Av alle alternativene for ren energi i utvikling er det algebasert biodrivstoff som ligner mest på sammensetningen av råoljen som blir pumpet ut fra under havbunnen. Mye av det vi kjenner som petroleum, var tross alt dannet fra disse mikroorganismer, gjennom en naturlig varmeforenklet konvertering som spilte ut i løpet av millioner av år.
Nå har forskere ved det amerikanske energidepartementet Pacific Northwest National Laboratory i Richland, Washington, oppdaget en måte å ikke bare gjenskape, men fremskynde denne "matlagings" -prosessen til et punkt hvor en liten blanding av alger og vann kan bli omgjort til en slags råolje på under en time. Foruten å være lett i stand til å raffineres til brennbare gasser som jetbrensel, bensin eller diesel, genererer den proprietære teknologien også, som et biprodukt, kjemiske elementer og mineraler som kan brukes til å produsere strøm, naturgass og til og med gjødsel for, kanskje, å vokse enda flere alger. Det kan også hjelpe med å innlede alger som et levedyktig alternativ; en analyse har vist at implementering av denne teknikken i større skala kan tillate selskaper å selge biodrivstoff kommersielt for så lite som to dollar per gallon.
"Når det kommer til stykket, er ikke amerikanere som europeere som pleier å bry seg mer om å redusere sitt karbonavtrykk, " sier hovedetterforsker Douglas C. Elliott, som har forsket på alternativt drivstoff i 40 år. "Drivkraften for å ta i bruk noen form for drivstoff er til syvende og sist om den er like billig som bensinen vi bruker nå."
Forskere har lenge vært fascinert av vaskeristen over iboende fordeler alger kan skryte av i forhold til andre energikilder. Det amerikanske energidepartementet anslår for eksempel at en oppskalering av alge drivstoffproduksjon for å møte landets daglige oljeforbruk vil ta omtrent 15 000 kvadratkilometer land, omtrent på størrelse med en liten stat som Maryland. Til sammenligning ville erstatning av bare tilførselen av diesel produsert med biodiesel fra soyabønner kreve å sette av halvparten av landets landmasse.
Foruten potensialet for mye høyere utbytte, er algen drivstoff fortsatt renere enn petroleum, da de marine anleggene sluker karbondioksid fra atmosfæren. Landbruket blomstrer alger i et bredt spekter av naturtyper, fra havområder til avløpsvannsmiljø. Det er ikke farlig som kjernebrensel, og det er biologisk nedbrytbart, i motsetning til solcellepaneler og andre mekaniske inngrep. Den konkurrerer heller ikke med matforsyninger, og igjen er den lik bensin til at den kan raffineres på samme måte ved hjelp av eksisterende anlegg.
"Etanol fra mais må blandes med gass og modifisert vegetabilsk olje for bruk med diesel, " sier Elliott. "Men det vi lager her for å konvertere alger er mer en direkte rute som ikke trenger spesiell håndtering eller blanding. "
Eller, som algeeforsker Juergen Polle fra Brooklyn College uttrykker det: "Vi kan ikke fly fly med etanol. Vi trenger olje, " sier han til CBS News .
Men mens infrastrukturen for kornbasert etanolproduksjon har utvidet seg i den grad at de fleste biler på veien kjører på bensinblandinger som består av 10 prosent biodrivstoff, har den pågående utviklingen av alge drivstoff kommet frem til så isleg siden den første gnisten av interesse for 1980-tallet. Bransjeeksperter tilskriver dette langsomt for mangelen på en gjennomførbar metode for å produsere alge drivstoff som løper så høyt som 10 dollar per gallon, ifølge en rapport i New York Times . Løftet om olje fra alger var imidlertid forbløffende nok til at ExxonMobil i 2009 hentet ekspertisen til den verdenskjente bioingeniøren Craig Venter’s Synthetic Genomics lab til å fremstille en genetisk stamme av lipidrike alger, som et middel for å kompensere for utgiftene til å dyrke og prosessering av stoffet til en kommersielt attraktiv ressurs. Til tross for at vi investerte 600 millioner dollar i en betydelig ambisiøs innsats, var prosjektet oppsatt av "tekniske begrensninger", og tvang selskapet til å innrømme tidligere i år at alge drivstoff er "sannsynligvis lenger" enn 25 år unna å bli mainstream.
