Водоросли позволят летать: российские ученые определили лучшую технологию получения биотоплива
Изменение климата и деятельность человека привели к повышенному цветению макроводорослей в прибрежных водах Балтийского моря. Во время штормов на пляжи вымывает биомассу, ее разложение вызывает загрязнение близлежащих вод и образование парниковых газов. При регулярном очищении берегов водоросли в виде отходов увозят на свалки. Однако биомасса водорослей обладает значительным ресурсным потенциалом, что позволяет использовать ее в качестве источника жидкого топлива. Важным вопросом остается выбор технологии ее переработки — изучение экономической целесообразности методов, а самое главное — их экологической и климатической эффективности. Ученые ПНИПУ и БФУ впервые сравнили различные термические технологии и определили самый оптимальный для окружающей среды путь получения биотоплива из морских водорослей.
Статья с результатами опубликована в журнале Energy Conversion and Management. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда. «Разработка технологии гидротермального ожижения избыточных илов и осадков первичных отстойников с утилизацией образующихся сточных вод».
Биотопливо, полученное из пищевого сырья (сельскохозяйственных культур), сокращает запасы продовольствия. Из несъедобных растений – требует вспашки значительных площадей земли. А биотопливо из водорослей считается более экологически устойчивым, чем ископаемое из нефти.
Наиболее распространенные методы преобразования биомассы растений в жидкое топливо – это пиролиз и гидротермальное ожижение. Оба метода подразумевают воздействие высоких температур. Но пока такие термические способы переработки достоверно не изучены в экономическом плане и с точки зрения их влияния на окружающую среду. Например, авиатопливо из лесных отходов в два раза превышает стоимость ископаемого топлива, но его углеродный след в несколько раз меньше.
Поэтому в вопросе переработки морских водорослей в первую очередь необходимо оценивать экологическую и климатическую эффективность применяемых технологий. В случае пиролиза и гидротермального ожижения она всегда зависит от типа биомассы, источников энергии и планируемого использования биотоплива. А значит, для определения более перспективного способа его получения важно исследовать полный жизненный цикл обеих технологий.
Ученые Пермского Политеха и Балтийского федерального университета сравнили оба термических метода производства биотоплива из выброшенных на берег макроводорослей и выявили из них наиболее экологичный и углеродно-нейтральный.
Обе технологии схожи между собой. При пиролизе собранную на пляже биомассу подвергают двухэтапной сушке, а после отправляют в печь, где продукт разделяется на жидкую и газообразную фракции. Для гидротермального ожижения сушка не требуется, поэтому биомасса сразу уходит на переработку в реактор под высокие температуры (290°C) и давление (от 4 до 25 МПа). Затем смесь охлаждают и отправляют в реактор, где ее разделяют на фазы. В результате этой технологии получают три основных продукта: бионефть, твердый остаток и газовую фазу.
Ученые оценивали воздействие обоих методов переработки водорослей на окружающую среду по шести категориям: изменение климата, истощение ископаемых, токсичность для человека, разрушение озонового слоя и подкисление суши.
«Оба метода получения биотоплива связаны с более низкими выбросами парниковых газов по сравнению с производством ископаемого топлива. Объяснение простое. Технологии пиролиза биомассы и гидротермальное ожижение более энергоемки, чем переработка нефти. Но на этапе эксплуатации сжигание биотоплива приведет к выбросам нейтрального для климата диоксида углерода, в то время как сжигание нефти и топлива из нее сопровождается значительными выбросами парниковых газов», – объясняет доцент кафедры охрана окружающей среды ПНИПУ, кандидат технических наук Галина Ильиных.
От способа получения используемой электроэнергии во многом зависит то, как конкретная технология воздействует на окружающую среду. Исследователи рассматривали разные способы ее производства и пришли к выводу, что переход на возобновляемые источники энергии сильно сократит косвенные выбросы парниковых газов при производстве биотоплива из водорослей. Так, использование ветряных турбин повысит экологическую эффективность и снизит нагрузку на окружающую среду по всем категориям воздействия, например, по изменениям климата – более чем в два раза.
«С точки зрения токсичности для человека и подкисления суши топливо, производимое гидротермальным ожижением, имеет лучшие показатели, чем пиролизное – в 1,6 и 1,9 раза соответственно. Кроме того, смена источника электроэнергии с традиционного на альтернативный еще больше располагает к этой технологии. Так, исходя из расчетов всех показателей, метод гидротермального ожижения для переработки избыточных макроводорослей, более эффективен для экологии и климата», – поделилась старший научный сотрудник БФУ Юлия Куликова.
Ученые ПНИПУ и БФУ доказали, что переработка избыточных водорослей в биотопливо – это перспективная технология. А при сравнении различных термических методов его получения удалось выявить самый оптимальный для окружающей среды путь. Исследователи планируют и дальше развивать эту тему, изучая также и технико-экономический анализ производства такого типа биотоплива.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно