Proizvodnja biogoriva iz algiOvisnost svijeta o neobnovljivim izvorima energije, uglavnom fosilnim gorivima, trn je u oku mnogih znanstvenika i aktivista za zaštitu okoliša diljem svijeta. Samim time ne iznena?uju globalna nastojanja da se smanji ovisnost o fosilnim gorivima i prona?u ekonomski prihvatljiva alternativna goriva i da se time znatno smanje emisije štetnog uglji?nog dioksida u atmosferu. Jedna od alternativa o kojoj se najviše pri?a su biogoriva. Biogoriva su zbog svoje sli?nosti s naftnim derivatima poprili?no dobra alternativa fosilnim gorivima i korištenje biogoriva rezultira s manjim emisijama CO2 u atmosferu. Zbog toga su biogoriva ekološki puno prihvatljivija od konkurentskih fosilnih goriva. Manje ukupne emisije uglji?nog dioksida iz biogoriva rezultat su zatvorenog uglji?nog kruga – biljke i alge uzimaju iz atmosfere uglji?ni dioksid da bi mogle rasti, a kad se biogoriva upotrebljavaju taj isti uglji?ni dioksid se vra?a natrag u atmosferu. Uglji?ni otisak fosilnih goriva ide u samo jednom smjeru – iz zemlje u atmosferu, tj.u niti jednom koraku proizvodnje i korištenja fosilnih goriva ne smanjuje se koli?ina CO2 u atmosferi. |
| |||||||
Biogorivo može biti ?vrsto, teku?e ili ?ak plinovito gorivo koje je proizvedeno iz biološkog materijala. Kod organizama koji obavljaju fotosintezu, kao na primjer kukuruz ili soja, biljke koriste energiju sunca i vodu da bi pretvorile dostupni uglji?ni dioksid u ugljikohidrate, tj. da bi pohranile energiju. Ovakav proces je zapravo dvostruko koristan: ne samo da je proizvedeno gorivo, nego je za to potrošena odre?ena koli?ina uglji?nog dioksida pa ovakva proizvodnja goriva ima pozitivni u?inak i s energetske i s ekološke to?ke gledanja. Iako se biogoriva mogu proizvoditi od bilo kakvih izvora ugljika, danas se uglavnom koriste razne vrste ratarskih biljaka diljem svijeta. Postoji mala razlika izme?u razli?itih biljaka u smislu goriva koje se od njih proizvodi. Na primjer etanol se proizvodi od biljaka koje sadrže puno še?era (še?erna trska, kukuruz), a za proizvodnju biodizela koriste se biljke koje sadrže više ulja (soja, kanola, uljana repica).
Biogoriva imaju mnoge prednosti, ali postoje i nedostaci. Uzgajanje biljaka za proizvodnju biogoriva zahtjeva kvalitetna poljoprivredna zemljišta a to naravno pove?ava potražnju za takvim zemljištima i diže cijenu. Najve?i problem s biogorivima je zapravo ?injenica da je proizvodnja biogoriva pretvaranje hrane u gorivo, a to loše utje?e i na cijenu i na dostupnost hrane diljem svijeta, a ve? sad postoji gotovo milijarda ljudi koji žive na rubu gladi. Prema tome pretvaranje hrane u gorivo ne izgleda kao logi?an izbor za rješavanje energetskih problema.
Prednosti korištenja algi za proizvodnju biogoriva
Proizvodnja biogoriva iz algi ima mnoge prednosti koje taj postupak ?ine gotovo savršenim izvorom goriva. Alge rastu 50 do 100 puta brže od tradicionalnih kultura za proizvodnju biogoriva. Dodatna velika prednost je to što su alge jednostani?ni organizmi koji ne zahtijevaju svježu pitku vodu i zemljište da bi rasli, a to znatno pojednostavnjuje proizvodnju. Prema nekim stru?njacima proizvodnja goriva iz algi je najbolja alternativa fosilnim gorivima i uz dobru podršku ta bi biogoriva u budu?nosti mogla u potpunosti izbaciti fosilna goriva iz upotrebe.
Gdje se mogu uzgajati alge?
