Ist Algen-Biokraftstoff eine Alternative zu Öl?

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Könnten wir Algen in Treibstoff verwandeln? Schauen Sie sich diese Bilder mit Fahrzeugen mit alternativen Kraftstoffen an, um mehr zu erfahren. DCI

Wenn Sie in Texas waren und riesige, leere Felder mit schweren Maschinen gesehen haben, wissen Sie wahrscheinlich, dass ein Großteil des Heizöls des Landes direkt aus dem Boden kommt und durch Brunnen spritzt, die schwarzes Gold tief unter dem Boden bohren und pumpen Erdoberfläche. Es ist keineswegs billig oder einfach, all das Rohöl an die Oberfläche zu bringen, und weil die Rohölpreise weiterhin hoch sind, wenden Energieerzeuger zunehmend andere Energiequellen an. Tatsächlich kommt eine der attraktivsten alternativen Kraftstoffquellen überhaupt nicht aus dem Boden. Stattdessen finden Sie es im offenen Wasser - und vielleicht sogar in Ihrem eigenen Aquarium.

Wissenschaftler verwenden den Begriff Algen, um eine große und vielfältige Gruppe pflanzenähnlicher Organismen zu bezeichnen, die häufig im Wasser vorkommen. Algen sind wie Pflanzen photosynthetisch: Sie wandeln Kohlendioxid mithilfe der Kraft des Sonnenlichts in Lebensmittel um. Algen haben jedoch keine Stängel oder Wurzeln.

Für den Rest von uns sind Algen am besten als das schleimige Grünzeug bekannt, das auf Teichwasser und an der Oberfläche schmutziger Schwimmbäder wächst. Algen sind auch die Geißel von Aquarienbesitzern weit und breit, die einen endlosen Kampf führen, um die Ausbreitung in ihren Tanks zu minimieren. Neben Teichen, Seen, Becken und Aquarien wachsen auch Algen in Erde, Schnee und sogar Wolken.

Während sie für manche ein grobes Ärgernis sein können, erfüllen Algen eine Reihe wichtiger Umweltfunktionen. Laut der Encyclopedia of Biological Invasions produzieren Algen mehr als 70 Prozent des weltweiten Sauerstoffs und verbrauchen große Mengen Kohlendioxid.

Vielleicht wichtiger für die Bevölkerung eines Planeten, die zunehmend auf Öl angewiesen ist, können Algen auch zur Herstellung einer Reihe von Biokraftstoffen verwendet werden, darunter Ethanol und Biodiesel. Die Methoden variieren, aber laut der Zeitschrift Esquire beginnt ein Energieerzeuger bei der Herstellung von Biodiesel aus Algen häufig mit der Auswahl des Algenstamms, den er verwenden möchte, da einige produktiver oder effizienter sind als andere. Oilgae berichtet, dass Energieunternehmen damit begonnen haben, die produktivsten Algenstämme gentechnisch zu verändern, von denen eine kleine Menge zusammen mit düngenden Nährstoffen in einen wassergefüllten Tank gegeben wird. Die Algen werden dann dem Sonnenlicht ausgesetzt, wodurch der Photosynthesevorgang gestartet wird. Das Kohlendioxid wird aus der Luft in Zucker umgewandelt und die Algen wandeln den Zucker in Öl um, was ungefähr eine Woche dauert. Am Ende dieses Prozesses haben die Algen bis zu 60 Prozent ihres Gewichts an Öl erzeugt.

Als nächstes muss der Kraftstoffhersteller das Öl extrahieren. Das Pressen ist eine übliche Extraktionsmethode. Dies wird erreicht, indem entweder eine Maschine verwendet wird, um das Öl physikalisch herauszudrücken (denken Sie daran, dass Oliven zerkleinert und gepresst werden, um ihr Öl zu erhalten) oder indem komprimiertes Kohlendioxid verwendet wird, das das Öl durch Verdampfung abtrennt. Der Kraftstoffhersteller verwendet dann einen Katalysator - beispielsweise Natriumhydroxid und Methanol -, um Sauerstoff aus dem Öl zu entfernen und ihn durch Wasserstoff zu ersetzen, um Diesel-Biokraftstoff zu erzeugen.

Raffinerien können Algenöl auch in andere Formen von Biokraftstoff umwandeln, einschließlich Methan, Benzin und Düsentreibstoff. Laut Smart Planet hat aus Algen erzeugter Düsentreibstoff dazu beigetragen, einen United Airlines-Flug von Chicago nach Houston im November 2011 anzutreiben, den ersten kommerziellen Inlandsflug, bei dem algenbasierter Treibstoff verwendet wurde. Die Fluggesellschaften sind nicht die einzigen, die (schleimig) grün werden. Oilgae schätzt, dass derzeit rund 100 US-amerikanische Unternehmen und eine gleiche Anzahl von Universitäten die algenbasierte Kraftstoffproduktion untersuchen.

