Чистый дизель: ТОП-5 новейших видов топлива
Недавно Элон Маск, основатель Tesla и SpaceX, а также глава компании SolarCity (зарядные станции на солнечной энергии), заявил, что если в ближайшее время не будет найдена альтернатива сжиганию нефти, то ее ресурсы просто закончатся, что вызовет коллапс мировой экономики. Кроме того, добыча нефти пагубно отражается на химическом составе атмосферы и океанов, добавляя огромное количество углекислого газа. "Добыча нефти - это тупейший эксперимент в истории человечества", - считает Маск, непрестанно работая над созданием "чистого" топлива. Благо, альтернативные источники энергии ищет не только глава "Теслы".
Солнце, воздух и вода
На днях специалисты немецкой компании Audi получили первую партию синтетического дизельного топлива из воды и углекислого газа - E-Diesel, которое производится на фабрике Audi в Дрездене. В ближайшие месяцы здесь будут выпускать по 160 литров синтетического топлива в сутки, а в перспективе производственные мощности будут наращивать.
Для синтеза дизеля применяется электроэнергия из возобновляемых источников - солнечных панелей и ветрогенераторов. С помощью электричества, используя процесс обратимого электролиза, получают из воды водород, который смешивают затем с углекислым газом. В результате получается жидкость, которую ее изобретатели называют "голубая нефть". Именно ее используют для производства E-Diesel. Специалисты говорят, что новое топливо превосходит по своим свойствам аналог из ископаемых.
Согласно информации Audi, общая энергетическая эффективность создания топлива при помощи возобновляемой энергии составляет около 70%. E-Diesel можно объединять с обычным дизелем, а двигатель на нем работает гораздо тише, выделяя гораздо меньше загрязняющих атмосферу веществ.
При этом производство нового топлива не создает парникового эффекта (углекислый газ черпается прямо из атмосферы), в его составе отсутствуют сера и масла, что делает E-Diesel максимально безопасным для окружающей среды. Ожидаемая рыночная стоимость нового топлива - от 1 до 1,5 евро за литр.
Водород из кукурузы
Природный газ - важнейший энергоноситель, без которого человечество не может обойтись. Его запасы, как и нефтяные ресурсы, стремительно исчерпываются, поэтому ученые ищут способы его замены. В апрельском номере журнала Proceedings of the National Academy of Sciences специалисты компании Virginia Tech опубликовали исследование, в котором описывают способ создания водородного топлива из кукурузных стеблей и шелухи. Это не только снизит начальные затраты на создание топлива, но и обеспечит легкодоступный источник сырья вблизи перерабатывающих заводов.
Для производства водорода используется особый ферментативный способ, который заставляет микроорганизмы производить в три раза больше водорода, чем обычно. Кроме того, ученые повысили скорость реакции: она, как минимум, в 10 раз быстрее, чем на самой быстрой из существующих установок по производству водорода. Это позволяет выпускать водород прямо на заправочных станциях, что еще больше сократит расходы и решит проблему доставки зеленого топлива пользователям.
Ферментативные реакции, которые используют специалисты Virginia Tech, позволяют генерировать максимально чистый водород, идеально подходящий для водородного транспорта. Ученые говорят, что в виду несложных реакций, которые предполагает новая технология, строительство заправочных станций, производящих и поставляющих водород из кукурузы, потребует минимальных инвестиций.
Как известно, одно из самых больших препятствий на пути массового применения водорода - значительные затраты, необходимые для его производства из природного газа на крупных предприятиях. Похоже, новая технология станет удачным решением проблемы.
Бактерий заставили делать пропан
Свою альтернативу природному газу предложили и ученые Манчестерского Института Биотехнологий - они нашли способ получать "возобновляемый" пропан. Для этого использовалась технология, основанная на преобразованиях, происходящих в процессе жизнедеятельности бактерий E. coli, когда они превращают органику в бутанол. В процессе брожения пищевого сырья микроорганизмы выделяют бутиловый спирт, бутанол, который отличается от этилового длиной углеродной цепочки - в ней четыре атома углерода, а не два, как у этанола. Биохимикам удалось изменить цепочку таких преобразований, применив искусственно сконструированный фермент, после чего микроорганизмы вместо бутанола начали вырабатывать пропан.
Пропан, обладая рядом важных достоинств, является одним из самых привлекательным источников энергии. В частности, его несложно хранить и транспортировать, он не теряет своих свойств и не разлагается со временем, имеет высокую энергоемкость. В процессе сжигания пропана выделяется углекислый газ, который можно утилизировать, а также вода без каких-либо опасных соединений. А при горении пропана получается экологически чистая энергия.
Внедрение новой технологии не потребует капитальных расходов. В виду предельной простоты технологии, производство газа можно наладить в непосредственной близости от потребителей, соответственно, не придется тратить ресурсы на транспортировку. Кроме того, отпадает необходимость в дорогостоящем оборудовании, вся органика для жизнеобеспечения микроорганизмов буквально валяется под ногами, а отработанное сырье можно использовать в качестве удобрений. Предполагается, что себестоимость биопропана буде гораздо ниже, чем ископаемого природного газа.
Сырье из канализации
Как известно, водоросли - прекрасный источник биотоплива. Однако когда их выращивают для коммерческих целей, то используют химические удобрения, которые повышают стоимость конечного продукта. Ученые из Университета Райса в Хьюстоне предложили выращивать водоросли в муниципальных сточных водах. Такая вода уже содержит бесплатные удобрения, и к тому же, как выяснилось, водоросли помогают очистить стоки.
В ходе эксперимента ученые вырастили различные штаммы водорослей в 12 бассейнах под открытым небом, содержащих воду из водоочистного сооружения. Такая вода содержит в своем составе азот и фосфор, необходимые для роста водорослей. Спустя 14 недель оказалось, что водоросли не только выросли, но и переработали более 90% нитратов и 50% фосфора из сточных вод. Попадание воды с высокой концентрацией этих веществ в окружающую среду может вызвать серьезные экологические проблемы. В настоящее время ученые проводят оценку экономической эффективности системы.
Ракеты на мусоре
Дешевое экологически чистое топливо необходимо не только на земле, но и в космосе. Специалисты Университета Флориды разработали технологию по переработке в ракетное топливо отходов жизнеобеспечения космонавтов. В обозримом будущем NASA планирует его использовать для запуска ракет в космос. По замыслу агентства, специально для переработки биосырья в период с 2019 по 2024 год на Луне будет построено мощное перерабатывающее предприятие.
Расчеты показали, что из отходов, образуемых от деятельности космонавтов за неделю, можно получать 290 литров метана в день. Используемая биохимиками Университета Флориды технология предполагает удаление органических загрязнителей анаэробными микроорганизмами. Этот процесс сопровождается выделением биогаза - смеси метана и углекислого газа. Ученые говорят, что синтезированного на Луне топлива хватит, чтобы вернуться обратно на Землю.
Сейчас отходы деятельности космонавтов хранятся в контейнерах, а затем отправляются обратно на нашу планету в транспортных грузовых кораблях, которые сгорают в земной атмосфере. Но для будущих долгосрочных миссий возвращать накопленные отходы, а тем более хоронить их на поверхности Луны совершенно недопустимо. Поэтому ученые активно работают над решением этой проблемы.
"Лунное" топливо будет использоваться не только для запуска ракет, но и на Земле, для обогрева домов и производства электричества. Из отходов также будут получать непитьевую воду с ее последующим превращением в кислород, а выдыхаемый углекислый газ и водород попутно преобразовывать в метан и воду.
