Prechod energie S riasami na čistú energiu - spektrum vedy
Bioenergia: Dosiahnite svoj cieľ pomocou paliva z rias
V novembri 2011 letelo lietadlo spoločnosti United Airlines z Houstonu do Chicaga. Špeciálna vec: Vo vašej nádrži bola zmes, ktorá pozostávala iba zo 60 percent konvenčného paliva. Ďalších 40 percent pochádzalo z riasového paliva. Takzvaný Algae House je v Hamburgu od roku 2013. Mikroriasy, ktoré majú produkovať energiu pre obyvateľov, sa množia v priehľadných bio-moduloch, ktoré tvoria fasádu budovy. Domy na riasy a palivo z rias sú len dvoma príkladmi toho, ako vedci a korporácie už používajú drobné vodné organizmy na stimuláciu výroby energie šetrnej k životnému prostrediu. Odborníci sú presvedčení: Potenciál „zeleného zlata“ je obrovský.
„Myšlienka získavania energie z rias je pôsobivá,“ hovorí Olaf Kruse, vedúci katedry technológie a bioenergie rias na Bielefeldskej univerzite. Jednobunkové zelené riasy namiesto spaľovania konečných zásob uhlia a ropy a tým uvoľňovania CO2 poškodzujúceho klímu sľubujú obnoviteľnú a čistú energiu. A sinice, ktoré biológovia v minulosti medzi riasy tiež rátali ako modrozelené riasy, môžu - v neposlednom rade vďaka svojej schopnosti fotosyntézy - prispieť k životu uvedomelému k životnému prostrediu.
Jednobunkové zelené riasy sľubujú obnoviteľnú a čistú energiu
Nápad samozrejme nie je úplne nový - s repkou, sójou a kukuricou chceli zaviesť energetickú revolúciu. Pestovanie týchto rastlín na výrobu paliva je však na celom svete kontroverzné: Pretože polia, ktoré vyrábajú palivo, neprodukujú žiadne potraviny. Mikroriasy by boli východiskom z tejto dilemy tanier-tank. Na rozdiel od suchozemských rastlín nepotrebujú na svoj rast cennú ornú pôdu, množia sa oveľa rýchlejšie a podľa toho produkujú výrazne viac biomasy na plochu: až 100 ton sušiny na hektár a rok v porovnaní so 17 tonami pre cukrovú trstinu alebo 3,5 tonami pre pšenicu . Ani oni nemajú vysoké nároky na vodu a uspokoja sa so slanou, brakickou alebo odpadovou vodou.
Bol nastavený kurz pre energiu rias
Investície uskutočňujú spoločnosti zaoberajúce sa minerálnymi olejmi, ako aj letecký a automobilový priemysel. Politický smer už tiež bol stanovený: podľa nariadení EÚ musí byť do roku 2020 minimálne desať percent spotreby energie v doprave pokrytých obnoviteľnými energiami. Nedávno schválená reforma zmrazila podiel biopalív prvej generácie na sedem percent. Zvyšné tri percentá musia pochádzať z biopalív druhej generácie: splaškový kal, slama alebo riasy.
Na pestovanie rias v zásade netreba veľa. Svetlo, voda, teplo a CO2 sú zväčša dostatočné na ich množenie. Ak však chcete dosiahnuť maximálny možný výnos a to vo veľkom meradle, veci sa komplikujú. Faktory ako teplota, intenzita svetla, živiny a koncentrácia CO2 musia byť doladené a závisia tiež od typu rias a umiestnenia systému. Stále panuje zhoda v tom, ako čo najefektívnejšie vyrábať zelené zlato a ako ho čo najlepšie využiť na energiu.
Niektoré rastú riasy v otvorených bazénoch, iné vo foto bioreaktoroch, to znamená v uzavretých systémoch, ktoré zvyčajne pozostávajú z priehľadných plastových rúrok alebo platní. Druhé uvedené majú výhodu v tom, že sa dajú stavať bez ohľadu na miesto a riasy rastú za kontrolovaných podmienok. Foto bioreaktory sú však zvyčajne vysoko technické a ich zakúpenie a údržba je preto nákladná.
Zber súvisí aj s nákladmi: aby ste sa dostali k cennému oleju alebo etanolu v riasach, musíte tekutú suspenziu rias rozdeliť na pevné a tekuté zložky, potom ich vysušiť a cenné látky extrahovať. „Sušenie však spotrebuje veľa energie,“ hovorí Michael Kröger z nemeckého výskumného centra pre biomasu v Lipsku.
