Вместо миллионов лет растения могут стать нефтью за минуты
В 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. (Здесь и ниже фото PNNL.)
«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 компания Genifuel Corp. лицензирует сейчас технологию для получения нефти из водорослей.
