge lângă centralele electrice pe cărbune: algele au nevoie de CO2 pentru a crește și ar putea extrage substanțele nutritive din gazele de eșapament. În loc să scape în atmosferă, CO2 ar fi fixat în biomasă.

Spre deosebire de combustibilii fosili, energia din materii prime regenerabile este considerată neutră din punct de vedere al CO2: Dacă biomotorina arde în motor, se eliberează aceeași cantitate de CO2 care a fost absorbită anterior pentru fotosinteză. Cu algele, totuși, este posibil ca mai mult CO2 să poată fi extras din atmosferă: dacă reziduul de fermentație ajunge în câmpuri ca îngrășământ, grâu și co. "Pentru un bilanț complet de CO2, totuși, sunt chiar mai multe de luat în considerare. Dacă este pozitiv în cele din urmă rămâne de văzut", spune inginerul de mediu Mandy Gerber de la Universitatea Ruhr din Bochum, care lucrează la bilanț.

„Tehnologia nu este încă pregătită pentru a genera energie din alge în mod rentabil” (Olaf Kruse)

Balanțele de energie și CO2 sunt, fără îndoială, importante în evaluarea potențialului energiei algelor. Însă întrebarea principală este o altă: cât costă producerea unui litru de combustibil pentru alge? Dacă litrul costă mai mult decât aduce la final, nu funcționează. "Tehnologia nu este încă coaptă pentru generarea energiei algelor în mod eficient din punct de vedere al costurilor", spune Kruse, "aceasta necesită doar timp. Fondurile de cercetare care au circulat până acum sunt marginale în comparație cu alte domenii de cercetare, dar presiunea așteptărilor este enormă". Kröger găsește, de asemenea, cuvinte clare: "Oamenii cultivă de 10.000 de ani. A fost nevoie de milenii pentru a găsi plantele care merită să fie cultivate și pentru a le optimiza. Nu este diferit cu algele. Putem după patru Nu vă așteptați la o tehnologie perfectă până la cinci decenii de cercetare. "

Pentru a înrăutăți lucrurile, energia este un produs ieftin care nu trebuie să coste aproape nimic. "Cu toate acestea, tehnologia va continua să se dezvolte. Și dacă prețul petrolului crește, ceea ce prevăd experții, cărțile vor fi amestecate din nou", a spus Kruse.

Profite mari în industria alimentară

Algele obțin deja profituri mari astăzi: în industria alimentară și a furajelor. Acestea produc materii prime la prețuri ridicate, cum ar fi pigmenți și proteine. De exemplu, agentul colorant roșu astaxantină, care face ca somonul de fermă să strălucească atât de frumos de roz pe farfurie. "Prețul pieței mondiale pentru un litru este de peste 1000 de euro. Uleiul omega-3 foarte pur aduce aproximativ 120 de euro pe litru", spune Johann Mörwald, director general al Ecoduna, o companie austriacă care produce acizi grași omega-3 din alge. Producătorii de bioenergie ar putea beneficia, de asemenea, de materiile prime prețioase: "Vrem să combinăm producția de energie cu extracția lucrativă a materialelor valoroase. Colegii noștri de la Institutul Fraunhofer UMSICHT din Oberhausen extrag acizii grași omega-3 și fermentăm biomasa de alge rămasă în biogaz", explică Gerber von al Universității Ruhr Bochum proiectul comun.

Compania americană Algenol folosește un concept complet diferit. Compania nu folosește biomasă, dar algele produc în mod direct produsul dorit: bioetanol. "Algele noastre conțin gene care se asigură că nu mai pot produce zahăr pentru creșterea lor. În schimb, produc etanol", spune Dirk Radzinski, director general al sucursalelor Algenol din Germania și Elveția. Nu veți găsi bioreactoare foto scumpe la Algenol: pungile de plastic fac la fel. Algele eliberează etanol în ea timp de 30 de zile. Apoi, angajații colectează amestecul, purifică etanolul și procesează biomasa rămasă în benzină, motorină și kerosen. Pe site-ul lor, Algenol anunță că pot produce un galon de combustibil - fie că este benzină sau motorină - pentru mai puțin de un euro.