Alge se mogu uzgajati u odvojenim vodenim površinama, ?ak iako voda nije dovoljno kvalitetna za pi?e. Alge se tako?er mogu uzgajati i u slanoj vodi. Uzgajaju?i alge na površinama koje nisu pogodne za proizvodnju hrane, više zemljišta i kvalitetne vode ostaje za proizvodnju hrane. Ve?a koli?ina proizvedene hrane može se onda upotrijebiti za borbu protiv gladi, a ne za proizvodnju biogoriva kao do sada. Odemo li tridesetak godina unatrag, ili da smo precizniji u 1978 godinu, možemo primijetiti da je ?ak i ameri?ko ministarstvo za energiju (Department of Energy - DOE) pokrenulo „Aquatic Species Program“ s ciljem istraživanja mogu?e proizvodnje energije i biogoriva iz algi. Prema tome, proizvodnja biogoriva iz algi nije nova ideja kao što misli ve?ina ljudi. Usprkos dobroj ideji, ovo istraživanje nije bilo produktivno, uglavnom zbog padaju?ih cijena sirove nafte i ?injenice da je DOE bilo prisiljeno smanjivati troškove. Sve ovo rezultiralo je gašenjem programa 1996 godine.
Usprkos gašenju, istraživanja unutar tog programa dala su vrlo važne rezultate, a najvažnije od svega je zaklju?ak da bi proizvodnja biogoriva iz algi svakako mogla dosti?i željene razine. U ono doba studije su pokazale i jedan veliki nedostatak: zaklju?eno je da postupak ne bi bio financijski opravdan sve i da se cijena sirove nafte udvostru?i. Ovaj zaklju?ak imao je solidnu potporu sve do 2006 godine u kojoj se cijena nafte gotovo utrostru?ila u odnosu na prošlu dekadu, a cijena nafte je i dalje rasla. Uz trenutne probleme globalnog zatopljenja i visoke cijene sirove nafte stvorile su se idealne prilike za ponovnu evaluaciju ovog izvora energije.
Tehnologije za uzgoj algi (Algal Growth System)
 |
| Prozvodnja biogoriva u Hrvatskom Centru Obnovljivih Izvora Energije (HCOIE) |
Proizvodnja biogoriva iz algi vrlo je zanimljivo podru?je istraživanja mnogim znanstvenicima diljem planeta, jedan on vode?ih centara za takova istraživanja je laboratorij za pogone i konverziju energije (The Engines and Energy Conversion Laboratory - EECL) na sveu?ilištu Colorado State University. Ovaj laboratorij usmjeren je prema tehnologijama koje bi omogu?ile industrijska rješenja za energetske i ekološke izazove. Glavni projekt laboratorija fokusiran je na proizvodnju biogoriva iz algi i trebao bi rezultirati cjenovno prihvatljivom tehnologijom za proizvodnju goriva. Jedan od glavnih igra?a na tom polju svakako je tvrtka Solix Biofuels, kompanija koje je usavršila nekoliko generacija sustava za uzgoj algi (Algal Growth System - AGS), tehnologije koja je sad operativna na pokaznom polju Coyote Gulch u jugozapadnom Coloradu.
Tvrtka Solix Biofuels je vode?a u proizvodnju tehnologija za kreiranje iskoristive energije iz algi. Njihova tehnologija usmjerena je na omogu?avanje velike komercijalizacije goriva temeljenih na mikroalgama i dodatnih koprodukata. Alge se mogu uzgajati na dva osnovna na?ina – sustav otvorenog bazena (prirodnog ili umjetno napravljenog) ili umjetni zatvoreni sustav. Alge moraju biti vrlo otporne na nametnike za uzgoj u otvorenim sustavima jer su to uvjeti koje nije lako kontrolirati.