Metán sa vyrába z rias
Niektoré pracovné skupiny preto premieňajú vlhkú biomasu priamo na plyn. Vedci z Inštitútu Paula Scherrera (PSI) vo Švajčiarsku rozkladajú biomasu na jednotlivé zložky v takzvanej superkritickej vode, teda pri vysokých teplotách a pod vysokým tlakom. Konečným výsledkom je metán, plyn, ktorý sa dá ľahko priviesť do siete zemného plynu. Energetická bilancia je dobrá: "Dosahujeme takmer úplnú premenu biomasy a získavame 65 až 75 percent energie obsiahnutej v biomase ako palivo. Dnešné biotechnologické procesy sú horšie dvoj až trojnásobne," hovorí Christian Ludwig, projektový manažér spoločnosti PSI. Podľa Ludwiga je skutočnou krásou systému pokus o uzavretie cyklu živín: on a jeho kolegovia získavajú cenné minerály a tiež vodu, v ktorej riasy rástli. Oba sú opäť k dispozícii ďalšej populácii rias. V ideálnom prípade by bolo treba prevádzkovať farmy na výrobu rias v blízkosti uhoľných elektrární: Riasy potrebujú na svoj rast CO2 a mohli by čerpať živiny z výfukových plynov. Namiesto úniku do atmosféry by sa CO2 fixoval v biomase.
Na rozdiel od fosílnych palív sa energia z obnoviteľných surovín považuje za CO2 neutrálnu: Ak spaľuje bionaftu v motore, uvoľňuje sa rovnaké množstvo CO2, aké sa predtým absorbovalo pri fotosyntéze. Pri riasach je však možné, že sa z atmosféry dá extrahovať viac CO2: Ak zvyšky po fermentácii skončia na poliach ako hnojivo, obsahuje uhlík, ktorý obsahuje, pšenica a podobne. "Pokiaľ ide o úplnú bilanciu CO2, je potrebné ešte zvážiť. Či bude nakoniec pozitívna, to sa uvidí," hovorí environmentálna inžinierka Mandy Gerberová z Ruhr University v Bochume, ktorá sa na bilancii podieľa.
„Táto technológia ešte nie je pripravená na nákladovo efektívnu výrobu energie z rias“ (Olaf Kruse)
Energetická bilancia a bilancia CO2 sú nepochybne dôležité pri hodnotení potenciálu energie rias. Hlavná otázka je však iná: Koľko stojí výroba litra paliva na riasy? Ak liter stojí viac, ako na konci prinesie, nevyjde. „Táto technológia ešte nie je zrelá na výrobu energie z rias rentabilne,“ hovorí Kruse, „len to si vyžaduje čas. Finančné prostriedky na výskum, ktoré doteraz prúdili, sú v porovnaní s inými oblasťami výskumu okrajové, ale tlak na očakávania je obrovský.“ Kröger tiež nachádza jasné slová: "Ľudia pestujú poľnohospodárstvo už 10 000 rokov. Trvalo tisícročia, kým našli rastliny, ktoré sa oplatili pestovať, a optimalizovali ich. Nie je to inak ani pri riasach. Môžeme to po štyroch Nečakajte dokonalú technológiu až do piatich desaťročí výskumu. ““
Aby toho nebolo málo, energia je lacný produkt, ktorý nesmie stáť takmer nič. "Táto technológia sa však bude naďalej rozvíjať. A ak potom cena ropy stúpne, čo odborníci predpovedajú, karty sa opäť zamiešajú," uviedol Kruse.
Veľké zisky v potravinárskom priemysle
Riasy už dnes dosahujú vysoké zisky: v potravinárskom a krmivárskom priemysle. Produkujú vysoko kvalitné suroviny, ako sú pigmenty a bielkoviny. Napríklad červené farbivo astaxantín, vďaka ktorému je chovaný losos na tanieri tak krásne ružový. "Cena svetového trhu za liter je viac ako 1 000 eur. Vysoko čistý olej z omega-3 prináša okolo 120 eur za liter," hovorí Johann Mörwald, výkonný riaditeľ rakúskej spoločnosti Ecoduna, ktorá vyrába omega-3 mastné kyseliny z rias. Z cenných surovín by mohli ťažiť aj výrobcovia bioenergie: "Chceme kombinovať výrobu energie s lukratívnou ťažbou cenných materiálov. Naši kolegovia z Fraunhoferovho inštitútu UMSICHT v Oberhausene extrahujú omega-3 mastné kyseliny a zvyšnú biomasu rias fermentujeme na bioplyn," vysvetľuje Gerber von spoločného projektu Ruhr University Bochum.
Americká spoločnosť Algenol používa úplne iný koncept. Spoločnosť nepoužíva biomasu, ale riasy priamo vyrábajú požadovaný produkt: bioetanol. "Naše riasy obsahujú gény, ktoré zabezpečujú, že už nemôžu produkovať cukor pre svoj rast. Namiesto toho produkujú etanol," hovorí Dirk Radzinski, výkonný riaditeľ pobočiek Algenol v Nemecku a Švajčiarsku. V Algenole nenájdete drahé foto bioreaktory: to isté robia aj plastové vrecká. Riasy v nej uvoľňujú etanol 30 dní. Zamestnanci potom zmes zhromaždia, vyčistia etanol a zostávajúcu biomasu spracujú na benzín, naftu a petrolej. Algenol na svojej webovej stránke inzeruje, že dokáže vyrobiť galón paliva - či už benzínu alebo nafty - za menej ako jedno euro.