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 Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
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