Природа щедра на подарки. Если человеку необходима энергия, то она дает ему источник энергии, и не один: солнечная энергия, энергия ветра, воды, нефть и т.д. Главное — научиться их использовать. Еще один источник энергии — растительные культуры, в частности микроводоросли. Масло, содержащееся в них, служит сырьем для биотоплива. До сих пор масла из водорослей получали такими методами, как отжим и экстракция, при этом организмы умирали. Теперь же, при помощи нанотехнологий удалось выделить масла, не уничтожая сами водоросли, что делает этот источник энергии возобновляемым, а значит, ценным. Так человек шаг за шагом учиться жить в гармонии с природой, рационально используя то, что она дает.
Исследования показали, что многие растительные культуры могут служить сырьем для получения топлива: кукуруза, соя, подсолнечник и пальмовое масло вполне подходят для этого, но лидирующее положение в ряду богатых маслами культур занимают микроводоросли. Это низшие растения — одноклеточные фотосинтезирующие организмы, основные компоненты фитопланктона, они не токсичны, легко воспроизводимы и способны развиваться в пресной и в соленой воде.
Крупное финансирование проектов по разработке технологий получения биодизельного топлива из водорослей началось в Америке еще в 50-х годах прошлого века, а в последнее время к работе в этом направлении подключилось множество научных групп, в том числе, и в Японии. К настоящему моменту ученые уже достаточно преуспели в этой области. Выращивание водорослей в специально освещаемых и перемешиваемых водоемах позволяет получать биомассу не только на поверхности, но и в объеме воды. Простые способы выделения масел — отжим и экстракция дают на выходе более 50% готового топлива от массы исходного сырья. И все же, в рентабельности такие производства пока еще уступают добыче нефти и некоторым другим способам производства энергии.
Существенно снизить стоимость биотоплива можно, если выращенные организмы будут не погибать при выделении из них липидов и жирных кислот, а оставаться живыми и способными вновь вырабатывать и аккумулировать органические соединения.
Эту, на первый взгляд, невероятную задачу, удалось осуществить американским ученым из Департамента энергетики США в Эймсе (U.S. Department of Energy's Ames Laboratory) и Университета штата Айова (Iowa State University). Сочетание решений био- и нанотехнологий, получившее название «nanofarming» — «агро-нанотехнология» представляет превосходные перспективы для промышленности. Коммерциализацией проекта занимаются организации-разработчики, и еще несколько крупных организаций, специализирующихся на нано- и биотопливной продукции: Catilin, Лаборатории по изучению энергетической эффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США (DOE's Office of Energy Efficiency and Renewable Energy).
В новой технологии интегрированы подходы нанотехнологии, химии и катализа. Мезопористые (имеющие наноразмерные поры) наночастицы экстрагируют масла из живых клеток водорослей, а для дальнейшего высокоэффективного выделения масла применяется специально разработанный и запатентованный катализатор Catilin.
Внедрение нового метода будет проходить в три этапа: сначала будут подобраны наилучшим образом подходящие для культивации и производства масел виды водорослей, затем будет оптимизирована экстракция с помощью наночастиц и каталитическая технология: выделение масла из системы и его переработка в биодизельное топливо. Третья стадия — это масштабирование технологии и ее непосредственное тестирование в промышленном формате.
Водоросли обеспечивают действительно превосходную выработку топлива: с одного гектара культуры можно снять свыше 15000 л биодизеля. По оценкам экспертов, чтобы удовлетворить потребности США, полностью заменив нефтяное сырье, необходимо засеять водорослями примерно 40000 кв. км, что составляет меньше 1/7 части полей, засевавшихся в США в 2000 году кукурузой.
Ученые полагают, что успешный запуск этой технологии, использующей колоссальный биотопливный потенциал водорослей, может кардинальным образом изменить ситуацию с энергетикой, начав эру воспроизводимых источников энергии.
Природа щедра на подарки. Если человеку необходима энергия, то она дает ему источник энергии, и не один: солнечная энергия, энергия ветра, воды, нефть и т.д. Главное — научиться их использовать. Еще один источник энергии — растительные культуры, в частности микроводоросли. Масло, содержащееся в них, служит сырьем для биотоплива. До сих пор масла из водорослей получали такими методами, как отжим и экстракция, при этом организмы умирали. Теперь же, при помощи нанотехнологий удалось выделить масла, не уничтожая сами водоросли, что делает этот источник энергии возобновляемым, а значит, ценным. Так человек шаг за шагом учиться жить в гармонии с природой, рационально используя то, что она дает.