Bez kontroliranih uvjeta teško je održavati rast željene vrste algi, odnosno održati rast na optimalnoj razini za proizvodnju biogoriva. Ovo je glavni razlog zašto Solix Biofuels uglavnom razvija zatvorene sustave za uzgoj algi. Zatvoreni sustavi imaju nekoliko prednosti: ne samo da zatvoreni sustavi omogu?avaju uzgoj odre?ene kulture, nego se alge u tim sustavima mogu direktno hraniti visoko koncentriranim uglji?nim dioksidom iz industrijskih procesa, a to naravno maksimizira koli?inu „ulovljenog“ uglji?nog dioksida koji bi ina?e bio ispušten u atmosferu. Prvi prototip AGS sustava napravljen je 2006 godine. Od onda kompanija radi na usavršavanju tehnologije i znatno je proširila površinu na kojima uzgaja alge. Posljednji veliki uspjeh dolazi iz srpnja 2009 kad su instalirali veliki sustav za proizvodnju biogoriva na pokaznom polju Coyote Gulch.
Što su zapravo postigli?
Zapo?eli su s velikim izazovom: prvo je trebalo razviti procese za skupljanje podataka i kontroliranje rasta ta automatizirani AGS. Željeli su jedinstvenu tehnološku platformu koja bi podržavala i prirodne i industrijske operacije. U prirodnim uvjetima sustav treba biti prilagodljiv pa je bilo potrebno mnogo kemijskih i fizi?kih senzora te kontrola protoka. Za operacije u industrijskom okruženju glavni je naglasak bio na stabilnoj, pouzdanoj i jednostavnoj platformi koja ima su?elja prema industrijskoj instrumentaciji i kontrolama. Industrijska okruženja tako?er moraju imati sustave skupljanja podataka u zajedni?ki repozitorij da bi se informacije mogle jedinstveno prezentirati svim zainteresiranim stranama: menadžerima, operativi i odjelu za istraživanja i razvoj. Zbog toga je kreiran cijeli sustav za nadzor i skupljanje podataka (Supervisory Control and Data Acquisition) uklju?uju?i i su?elje za monitoriranje i kontrolu rasta algi.
Pokusna energana uklju?uje raznovrsne sustave izgra?ene za proizvodnju plina i tokova vode, sam sustav za uzgoj algi, sustave za skupljanje algi i kona?no sustave za proizvodnju biogoriva. Svi ovi sustavi omogu?uju im vrlo precizno skupljanje podataka i ispitivanje odaziva razli?itih vrsta algi na razli?ite uvjete uzgoja.
Zaklju?ak
 |
| Alge u procesu HCOIE |
Biogoriva temeljena na algama definitivno imaju potencijala pokrenuti revoluciju u energetskoj industriji i mogla bi igrati vode?u ulogu u borbi protiv stakleni?kih plinova i klimatskih promjena. Naravno, da bi se došlo do toga morat ?e se pokrenuti još mnoga istraživanja i biti ?e potrebna znatna financijska sredstva. Kompanije poput Solix Biofuels su pioniri koji bi mogli pogurati ovaj energetski sektor u jedan od najkompetitivnijih na energetskom tržištu. Lobiji iza fosilnih goriva su još uvijek prejaki, ali s rastu?im problemom globalnih klimatskih promjena ti lobiji bi uskoro mogli u odre?enoj mjeri oslabiti, ?ime bi se širom otvorila vrata alternativnim gorivima. Jedna od alternativa koja svakako zaslužuje pažnju u godinama koje dolaze su biogoriva iz algi. Njihov energetski potencijal, ?injenica da ne pretvaramo hranu u gorivo i znatno smanjene ukupne emisije stakleni?kih plinova trebali bi im osigurati dovoljna financijska sredstva za daljnja istraživanja.
Potražnja za energijom ne?e se smanjivati u godinama koje dolaze nego ?e rasti i biti ?e potrebna alternativna goriva bez obzira koliko ?e dominantna ostati fosilna goriva. Proizvodnja biogoriva iz algi mogla bi biti jedna od iznena?uju?ih takmaca na polju alternativnih goriva u ne tako dalekoj budu?nosti, osobito ako cijene fosilnih goriva budu rasle. A u me?uvremenu bi kompanije i udruženja poput ameri?ke Solix Biofuels ili hrvatskog HCOIE trebale nastaviti svoja istraživanja i ukazivati na prednosti koje ovakav proces ima. Ovime bi se svijest o toj alternativi znatno proširila i implementacija proizvodnje na globalnoj razini postala bi mogu?a kad za to do?e vrijeme, a vrijeme je SAD.
Hrvatski Centar Obnovljivih Izvora Energije (HCOIE)
