開発中のすべてのクリーンエネルギーオプションのうち、海底下から汲み出される原油の組成に最も近いのは藻類ベースのバイオ燃料です。 私たちが石油として知っていることの多くは、結局のところ、これらのまさに微生物から、何百万年もかけて行われた自然の熱促進変換によって形成されました。
現在、ワシントン州リッチランドにある米国エネルギー省のパシフィックノースウエスト国立研究所の研究者は、この「調理」プロセスを複製するだけでなく、藻類と水の小さな混合物に変えることができるポイントまでスピードアップする方法を発見しました1時間以内に原油の一種。 ジェット燃料、ガソリン、ディーゼルなどの可燃性ガスに容易に精製できることに加えて、独自の技術は、副産物として、電気、天然ガス、さらには肥料を生産するために使用できる化学元素と鉱物も生成します。さらに藻類。 また、実行可能な代替手段として藻類を案内するのに役立ちます。 分析により、この手法をより広範囲に実装することで、企業は1ガロンあたり2ドルという低価格でバイオ燃料を商業的に販売できることが示されています。
「結局のところ、アメリカ人は二酸化炭素排出量の削減に関心を持つヨーロッパ人とは違います」と、40年にわたって代替燃料の研究を行ってきた主任研究者ダグラスC.エリオットは言います。 「あらゆる種類の燃料を採用する原動力は、最終的に、現在使用しているガソリンと同じくらい安いかどうかです。」
科学者は、藻が他のエネルギー源より優れているという固有の利点の洗濯物リストに長い間興味をそそられてきました。 たとえば、米国エネルギー省は、国の日々の石油消費に合わせて藻類の燃料生産を拡大すると、およそ15, 000平方マイルの土地を占有すると見積もっています。これはおおよそメリーランド州のような小さな州のサイズです。 それに比べて、大豆からのバイオディーゼルで生産されたディーゼルの供給だけを交換するには、国土の半分を確保する必要があります。
海洋植物が大気中の二酸化炭素を消費するため、はるかに高い収量の可能性に加えて、藻類燃料は石油よりもきれいです。 農業的に、藻類は海の領土から廃水環境まで、広範囲の生息地で繁栄します。 核燃料のように危険ではなく、ソーラーパネルや他の機械的介入とは異なり、生分解性です。 また、食料品と競合せず、ガソリンとほぼ同様であるため、既存の施設を使用して同じように精製できます。
「とうもろこしからのエタノールは、ディーゼルで使用するためにガスと改質植物油と混合する必要があります。しかし、ここで藻類を変換するのは、特別な取り扱いや混合を必要としない直接的な経路です。 」
または、ブルックリンカレッジの藻類研究者Juergen Polleが言うように、「エタノールで飛行機を飛ばすことはできません。オイルが必要です」と彼はCBS Newsに語っています。
しかし、トウモロコシベースのエタノール生産のためのインフラストラクチャは、道路上のほとんどの車が10パーセントのバイオ燃料で構成されるガソリンブレンドで走行する程度まで拡大しましたが、藻類燃料の進行中の開発は、最初の関心の火花以来ずっと氷河期に進歩しました1980年代。 New York Timesのレポートによると、業界の専門家は、1ガロンあたり10ドルという高さの藻類燃料を生産するための実行可能な方法の欠如に起因するこのせいだと考えています。 しかし、藻類からの石油の期待は十分に食欲をそそり、2009年にエクソンモービルは、世界的に有名なバイオエンジニアであるクレイグ・ベンターの合成ゲノム研究室の専門知識を集めて、脂質を豊富に含む藻類の遺伝的株を製造し、物質を商業的に魅力的な資源に加工する。 しかし、かなり野心的な取り組みに6億ドルを投資したにもかかわらず、プロジェクトは「技術的制限」に悩まされ、藻類燃料が主流になってから25年以上も「おそらく」遠いことを会社に認めさせました。
エリオットのチームが開発した熱水液化システムは新しいものではありません。 実際、科学者たちは、1970年代のエネルギー危機の中で、木材などのさまざまな形態のバイオマスをガス化する方法としてこの技術をいじくり、ガソリン価格がより合理的なレベルに戻ったため、10年後にやめました。 ただし、PNNLのラボ向けバージョンは「比較的新しい」ものであり、化学物質を混合する前に藻類を乾燥させるなどのコストのかかる慣行を合理化されたアプローチに置き換えて、すべての段階でプロセス全体の費用対効果を大幅に高める方法を示すために設計されています エリオットは、例えば、支出の大部分は藻類の育てに費やされると説明しています。藻類は、自然環境に似たいわゆるオープン池システムで、またはクローズドループシステムで見られるよく制御された条件で育てられます。 開放池システムは、実行するにはあまり高価ではありませんが、藻類が透明な密閉容器内で栽培され、砂糖を供給された人工的な環境は維持するのに高価ですが、より汚染されて使用できない作物を生み出す傾向があります。
「人々は、プールのような場所で藻類が育つという理由だけで藻類をどこでも育てることができるというわずかに不正確な考えを持っていますが、燃料グレードの藻類を大規模に収穫することは実際には非常に困難です」とエリオットは言います。 「私たちのシステムの美しさは、あらゆる種類の藻類、さらには混合株を入れることができることです。 どんな株でも、さらに低脂質タイプでさえ、できる限り成長することができ、それを原油に変えることができます。」
フォーブスエネルギーレポーターのクリストファーヘルマンは、この特定の熱水液化技術がどのように機能するかについての良い説明があります。
「水と混ぜた藻のソースから始めます。理想的な解決策は、藻の重量が20％である。次に、攪拌しながら30分間華氏660度、3, 000 psiで藻を保持する長いチューブに連続的に送ります。この圧力鍋の時間は、藻類（または他の原料）を分解し、それを油に改質します。藻類の原料が100ポンドの場合、PNNLの調査によれば、システムは53ポンドの「バイオオイル」を産出します。 このオイルは、C15〜C22の範囲の軽質および重質化合物、芳香族化合物、フェノール類、複素環式化合物およびアルカンの複雑な混合物を含む、軽質のスイート原油と化学的に非常に類似しています。
エリオットは、プロセスに戻して熱を最大化する熱回収機能を備えたシステムを構築したことを指摘していますが、本質的にこのような一定の高温とストレスで極端な圧力調理器であるものを操作するにはかなりの電力が必要ですこれにより、全体として大幅な正味のエネルギーゲインが得られます。 ボーナスとして、その後の化学反応では、天然ガスの形成に使用できる水素、酸素、二酸化炭素などの一連の化合物が残りますが、窒素、リン、カリウムなどの残りのミネラルは肥料として機能します。
「それは、計り知れないほど長い時間にわたって自然に起こることを模倣する方法です」と彼は付け加えます。 「私たちはそれをはるかに高速に実行しています。」
エリオットのチームは、この技術をユタ州を拠点とする新興企業であるGenifuel Corporationにライセンス供与しました。 彼は、経済的に持続可能にするために、1日あたり約608メートルトンの乾燥藻類を原油に変換するために、技術をスケーリングする必要があることを示唆しています。
「確立された石油ベースの燃料とコスト競争力のあるバイオ燃料を作ることは、手ごわい挑戦です」と、ジェニフューエル社長のジェームズ・オイラーは声明で述べました。 「これは正しい方向への大きな一歩です。」