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Algen gelten seit langem als bessere Alternative zu Öl als andere natürliche Brennstoffe wie Sojabohnen, Mais und Weizen, vor allem, weil Algen einen viel höheren Ertrag erzielen können (bis zu 100-mal mehr Öl pro Morgen). Während die Verwendung dieser Grundnahrungsmittel als Brennstoff den unbeabsichtigten Effekt hatte, die Lebensmittelpreise zu erhöhen, indem die Ernten knapper wurden, können Algen in verschiedenen Gewässern für Öl geerntet werden, ohne Land aufzunehmen, das sonst für die Landwirtschaft genutzt würde.

Aber ist Algenöl eine Alternative zu Rohöl? Die kurze Antwort lautet ja, aber die langfristige Lebensfähigkeit der Algen hängt von den Preisen an der Zapfsäule ab. Da die Erdölpreise weiterhin hoch sind und der Anbau, die Gewinnung und das Raffinieren von Algenöl kostengünstiger werden, bieten Algen eine zunehmend praktikable Alternative zu Öl als Brennstoffbasis.

Obwohl Forscher vor Jahrzehnten begannen, Algen als Brennstoffquelle zu betrachten, galt Algenöl bis vor kurzem als zu kostspielig, um in einem Maßstab hergestellt zu werden, der groß genug war, um den nationalen Erdölverbrauch zu senken. 1996 stellte das US-Energieministerium (US Department of Energy, DOE) ein Programm ein, das sich seit fast 20 Jahren auf die Entwicklung erneuerbarer Kraftstoffe aus Algen konzentrierte, und stellte - wie das National Renewable Energy Laboratory in einem Abschlussbericht feststellte - fest, dass "die Die hohen Kosten der Algenproduktion bleiben ein Hindernis. " Die optimistischste Schätzung des DOE ergab, dass der Preis für ein Barrel Algenöl doppelt so hoch ist wie für ein Barrel Erdöl.

Bis 2008 waren die Rohölkosten jedoch in die Höhe geschossen, was Algenöl zu einer attraktiven und weniger kostspieligen Alternative machte. Das DOE hat das Algenbrennstoffprogramm wiederbelebt und sich mit Chevron zusammengetan, um die Forschung fortzusetzen. Die Tabellen haben sich so weit gewendet, dass eine kürzlich vom Pacific Northwest National Laboratory des DOE durchgeführte Studie zeigt, dass 5,5 Prozent der US-Landfläche - insbesondere in den Großen Seen, an der Südostküste und an der Golfküste - dem Algenanbau gewidmet sind Das Land könnte derzeitige Produktionsmethoden anwenden, um bis zu 17 Prozent des Öls, das es derzeit zu Transportzwecken importiert, durch Algenöl zu ersetzen.

Mit fortschreitender Forschung werden die Kosten für die Herstellung von Kraftstoff aus Algen voraussichtlich sinken. Die Forscher arbeiten an effizienteren Methoden, um Algen zu züchten und ihr Öl zu extrahieren. Biodeisel ist derzeit die kostengünstigste Kraftstoffverwendung für Algenöl, da der Prozess weniger Energie erfordert als die Umwandlung des Öls in Methan, Ethanol und andere Kraftstoffarten. Ziel ist es, Algenöl zu einer wirtschaftlich vertretbaren Alternative zu Erdöl zu machen, falls die Rohölpreise fallen.

Es ist noch nicht an der Zeit, alle Ölquellen in Amerika durch algenwachsende Teiche zu ersetzen, aber die Tage des Austauschs von schwarzem Gold gegen grünen Schlamm sind nicht mehr fern.

Rette den Planeten mit dem schleimigen grünen Zeug

Wenn es um Algen geht, ist Sucht gut. Die pflanzenähnlichen Organismen können einfach nicht genug Kohlendioxid bekommen. Laut Scientific American schätzt der Algenbrennstoffhersteller Sapphire Energy, dass die verwendeten Algen für jede produzierte Gallone Öl etwa 14 Kilogramm Treibhausgas aufnehmen. Während der Prozess selbst beim Transport und der Verwendung des erzeugten Kraftstoffs noch Kohlenstoff verbrennt, wird der Algenölproduktionsprozess als viel energieeffizienter angesehen als die herkömmliche Ölproduktion. Die Umweltvorteile von Algen beschränken sich nicht nur auf saubere Luft. Es wurde auch gezeigt, dass die Organismen Abwasser durch Entfernen von Toxinen behandeln.

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Quellen

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  • US-Umweltschutzbehörde. "Klimawandel." (9. Dezember 2011) http://www.epa.gov/climatechange/basicinfo.html



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