НАСА (NASA) применяет космические технологии к весьма приземленной проблеме, связанной с производством топлива на основе водорослей и недорогими методами очистки канализационных стоков.
Космическое агентство выращивает водоросли для производства биотоплива в пластиковых пакетах со сточными водами, плавающих в океане.
Джонатан Трент, ведущий научный сотрудник проекта из Калифорнийского Исследовательского Центра Амес НАСА, говорит, что данные исследования преследуют три цели: произвести биотопливо из малого количества ресурсов на ограниченной территории, помочь очистить муниципальные сточные воды и попутно сократить выбросы диоксида углерода.
«Водоросли - это лучший источник биотоплив на планете, о котором мы знаем», - сказал Трент в интервью. «Если мы еще в то же самое время сможем провести очистку [сточных вод], это будет просто замечательно».
Процесс удивительно прост. Он начинается с того, что водоросли помещают в наполненные стоками пластиковые пакеты, которые в стилистике НАСА называются модной аббревиатурой ОМЕГА – «прибрежные мембранные кожухи для растущих водорослей».
Пакеты ОМЕГА - это полупроницаемые мембраны, которые НАСА разработало для переработки стоков астронавтов в ходе длительных космических перелетов. В данном случае, мембраны дают выход пресной воде, но не позволяют входить соленой.
После этого водоросли бурно растут на питательных веществах из сточных вод. Растения очищают воду и производят липиды - жирорастворимые молекулы, которые потом будут использованы в качестве топлива.
Так же, как и в ходе производства биотоплива на суше, плавающие пакеты ОМЕГА используют воду, энергию солнца и диоксид углерода, который в данном случае поглощается через пластиковую мембрану для производства сахара, в процессе метаболизма водорослей превращающийся в липиды (жиры).
Кислород и свежая, очищенная вода после этого проходят через мембрану в океан.
«Это не требует энергозатрат», - говорит Трент. «Это ничего не нам не стоит. Осмотическое давление работает само по себе».
Система абсолютно дуракоустойчива, добавляет Трент. Даже если в пакете ОМЕГА появится течь, то соленая океанская вода убьет водоросли, предотвратив распространение инвазивных видов.
«Пресноводные водоросли не могут выжить в морских условиях. Мы ничего не добавляем туда такого, из чего могли бы появиться виды-захватчики».
Если же разольются канализационные стоки, добавил он, «Мы не добавим в океан ничего такого, чего бы в нем и без того не было».
Привлекательность
Пластиковые пакеты НАСА сделаны для службы в течение трех лет, сказал Трент. После этого они могут быть переработаны в пластиковую мульчу или раскрошены и использованы для улучшения качества почвы и удержания влаги.
«Мы не предполагаем, что процесс будет выгодным, если мы сконцентрируемся только на производстве топлива», - сказал Трент. «Но мы разрабатываем его, по крайней мере, на трех уровнях: производство конечных продуктов – топлива и удобрений, а также очистка сточных вод и сокращение выбросов диоксида углерода. В данном виде экономически он становится более целесообразным».
В целом, сказал Трент, технология почти конкурентоспособна с производством биотоплива из водорослей на твердой почве, которое требует обширных прудовых фермерских угодий промышленного уровня или закрытых биореакторов.
По словам Трента, производство на суше имеет свои ограничения. Открытые пруды и биореакторы отхватывают большие куски земли, которая подпадает под налоги, и могут в будущем конкурировать с сельским хозяйством. Даже в пустыне, где фермерские хозяйства не часты, испарение воды из прудов представляет угрозу. Закрытые биореакторы сталкиваются с похожими препятствиями. Они должны быть очень надежными, чтобы сохранять большие объемы воды против воздуха.
«Мы решили проблемы испарения, сорняков, структуры», - сказал Трент. «И мы думаем, что добавили позитивные характеристики типа очистки сточных вод и уменьшения выбросов диоксида углерода».
Трент рисует в своем воображении процесс ОМЕГА, способный покрыть все нужды американского воздухоплавания – 21 млрд галлонов в год (63 млн тонн). Чтобы это сделать, понадобится 10 миллионов акров океана (40,5 тысяч кв. км – чуть меньше чем Швейцария или Нидерланды – 41,5 и 41,3 тысяч кв.км.), говорит он.
