Як перетворити воду і світло в моторне паливо?
Автомобіль - найкращий друг людини. Як і будь-якому одному, йому прощається багато. Наприклад, непоправної шкоди навколишньому середовищу, забруднення повітря і землі, витрачання дефіцитних природних ресурсів.
У сім'ях іноді (або часто) трапляється, що «невидимі» недоліки одного чоловіка видно інакше як на долоні, от тільки як з ними боротися - неясно. Так і в людському суспільстві. Поки одні качають нафту, роблять бензин і солярку, щоб інші ганяли по автострадах і гули клаксонами в міських пробках, треті думають, як «безневинне хобі» перших і других зробити прийнятним, не завдає шкоди іншим членам сім'ї та зеленій траві на галявині перед спільним домом.
Зовсім недавно здавалося, що проблему можна вирішити, використовуючи «біодизель». Досвід деяких країн показав, що моторне паливо, сировиною якому служать рослини, зменшує викиди шкідливих речовин, а виробляти його буде до тих пір, поки в небі сяє сонце. Причому сировину не просто росте на полях, а, як і всі рослини, виробляє спалюється кращим другом - автомобілем кисень. Краса!
Але екологи знову б'ють на сполох. Ми, люди, традиційно «заднім розумом міцні», і те, що домислити не в силах, перевіряємо досвідом. Ось досвід і показав, що ростити рапс і кукурудзу для переробки в моторне паливо неефективно, і навіть шкідливо для всього людства. Апетити табунів кращих друзів ростуть постійно, слідом за ними ростуть площі для вирощування біосировини. Як наслідок скорочуються площі лісів - дихати стає важче, і площі сільгоспугідь - їсти самим людям ставати нічого, заради того щоб ситим був друг.
Вчені всілися за комп'ютери, взялися за калькулятори і почали рахувати. Вирахувані цифри вразили всіх, незважаючи на те, що для розрахунків знадобилися тільки основні арифметичні дії, виробляти якісь можна було, якщо і не «в умі», то китайським олівчиком на полях вчорашньої газети напевно.
Кожен гектар посівів кукурудзи в кінцевому підсумку видає «на гора» близько 170 літрів біопалива на рік. Немало, якщо в загальному і цілому, але не зокрема. Вважається, що апетит окремо взятого кращого друга останні роки постійно погіршується. Але основний інстинкт не дає знижуватися чисельності друзів, яка росте незважаючи ні на які кризи. Якщо навіть врахувати, що продуктивність праці американських фермерів теж зростає, то і тоді виходить, що до середини нинішнього століття вся площа США, пущена під кукурудзу, не зможе забезпечити потреби в моторному паливі американського автотранспорту.
Треба віддати належне, розумних людей в Американських сполучених штатах вистачає, а якщо виникає дефіцит - на допомогу тут же приходять росіяни та індійці. Міністерство енергетики США проблему розглянуло ще в середині сімдесятих минулого (вже) ХХ століття.
У 1978 році стартував дослідницький проект з виробництва біопалива з водоростей. Не доживши до настання нового століття чотирьох років, проект благополучно помер. Але не без користі, а переробивши бюджетні гроші в товстий звіт, який стверджував, що водорості працювати, звичайно, можуть, але погано і неефективно, а тому використовувати їх у благих цілях забезпечення продовольчої безпеки кращого друга людини не можна ніяк. Майже як в радянсько-російському анекдоті про прапорщика і крокодила, літаючого «нізенько-нізенько».
Урядові вчені експериментували на відкритих водоймах у Каліфорнії, Нью-Мексико і на Гаваях. Вони прийшли до висновку, що добувати і переробляти нафту дешевше, ніж розробляти технологію і ростити водорості на величезних водних площах.
На перший погляд це дійсно так. Сонячне світло, в кількостях, необхідних водоростям для успішного росту, проникає у воду на глибину всього лише декількох сантиметрів, що не залишає іншого шляху нарощування обсягів виробництва, окрім як нескінченне нарощування «посівних площ». Ну, майже цілина на Гаваях.
Урядові експерти погодилися з висновками, дослідження припинили, і перенацілили зусилля на вивчення можливості переробки на етанол стебел зернових культур, що залишаються незатребуваними після збирання врожаю. Теж, до речі, перспективний напрямок.
Можливо, підприємець і вчений Глен Керц не до кінця дочитав товстий звіт. Він звернув увагу тільки на те, що деякі види водоростей виробляють рослинного масла куди більше, ніж кукурудза або соя, в перерахунку на одиницю живої біомаси. А щоб забезпечити водорості світлом, Керц придумав вирощувати їх не в ставках і морських затоках, а в спеціальному вертикальному біореакторі оригінальної конструкції.
Зовні реактор сильно змахує на поліетиленовий пакет. Точніше на підвішену вертикально нескінченну стрічку тонких пакетів, усередині яких циркулює якась рідина. У цій рідині живуть водорості, половина маси яких - рослинна олія.
Установка називається VertiGro. Компанія Керц Valcent Products вже два роки тестує можливість серійного випуску установок та їх промислової експлуатації. «Між справою» Глен Керц запатентував пару десятків винаходів, реалізованих в новій технології.
Вертикальне розташування мініводоемов дозволило забезпечити водорості необхідною кількістю світла. Підбір «садивного матеріалу» обумовив високу ефективність виробництва. До речі, не виключено, що водорості, що використовуються в установці сьогодні - не найефективніші. Вченим відомо їх близько 65 тисяч видів, але ще більша кількість поки не класифіковано.
За словами Керц одиниця площі зайнята VertiGro здатна забезпечити виробництво біопалива в кілька тисяч разів більше, ніж традиційні сільгоспугіддя. Поки ще «робота водоростей» обходиться дорожче, ніж вирощування кукурудзи. Проблема в технології вилучення з них рослинного масла, для чого використовується вуглекислий газ під високим тиском. Але Глен Керц і Valcent Products не припиняють дослідження. Результати не за горами.
