Чистый дизель: ТОП-5 новейших видов топлива

29.04.2015

Ученые нашли весьма оригинальные источники сырья для производства предельно дешевого, качественного и максимально «зеленого» топлива

Чистый дизель: ТОП-5 новейших видов топлива
Фото: recolta.eu

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.

 

Фото: itc.ua
Фото: itc.ua

 

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.

 

Фото из открытых источников
Фото из открытых источников

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.

Фото: smithsonianmag.com
Фото: smithsonianmag.com

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.

 

Фото: himlife.com
Фото: himlife.com

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.

 

Фото: nasa.gov
Фото: nasa.gov

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.

 

 

Деловая столица