Пруд в Нью-Мексико показал высокую эффективность в захвате СО2. Урожайность составила более 50 гр. водорослей с 1 м2 в день.

Испанские ученые нашли один из видов микроводорослей, которые способны гораздо быстрее размножаться, чем другие биологические собратья при определенном освещении. Если в открытом море каждый кубометр воды приходится до 300 экземпляров водорослей, то исследователи получили 200 млн. экземпляров на тот же кубометр воды.

Микроводоросли растут в пластиковом цилиндре диаметром в 70 см и длиной в 3 м. Водоросли размножаются делением. Они делятся каждые 12 часов, и постепенно вода в цилиндре превращается в зеленую плотную массу.

Один раз в день содержимое цилиндра подвергается центрифугированию. Остаток представляет собой практически стопроцентное биотопливо.

чтобы обеспечить биотопливом только 10% транспортных средств ЕС, понадобятся пруды, общая площадь которых превысит площадь Бельгии в три раза.

Чтобы вырастить в таких прудах высококачественные водоросли, придётся потратить для этого количество удобрений, эквивалентное 50% современных потребностей Европейского Союза в сельском хозяйстве. Ко всему прочему, эти пруды должны находиться рядом с предприятиями тяжёлой промышленности, которая сможет обеспечить водорослям уровень CO₂, необходимый для фотосинтеза

Выращенная на одном гектаре аквапространства водоросль может дать нам 45 000 тонн масла, тогда как один гектар традиционной масличной культуры лишь 600-1500 килограмм.

200 тысяч гектаров прудов могут производить топливо, достаточное для годового потребления 5% автомобилей США. 200 тысяч гектаров — это менее 0,1% земель США пригодных для выращивания водорослей.

Однако, водоросли, содержащие большее количество масла, растут медленнее. Например, водоросли, содержащие 80% нефти вырастают раз в 10 дней, в то время как, водоросли, содержащие 30% -3 раза в день.

https://delta-eco.ru/othody/toplivo-iz-vodoroslej.html

Тема разрабатывается довольно давно (хотя морские водоросли скорее новодел посл инф в англ вики)

https://bstudy.net/746789/tehnika/poluchenie_biogaza_elektroenergii

https://alexandragor.livejournal.com/679239.html

По состоянию на 2020 год ряд успешных испытаний(выращивания морских водорослей) был проведен на Гавайях, Филиппинах, Пуэрто-Рико и Тасмании Идея получила значительное общественное внимание, в частности, в качестве ключевого решения, освещенного в документальном фильме Деймона Гамио "2040" и в книге "Просадка: самый всеобъемлющий план, когда-либо предложенный для обращения вспять глобального потепления" под редакцией Пола Хокена.

Только в Японии годовая стоимость производства нори составляет 2 миллиарда долларов США и является одной из самых ценных культур в мире, производимых аквакультурой. Высокий спрос на производство морских водорослей предоставляет множество возможностей и работы для местного сообщества. Исследование, проведенное на Филиппинах, показало, что чистый доход от выращивания эучеумы на участках площадью около одного гектара в 5-6 раз превышает минимальную среднюю заработную плату сельскохозяйственного работника.

Топливо
Этот раздел представляет собой выдержку из книги "Топливо из водорослей".[править / править код]

Коническая колба с "зеленым" авиатопливом, изготовленная из водорослей

Водорослевое топливо, биотопливо из водорослей или водорослевое масло является альтернативой жидкому ископаемому топливу, в котором в качестве источника богатых энергией масел используются водоросли. Кроме того, топливо из водорослей является альтернативой широко известным источникам биотоплива, таким как кукуруза и сахарный тростник.[81] [82] Когда производится из морских водорослей (макроводорослей), его можно назвать топливом из морских водорослей или маслом из морских водорослей.

