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 Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
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.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
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