Тихоокеанской национальной северо-западной лаборатории Министерства
энергетики США создан непрерывный и весьма быстрый процесс превращения
водорослей в нефть в химическом реакторе: то, что в природе занимает
миллионы лет, в лаборатории заканчивается за десятки минут. Нефть,
вода, обогащённая азотом и фосфором, и вода с растворённым горючим газом
— вот и всё, что выходит из реактора по переработке водорослей. По
сути, это одноступенчатое получение нефти из биомассы, и если вот так
удастся делать топливо по доллару за литр, мировой ТЭК ждут потрясения. «Цена
— серьёзное препятствие на пути получения жидкого топлива из
водорослей, — говорит Дуглас Эллиот (Douglas Elliott), возглавляющий
проект. — Мы полагаем, что наша технология сделает такое топливо куда
более экономичным». То же самое в цифрах: мир потребляет 4,8 трлн л
жидкого топлива в год, а нынешние жалкие десятки миллиардов литров
биотоплива получаются из высших растений, выращиваемых на десятках
миллионов гектаров. Причем один гектар в среднем даёт менее кубометра
биотоплива — то есть буквально столько же, сколько нефть стоимостью
порядка тысячи долларов. Не надо быть гением, чтобы заметить: пищевые
сельхозкультуры выращивать экономически рациональнее, да и недоедания в
третьем мире, где значительная часть этого биотоплива производится, всё
же будет поменьше. Есть вариант: заменить высшие растения
микроводорослями, которые можно быстро выращивать на пресных сточных
водах больших городов (и тогда не надо вносить удобрения и посматривать в
небо, опасаясь непогоды) или на морской воде, и тогда производство
можно вынести в жаркие пустыни, где с солнечным светом полный порядок.
Но какой бы путь вы ни выбрали, получить удаётся только исходное сырьё
для топлива — до состояния биодизеля водоросли надо доводить с помощью
переэтерификации. Да, вы правильно думаете: перед этим водоросли надо
извлечь из их естественной водной среды и долго сушить, что не
удешевляет конечный продукт. Однако дизелем человеческие нужды не
исчерпываются: мы жить не можем без керосина и бензина, которые почти
что пьём. Но приличных технологий их получения из водорослей пока нет,
да и переэтерификация на дизтопливо требует метанола, а его делают из
природного газа. Наконец, в странах вроде нашей биодизель зимой просто
замёрзнет, то есть в него придётся что-то добавлять — скажем, известную
толику обычного дизеля. Словом, получается «долго, дорого, неоднозначно». Что же делать? Группа
г-на Эллиота полагает, что нашла решение. В её химреакторе водоросли
отправляются не на дизельную тропу, а по старому природному пути — из
биомассы в нефть. Только путь этот занимает намного меньше времени: в
реактор впрыскивают горячую воду под давлением 20,7 МПа и температуре
350 °С. Всё это резко ускоряет процесс, поэтому менее чем за час
водоросли из него выходят в виде нефти, и в небольшой степени — биогаза,
из которого можно получать метан (или же попросту сжигать, имея тепло
для подогрева самой установки). Причём, что важно, маленьких зелёных
нефтяников не приходится предварительно сушить: в исходном сырье может
быть 80–90% воды по массе! Процесс из трудоёмкого, почти скорняжного
дела (выращивание — сушка — заготовка — внесение добавок) превращается в
конвейер: выращивание — прямое сливание водорослей в реактор — нефть на
выходе. Итоговый продукт — весьма лёгкая нефть без примесей, которая
легко и просто перерабатывается на существующих НПЗ без перестройки
технологического цикла, без внесения добавок и прочих телодвижений. Да и
двигатели машин под него адаптировать не надо. Опять же за счёт большой
пропускной способности реактора в единицу времени стоимость «переделки»
водорослей в нефть сами разработчики техпроцесса оценивают как
«радикально более низкую», чем в биодизельном варианте. Исходная водорослевая суспензия теперь не нуждается в предварительной просушке. «Отсутствие
нужды в сушке водорослей — большой плюс, это сильно снижает издержки, —
уверен Дуглас Эллиот. — Отсюда и сторонние бонусы: после извлечения
сырья из воды последнюю и питательные вещества можно отправить обратно в
ёмкости с водорослями, дополнительно снижая стоимость»: Пока авторы
технологии работают лишь с небольшим экспериментальным реактором
ёмкостью в 1,5 л водорослевой суспензии, но, по их словам, его можно
легко масштабировать, и при этом благодаря большому объёму у него будут
гораздо меньшие тепловые потери через стенки, что даст значительную
экономию на масштабе. Внедрение разработки уже началось: частная
компанияGenifuel Corp. лицензирует сейчас технологию для получения нефти
из водорослей. Отчёт об исследовании опубликован в журнале Algal Research (доступен полный текст). Подготовлено по материалам Тихоокеанской национальной северо-западной лаборатории.