Несколько компаний и правительственных учреждений финансируют усилия по снижению капитальных и эксплуатационных затрат и делают производство топлива из водорослей коммерчески выгодным.[83][84] Как и ископаемое топливо, топливо из водорослей выделяет CO2 при сжигании, но в отличие от ископаемого топлива, топливо из водорослей и другое биотопливо выделяют только CO2, недавно удаленный из атмосферы посредством фотосинтеза по мере роста водорослей или растений. Энергетический кризис и мировой продовольственный кризис вызвали интерес к альгакультуре (выращиванию водорослей) для производства биодизеля и другого биотоплива с использованием земель, непригодных для сельского хозяйства. Среди привлекательных характеристик водорослевого топлива является то, что его можно выращивать с минимальным воздействием на ресурсы пресной воды,[85][86] его можно производить с использованием солевого раствора и сточных вод, оно имеет высокую температуру вспышки[87], биоразлагаемо и относительно безвредно для окружающей среды в случае разлива.[88][89] Водоросли стоят дороже на единицу массы, чем другие биотопливные культуры второго поколения из-за высоких капитальных и эксплуатационных затрат[90], но, как утверждается, дают в 10-100 раз больше топлива на единицу площади.[91] По оценкам Министерства энергетики США, если топливо из водорослей заменит все нефтяное топливов Соединенных Штатах для этого потребуется 15 000 квадратных миль (39 000 км2), что составляет всего 0,42% от карты США[92] или около половины территории штата Мэн. Это меньше, чем 1/7 площади кукурузы, собранной в Соединенных Штатах в 2000 году[93].

Глава Организации по производству биомассы из водорослей заявил в 2010 году, что топливо из водорослей может достичь паритета цен с нефтью в 2018 году, если ему будут предоставлены налоговые льготы на добычу.[94] Однако в 2013 году председатель и главный исполнительный директор Exxon Mobil Рекс Тиллерсон заявил, что после обязательства потратить до 600 миллионов долларов в течение 10 лет на разработку всовместное предприятие с Дж. Синтетическая геномика Крейга Вентера в 2009 году Exxon отступила после четырех лет (и 100 миллионов долларов), когда поняла, что топливо из водорослей "вероятно, дальше", чем на 25 лет от коммерческой жизнеспособности.[95] В 2017 году Synthetic Genomics и ExxonMobil сообщили о прорыве в совместных исследованиях в области современного биотоплива.[96] Прорывом стало то, что им удалось удвоить содержание липидов (с 20% в натуральном виде до 40-55%) в генетически модифицированном штамме Nannochloropsis gaditana.[97] С другой стороны, Солазим,[98] Sapphire Energy,[99] и Альгенол,[100] средидругие компании начали коммерческую продажу биотоплива из водорослей в 2012, 2013 и 2015 годах соответственно. К 2017 году большинство усилий было прекращено или переключено на другие приложения, и осталось лишь несколько.[101]

https://en.wikipedia.org/wiki/Algae_fuel

Система Algenol, которая продается компанией BioFields в Пуэрто-Либертад, Сонора, Мексика, использует морскую воду и промышленные выхлопные газы для производства этанола. Доказано, что Porphyridium cruentum также потенциально пригоден для производства этанола из-за его способности накапливать большое количество углеводов.[70]

Поскольку кислород присутствует в сырой нефти на довольно низких уровнях, порядка 0.5%, дезоксигенирование при переработке нефти не вызывает особого беспокойства, и нет катализаторов, специально разработанных для гидроочистки оксигенатов. Следовательно, одна из важнейших технических проблем, связанных с тем, чтобы сделать процесс гидродеоксигенирования масла из водорослей экономически целесообразным, связана с исследованиями и разработкой эффективных катализаторов.

По состоянию на 2017 год, был достигнут незначительный прогресс в производстве авиатоплива из водорослей, с прогнозом, что к 2050 году из водорослей может быть обеспечено только 3-5% потребностей в топливе.[81] Кроме того, компании по производству водорослей, которые образовались в начале 21-го века в качестве основы для производства биотоплива из водорослей, либо закрылись или изменили направление своего бизнеса в сторону других товаров, таких как косметика, корма для животных или специальные нефтепродукты.

Помимо света и воды, фосфор, азот и некоторые микроэлементы также полезны и необходимы для выращивания водорослей. Азот и фосфор являются двумя наиболее важными питательными веществами, необходимыми для продуктивности водорослей, но дополнительно требуются другие питательные вещества, такие как углерод и диоксид кремния.[97] Из необходимых питательных веществ фосфор является одним из наиболее важных, поскольку он используется во многих метаболических процессах. Микроводоросли D. tertiolecta были проанализированы, чтобы определить, какое питательное вещество влияет на их рост больше всего.[98] Концентрации фосфора (P), железа (Fe), кобальта (Co), цинка (Zn), марганца (Mn) и молибдена (Mo), магния (Mg), кальция (Ca), концентрации кремния (Si) и серы (S) измеряли ежедневно с помощью анализа с индуктивно связанной плазмой (ICP). Среди всех этих измеряемых элементов фосфор привел к наиболее резкому снижению, с уменьшением на 84% в течение культивирования.[98] Этот результат указывает на то, что фосфор в форме фосфата требуется в больших количествах всем организмам для метаболизма.

