211service.com
Algbaserade bränslen börjar blomma
Relativt höga oljepriser, tekniska framsteg och Bush-administrationens ökade betoning på förnybara bränslen lockar till sig nytt intresse för en potentiellt rik källa till biobränslen: alger. Ett antal startups demonstrerar nu ny teknik och lanserar stora forskningsinsatser som syftar till att ersätta hundratals miljoner liter fossila bränslen till 2010, och mycket mer i framtiden.
Mikroalger odlade i sydvästra öknar som de som visas här kan visa sig vara en stor källa till förnybart bränsle.
Alger gör olja naturligt. Råalger kan bearbetas för att göra bioråolja, den förnybara motsvarigheten till petroleum, och raffineras för att göra bensin, diesel, flygbränsle och kemiska råvaror för plast och läkemedel. Det kan faktiskt bearbetas på befintliga oljeraffinaderier för att göra nästan vad som helst som kan göras av råolja. Detta är tillvägagångssättet som används av nystartade Solix Biofuels, baserat i Fort Collins, CO, och LiveFuels, baserat i Menlo Park, CA.
Alternativt kan stammar av alger som producerar mer kolhydrater och mindre olja bearbetas och fermenteras för att göra etanol, med överblivna proteiner som används för djurfoder. Detta är en av de potentiella användningsområdena för alger som produceras av startup GreenFuel Technologies Corporation, baserat i Cambridge, MA.
Den teoretiska potentialen är tydlig. Alger kan odlas i öppna dammar eller förslutas i klara rör, och det kan producera mycket mer olja per hektar än sojabönor, en källa till olja för biodiesel. Alger kan också sanera avfall genom att bearbeta kväve från avloppsvatten och koldioxid från kraftverk. Dessutom kan den odlas på marginella marker som är oanvändbara för vanliga grödor, och den kan använda vatten från saltvattenmagasin som inte är användbart för att dricka eller jordbruk. Alger har potential att producera en enorm mängd olja, säger Kathe Andrews-Cramer, teknisk ledande forskare för biobränslen och bioenergiprogram vid Sandia National Laboratories, i Albuquerque, NM. Vi skulle säkert kunna ersätta allt vårt dieselbränsle med alghärledda oljor, och möjligen ersätta mycket mer än så.
För att vara säker har användningen av alger för flytande bränslen studerats omfattande tidigare, bland annat genom ett program vid National Renewable Energy Laboratory (NREL) som pågick i nästan ett decennium. Då var resultaten inte uppmuntrande. NREL-programmet avslutades 1996, till stor del för att priserna på råolja vid den tiden var alldeles för låga för att alger skulle kunna konkurrera.
Men Eric Jarvis, en NREL-forskare, säger att tillräckligt mycket har förändrats för att NREL-forskare förväntar sig att starta om programmet inom de närmaste sex månaderna till ett år. När programmet lades ner 1996 var oljepriserna relativt låga. Dagens högre oljepriser kommer att göra det lättare för alger att konkurrera. Ändå varnar Jarvis för att du måste vara försiktig eftersom det finns mycket hype där ute just nu.
Biotekniska framsteg under det senaste decenniet kan hjälpa. Nya genomiska och proteomiska teknologier gör det mycket lättare att förstå mekanismerna som är involverade i alg-oljeproduktion. En av utmaningarna som forskare har ställts inför är att även om vissa typer av alger kan producera stora mängder olja – så mycket som 60 procent av sin vikt – gör de detta bara när de är svältfödda på näringsämnen. Men när de svälter efter näringsämnen förlorar de en annan av sina attraktiva egenskaper: deras förmåga att snabbt växa och fortplanta sig. Forskare hoppas kunna förstå de molekylära växlarna som orsakar ökad oljeproduktion, med ett extra hopp om att utlösa den utan att svälta algerna. Detta kan dramatiskt öka oljeproduktionen och pressa ner priserna.
En bättre förståelse av biologi kan hjälpa forskare att ta itu med ett annat problem. Det billigaste sättet att odla alger är i öppna dammar. Men öppna dammar fulla av näringsämnen inbjuder andra arter att ta över, konkurrera med algerna och dra ner på produktionen. LiveFuels, som finansierar och koordinerar forskning vid sitt eget labb och hos både Sandia och NREL, hoppas kunna skapa algekosystem som motstår sådana inkräktare genom att säkerställa att alla näringsämnen omvandlas till former som algerna lätt kan använda, säger David Kingsbury , ordförande för företagets vetenskapliga rådgivande nämnd.
Nyligen genomförda tester av ett algbaserat system utvecklat av GreenFuel, som till skillnad från LiveFuels utvecklar slutna bioreaktorer, visade att det kunde fånga upp cirka 80 procent av koldioxiden som släpps ut från ett kraftverk under dagen när solljus är tillgängligt. Även om denna koldioxid senare kommer att frigöras när bränslet förbränns i fordon, skulle koldioxiden ändå ha kommit in i atmosfären. Att återanvända det i förnybara flytande bränslen gör det möjligt att förhindra utsläpp av koldioxid från fossila bränslen och därmed minska de totala utsläppen.
Det växande intresset för att reglera koldioxidutsläppen kan också vara en välsignelse för algbränslen. Om det finns en koldioxidskatt, eller ett annat sätt att i princip tjäna pengar genom att fånga upp koldioxid, kan det definitivt påverka ekonomin, säger Jarvis. Men GreenFuels John Lewnard, vice vd för processutveckling, säger att företaget tror att det kan nå konkurrenskraftiga priser utan koldioxidskatter.
Men för närvarande kommer sänkta kostnader att innebära att man övervinner många tekniska hinder. Det är klart att [framställa bränsle från alger] kan göras, säger Lissa Morgenthaler Jones, LiveFuels VD. Frågan är bara om vi kan göra det billigt. Och det enda sättet vi kommer att ta reda på det är om vi gör det – om vi faktiskt går ut, drar igång det, spenderar några miljoner på det och får det att hända.
Det finns gott om federalt intresse dessa dagar. I sitt State of the Union-tal satte president Bush ett ambitiöst mål att ersätta 20 procent av bensinförbrukningen i USA till 2017, till stor del genom att producera 35 miljarder liter förnybara bränslen. Att uppfylla dessa mål kommer att vara en utmaning. Just nu kommer biobränslen från matgrödor som sojabönor och majs; redan efterfrågan på majs för att producera etanol driver upp baslivsmedelspriserna och underblåser protester i Mexiko. Ett alternativ till matkällor är cellulosamaterial som träflis, gräs och majsstjälkar, som är rikligare än majssäd. Men dessa kräver speciella bearbetningsmetoder, och även om vissa av dessa tekniker har visats på små anläggningar, har de ännu inte bevisats kommersiellt.