Det hydrotermiske flytende systemet som Elliots team utviklet er ikke noe nytt. Faktisk diskuterte forskere teknologien midt i en energikrise i løpet av 1970-årene som en måte å forgasne forskjellige former for biomasse som tre, og til slutt forlot den et tiår senere da prisen på bensin kom tilbake til mer fornuftige nivåer. PNNLs laboratoriebygde versjon er imidlertid "relativt nyere", og designet ganske enkelt for å demonstrere hvordan erstatning av kostnadskrevende praksis som tørking av alger før blanding av kjemikalier med en strømlinjeformet tilnærming gjør hele prosessen mye mer kostnadseffektiv i alle faser. Elliott forklarer for eksempel at hoveddelen av utgiftene blir brukt på å oppdra alger, som enten dyrkes i det som kalles et åpent dam-system, ligner på naturlige miljøer, eller under godt kontrollerte forhold som finnes i lukkede systemer. Det åpne damsystemet er ikke for dyrt å kjøre, men det har en tendens til å gi mer forurensede og ubrukelige avlinger, mens kunstige omgivelser, der alger blir oppdrettet i klare lukkede containere og matet sukker, er kostbare å opprettholde.
"Folk har denne litt unøyaktige ideen om at du kan dyrke alger hvor som helst bare fordi de vil finne den vokse på steder som svømmebassenget, men å høste drivstoff-alger i massiv skala er faktisk veldig utfordrende, " sier Elliott. "Det fine med systemet vårt er at du kan legge omtrent alle slags alger inn i det, til og med blandede stammer. Du kan vokse så mye du kan, hvilken som helst belastning, enda lavere lipidtyper, og vi kan gjøre den til rå. "
Forbes energireporter Christopher Helman har en god beskrivelse av hvordan denne spesielle hydrotermiske flytende teknikken fungerer:
"Du starter med en kilde til alger blandet med vann. Den ideelle løsningen er 20 vekt% alger. Så sender du den, kontinuerlig, nedover et langt rør som holder algene på 660 grader Fahrenheit og 3000 psi i 30 minutter under omrøring Tiden i denne trykkokeren bryter algene (eller annet råstoff) og reformerer den til olje.Gitt 100 pund alge-råstoff vil systemet gi 53 pund 'bioolje' ifølge PNNL-studiene. Oljen er kjemisk veldig lik lett, søt rå, med en kompleks blanding av lette og tunge forbindelser, aromater, fenol, heterocykliske og alkaner i området C15 til C22. "
Å betjene det som egentlig er en ekstrem trykkoker med så konstant høy temperatur og stress krever en god del kraft, selv om Elliott påpeker at de har bygget systemet med varmegjenvinningsfunksjoner for å maksimere varmen ved å sykle det tilbake i prosessen, noe som totalt sett skulle resultere i en betydelig netto energi gevinst. Som en bonus, etterlater den påfølgende kjemiske reaksjonen en litany av forbindelser, som hydrogen, oksygen og karbondioksid, som kan brukes til å danne naturgass, mens rester av mineraler som nitrogen, fosfor og kalium fungerer godt som gjødsel.
"Det er en måte å etterligne det som skjer naturlig over en ufravikelig lang tid, " legger han til. "Vi gjør det bare mye, mye raskere."
Elliotts team har lisensiert teknologien til Utah-baserte oppstart Genifuel Corporation, som håper å bygge videre på forskningen og etter hvert implementere den i et større kommersialisert rammeverk. Han antyder at teknologien må måles for å konvertere omtrent 608 tonn tørre alger til rå per dag for å være økonomisk bærekraftig.
"Det er en formidabel utfordring å lage et biodrivstoff som er kostnadskonkurransedyktig med etablerte petroleumsbaserte brensler, " sa Genifuel-president James Oyler i en uttalelse. "Dette er et stort skritt i riktig retning."