Водоросли растут намного быстрее, чем продовольственные культуры, и могут производить в сотни раз больше масла на единицу площади, чем обычные культуры, такие как рапс, пальмы, соевые бобы или ятрофа.[49] Поскольку цикл сбора водорослей составляет 1-10 дней, их выращивание позволяет собирать несколько урожаев за очень короткое время, астратегия, отличная от стратегии, связанной с однолетними культурами.[45] Кроме того, водоросли можно выращивать на землях, непригодных для выращивания наземных культур, включая засушливые земли и земли с чрезмерно засоленной почвой, сводя к минимуму конкуренцию с сельским хозяйством.[100] Большинство исследований по выращиванию водорослей были сосредоточены на выращивании водорослей в чистых, но дорогих фотобиореакторах,или в открытых прудах, которые дешевы в обслуживании, но подвержены загрязнению.[101]
Экономическая целесообразность

Очевидно, что существует спрос на устойчивое производство биотоплива, но будет ли использоваться конкретное биотопливо, в конечном счете, зависит не от устойчивости, а от экономической эффективности. Поэтому исследования сосредоточены на снижении стоимости производства биотоплива из водорослей до такой степени, чтобы оно могло конкурировать с обычной нефтью.[45][153] Производство нескольких продуктов из водорослей было упомянуто [слова ласки] как наиболее важный фактор для обеспечения экономической жизнеспособности производства водорослей. Другими факторами являются повышение эффективности преобразования солнечной энергии в биомассу (в настоящее время 3%, но от 5 до 7% теоретически достижимо[154]) и облегчение извлечения масла из водорослей[155].

В отчете 2007 года[45] была получена формула, оценивающая стоимость масла из водорослей, чтобы оно могло стать жизнеспособной заменой нефтяному дизельному топливу:

C _{(водорослевое масло)} = 25,9 × 10^-3 C _(нефть)

C_{(algal oil)} = 25.9 × 10⁻³ C_(petroleum)

где: C (водорослевое масло) - цена микроводорослевого масла в долларах за галлон, а C (нефть) - цена сырой нефти в долларах за баррель. Это уравнение предполагает, что водорослевое масло имеет примерно 80% калорийной энергетической ценности сырой нефти.[156]

По оценкам, при наличии современных технологий стоимость производства биомассы микроводорослей составляет 2,95 долл. /кг для фотобиореакторов и 3,80 долл./кг для открытых прудов. Эти оценки предполагают, что углекислый газ доступен бесплатно.[157] Если годовая мощность производства биомассы увеличится до 10 000 тонн, себестоимость производства на килограмм снизится примерно до 0,47 и 0,60 долл. СООТВЕТСТВЕННО. Предполагая, что биомасса содержит 30% масла по весу, стоимость биомассы для получения литра масла составит приблизительно 1,40 долл. (5,30 долл. / галлон) и 1,81 долл. (6,85 долл. / галлон) для фотобиореакторов и дорожек качения соответственно. Стоимость нефти, извлеченной из более дешевой биомассы, получаемой в фотобиореакторах, оценивается в 2,80 долл./ л, при условии, что процесс извлечения вносит 50% в стоимость конечного извлеченного масла.[45] Если существующие проекты по производству водорослей смогут достичь целевых цен на производство биодизеля менее 1 долл. за галлон, Соединенные Штаты могутреализовать свою цель по замене до 20% транспортных видов топлива к 2020 году, используя экологически и экономически устойчивое топливо из производства водорослей.[158]

В то время как технические проблемы, такие как сбор урожая, успешно решаются промышленностью, высокие первоначальные инвестиции в производство биотоплива из водорослей рассматриваются многими как серьезное препятствие на пути к успеху этой технологии. В открытом доступе имеется лишь несколько исследований экономической целесообразности, и часто приходится полагаться на скудные данные (часто только инженерные оценки), доступные в открытом доступе. Дмитров[159] исследовал фотобиореактор GreenFuel и подсчитал, что водорослевое масло будет конкурентоспособным только при цене на нефть в 800 долларов за баррель. В исследовании Alabi et al.[160] изучались дорожки качения, фотобиореакторы и анаэробные ферментеры для производства биотоплива из водорослей, и было обнаружено, что фотобиореакторы слишком дороги для производства биотоплива. Дорожки качения могут быть экономически эффективными в условиях теплого климата с очень низкими затратами на рабочую силу, а ферментеры могут стать экономически эффективными после значительных улучшений процесса. Группа обнаружила, что капитальные затраты, затраты на рабочую силу и эксплуатационные расходы (удобрения, электроэнергия и т.д.) сами по себе слишком высоки, чтобы биотопливо из водорослей могло конкурировать по стоимости с обычным топливом. Аналогичные результаты были найдены другими,[161][162][163] предполагая, что, если не будут найдены новые, более дешевые способы использования водорослей для производства биотоплива, их огромный технический потенциал может никогда не стать экономически доступным. Недавно Родриго Э. Тейшейра[164] продемонстрировал новую реакцию и предложил способ сбора и извлечения сырья для биотоплива и химического производства, который требует доли энергии от существующих методов, при этом извлекая все составляющие клетки.