«Это кажется огромным, но это достаточно маленькая площадь по сравнению со всей площадью океанов», - говорит он. «И мы представляем [пакеты ОМЕГА] распределенные повсюду, в определенных местах… или сданные под франшизу и осматриваемые рыбаками».
Препятствия
Но технология сталкивается с препятствиями.
Трент и его сотрудники до сих пор ищут пластик, способный выдерживать тряску на волнах и низкую температуру, не становясь слишком хрупким для осмоса.
И, естественно, все упирается в финансовое обеспечение. По словам Трента, доверия венчурного капитала пока нет, но его команде разработчиков повезло с Калифорнийской Энергетической Комиссией. Грант штата начнется в этом августе.
Этот грант должен помочь Тренту и другим исследователем Амеса создать демонстрационную систему в течение года. Это позволит рассмотреть технологию с большего количества сторон и сравнить ее с другими технологиями возобновляемой энергетики.
«На планете с экспоненциальным ростом народонаселения и сокращением ресурсов, мы сейчас находимся в состоянии опасности на временном отрезке, измеряемом десятилетиями», - сказал Трент. «Я думаю, очень важно, что этот процесс дает альтернативу... Я не могу сказать, является ли процесс ОМЕГА тем самым решением, но это именно то, что точно заслуживает проверки со всех сторон».
В целом, сказал Трент, технология почти конкурентоспособна с производством биотоплива из водорослей на твердой почве, которое требует обширных прудовых фермерских угодий промышленного уровня или закрытых биореакторов.
По словам Трента, производство на суше имеет свои ограничения. Открытые пруды и биореакторы отхватывают большие куски земли, которая подпадает под налоги, и могут в будущем конкурировать с сельским хозяйством. Даже в пустыне, где фермерские хозяйства не часты, испарение воды из прудов представляет угрозу. Закрытые биореакторы сталкиваются с похожими препятствиями. Они должны быть очень надежными, чтобы сохранять большие объемы воды против воздуха.
«Мы решили проблемы испарения, сорняков, структуры», - сказал Трент. «И мы думаем, что добавили позитивные характеристики типа очистки сточных вод и уменьшения выбросов диоксида углерода».
Трент рисует в своем воображении процесс ОМЕГА, способный покрыть все нужды американского воздухоплавания – 21 млрд галлонов в год (63 млн тонн). Чтобы это сделать, понадобится 10 миллионов акров океана (40,5 тысяч кв. км – чуть меньше чем Швейцария или Нидерланды – 41,5 и 41,3 тысяч кв.км.), говорит он.
«Это кажется огромным, но это достаточно маленькая площадь по сравнению со всей площадью океанов», - говорит он. «И мы представляем [пакеты ОМЕГА] распределенные повсюду, в определенных местах… или сданные под франшизу и осматриваемые рыбаками».
Препятствия
Но технология сталкивается с препятствиями.
Трент и его сотрудники до сих пор ищут пластик, способный выдерживать тряску на волнах и низкую температуру, не становясь слишком хрупким для осмоса.
И, естественно, все упирается в финансовое обеспечение. По словам Трента, доверия венчурного капитала пока нет, но его команде разработчиков повезло с Калифорнийской Энергетической Комиссией. Грант штата начнется в этом августе.
Этот грант должен помочь Тренту и другим исследователем Амеса создать демонстрационную систему в течение года. Это позволит рассмотреть технологию с большего количества сторон и сравнить ее с другими технологиями возобновляемой энергетики.
«На планете с экспоненциальным ростом народонаселения и сокращением ресурсов, мы сейчас находимся в состоянии опасности на временном отрезке, измеряемом десятилетиями», - сказал Трент. «Я думаю, очень важно, что этот процесс дает альтернативу... Я не могу сказать, является ли процесс ОМЕГА тем самым решением, но это именно то, что точно заслуживает проверки со всех сторон».
Предлагаем посмотреть другие страницы сайта:
← Конференция «Развитие возобновляемой энергетики в России» | Нанотехнологии в ядерной электроэнергетике →
