211service.com
Ūdeņradis no aļģēm
Aļģes ir daudzsološs biodegvielas avots: dažas šķirnes ir ne tikai viegli audzējamas un apstrādājamas, bet arī bagātas ar eļļu, kas ir līdzīga tai, ko ražo sojas pupiņas. Aļģes ražo arī citu degvielu: ūdeņradi. Tie fotosintēzes laikā dabiski veido nelielu daudzumu ūdeņraža, bet Anastasis Melis , augu un mikrobu bioloģijas profesors Kalifornijas universitātē Bērklijā, uzskata, ka sīko zaļo organismu ģenētiski modificētajām versijām ir laba iespēja kļūt par dzīvotspējīgu ūdeņraža avotu.
Aļģu spēks: Lai gan parastās zaļās aļģes absorbē lielāko daļu uz tām krītošās gaismas (pa labi), aļģes, kas izstrādātas tā, lai tajās būtu mazāk hlorofila, izlaiž cauri gaismu (pa kreisi). Ja aļģes audzē lielos, atvērtos bioreaktoros blīvās kultūrās, hlorofila deficīta aļģes ļaus saules gaismai iekļūt dziļākajos aļģu slāņos un tādējādi efektīvāk izmantot saules gaismu.
Melis ir radījis mutācijas aļģes, kas labāk izmanto saules gaismu nekā to dabiskie radinieki. Tas varētu palielināt ūdeņraža daudzumu, ko aļģes ražo, trīs reizes. Tas arī veicinātu aļģu eļļas ražošanu biodegvielai.
Jaunais atklājums būs svarīgs, lai maksimāli palielinātu ūdeņraža ražošanu liela mēroga komerciālos bioreaktoros. Laboratorijā Melis saka: [mēs izgatavojam] zema blīvuma kultūras un mums ir plānas pudeles, lai gaisma iekļūst no visām pusēm. Šī iemesla dēļ šūnas izmanto visu uz tām krītošo gaismu. Taču komerciālā bioreaktorā, kur atklātos dīķos zem saules būtu izvietotas blīvas aļģu kultūras, aļģu augšējie slāņi absorbē visu saules gaismu, bet var izmantot tikai daļu no tās.
Melis un viņa kolēģi izstrādā aļģes, kurās ir mazāk hlorofila, lai tās absorbētu mazāk saules gaismas. Tas nozīmē, ka vairāk gaismas iekļūst dziļākos aļģu slāņos, un galu galā vairāk šūnu izmanto saules gaismu, lai iegūtu ūdeņradi.
Pētnieki manipulē ar gēniem, kas kontrolē hlorofila daudzumu aļģu hloroplastos, šūnu orgānos, kas ir fotosintēzes centri. Katrā hloroplastā dabiski ir 600 hlorofila molekulas. Līdz šim pētnieki šo skaitli ir samazinājuši uz pusi. Viņi plāno vēl vairāk samazināt izmēru līdz 130 hlorofila molekulām. Tajā brīdī blīvās aļģu kultūras lielos bioreaktoros radītu trīs reizes vairāk ūdeņraža nekā tagad, saka Melis.
Ja jūs varat palielināt produktivitāti, atšķaidot [hlorofilu], tas ietekmēs jebkuru jūsu ražoto produktu, saka Rolfs Mēlhorns , enerģijas tehnologs Lorensa Bērklija Nacionālajā laboratorijā. Viņš saka, ka aļģes, kas efektīvāk izmanto saules gaismu, ražotu vairāk eļļas. Jaunuzņēmumi, piemēram, Solix Biofuels, kas atrodas Fortkolinsā, CO, un LiveFuels, kas atrodas Menlo Parkā, Kalifornijā, mēģina iegūt eļļu no aļģēm; eļļu var rafinēt, lai iegūtu dīzeļdegvielu un reaktīvo degvielu.
Process joprojām ir vismaz pieci gadi kopš izmantošanas ūdeņraža ražošanā. Vispirms pētniekiem būs jāpalielina aļģu spēja ražot ūdeņradi. Normālas fotosintēzes laikā aļģes koncentrējas uz saules enerģijas izmantošanu, lai pārvērstu oglekļa dioksīdu un ūdeni glikozē, izdalot skābekli. Tikai aptuveni 3 līdz 5 procenti fotosintēzes noved pie ūdeņraža. Meliss lēš, ka, ja visu aļģu fotosintēzes jaudu varētu novirzīt uz ūdeņraža ražošanu, komerciāli varētu saražot 80 kilogramus ūdeņraža uz vienu akru dienā.
Iespējams, ka 100% aļģu fotosintēzes pārslēgšana uz ūdeņradi nav iespējama. Īkšķis ir tāds, ka, ja mēs to palielinātu līdz 50 procentiem, tas būtu ekonomiski dzīvotspējīgs, saka Melis. Ar 50 procentu jaudu viens akrs aļģu varētu saražot 40 kilogramus ūdeņraža dienā. Tas palielinātu ūdeņraža ražošanas izmaksas līdz 2,80 USD par kilogramu. Par šo cenu ūdeņradis varētu konkurēt ar benzīnu, jo kilograms ūdeņraža enerģijas ziņā ir līdzvērtīgs galonam benzīna.
2000. gadā Meliss, strādājot ar pētniekiem Nacionālajā atjaunojamās enerģijas laboratorijā (NREL), atklāja, ka sēra barības vielu atņemšana aļģēm lika šūnām ražot vairāk ūdeņraža. Pētnieki spēja atņemt aļģēm sēru tikai dažas dienas, taču šajā laikā aptuveni 10 procenti aļģu fotosintēzes spējas tika novirzīti ūdeņraža ražošanai.
Saskaņā ar vadošā pētnieka teikto, NREL pētnieki gūst panākumus, palielinot ūdeņraža ražošanas efektivitāti Maikls Seiberts . Tagad tās var piespiest aļģes ražot ūdeņradi līdz pat trim mēnešiem, nevis tikai dažas dienas. Seiberts sagaida, ka Melisa aļģes, kas apgrieztas ar hlorofilu, būs noderīgas, kad process tiks pārvietots uz lieliem bioreaktoriem. Kamēr NREL pētnieki nepārbauda mutācijas aļģes, viņš saka, ka var būt pāragri pateikt.