 

Преимущества
Простота выращивания

Одним из основных преимуществ использования микроводорослей в качестве исходного сырья по сравнению с более традиционными культурами является то, что их можно выращивать намного проще.[170] Водоросли можно выращивать на земле, которая не считается подходящей для выращивания регулярно используемых культур.[101] В дополнение к этому, было показано, что сточные воды, которые обычно препятствуют росту растений, очень эффективны для выращивания водорослей.[170] Из-за этого водоросли могут бытьвыращивается без использования пахотных земель, которые в противном случае использовались бы для выращивания продовольственных культур, а лучшие ресурсы могут быть зарезервированы для нормального растениеводства. Для выращивания микроводорослей также требуется меньше ресурсов и требуется мало внимания, что делает выращивание и выращивание водорослей очень пассивным процессом.[101]
Минимизация отходов

Также было доказано, что выращивание водорослей в качестве источника биотоплива имеет многочисленные экологические преимущества и представляет собой гораздо более экологичную альтернативу нынешнему биотопливу. Во-первых, оно способно использовать сточные воды, загрязненные удобрениями и другими питательными веществами, которые являются побочным продуктом сельского хозяйства, в качестве основного источника воды и питательных веществ.[170] Благодаря этому оно предотвращает смешивание загрязненной воды с озерами и реками, которые в настоящее время снабжают нас питьевой водой. В дополнение к этому, аммиак, нитраты и фосфаты, которые обычно делают воду небезопасной, на самом деле служат отличными питательными веществами для водорослей, что означает, что для выращивания водорослей требуется меньше ресурсов.[101] Многие виды водорослей, используемые в производстве биодизельного топлива, являются отличными био-фиксаторами, что означает, что они способныудаляют углекислый газ из атмосферы, чтобы использовать как форму энергии для себя. Из-за этого они нашли применение в промышленности как способ очистки дымовых газов и сокращения выбросов парниковых газов.

Высокая потребность в воде

Процесс выращивания микроводорослей требует больших затрат воды. Исследования жизненного цикла показали, что для производства 1 литра биодизеля на основе микроводорослей требуется от 607 до 1944 литров воды.[173] Тем не менее, обильные сточные воды и / или морская вода, которые также содержат различные питательные вещества, теоретически могут быть использованы для этой цели вместо пресной воды.

Биотопливо с альгенолом

Algenol Biofuels, основанная в 2006 году, является глобальной промышленной биотехнологической компанией, которая занимается коммерциализацией своей запатентованной технологии производства водорослей для производства этанола и других видов топлива.

Sapphire Energy является лидером в индустрии биотоплива из водорослей, поддерживаемой Wellcome Trust, Cascade Investment Билла Гейтса, Monsanto и другими крупными донорами.

Компания Diversified Technologies Inc. разработала запатентованный вариант предварительной обработки для снижения затрат на извлечение масла из водорослей. Эта технология, называемая технологией импульсного электрического поля (PEF), представляет собой недорогой процесс с низким энергопотреблением, при котором электрические импульсы высокого напряжения воздействуют на суспензию водорослей.[221] Электрические импульсы позволяют легко разрушать стенки клеток водорослей, повышая доступность всего содержимого клеток (липидов, белков иуглеводы), что позволяет разделить его на конкретные компоненты ниже по течению.

Предварительные расчеты показали, что использование технологии PEF обойдется всего в 0,10 доллара США за галлон произведенного биотоплива из водорослей. Для сравнения, обычная сушка и экстракция на основе растворителей обходятся в 1,75 доллара за галлон. Это несоответствие между затратами можно объяснить тем фактом, что сушка водорослей обычно составляет 75% процесса экстракции.[

Солончак

https://en.wikipedia.org/wiki/Salt_marshes