Kõigist arendamisel olevatest puhta energia võimalustest sarnaneb vetikapõhine biokütus kõige paremini merepõhja alt välja pumbatava toornafta koostisega. Suur osa sellest, mida me petrooleumina tunneme, moodustati ju just nendest mikroorganismidest loodusliku kuumusega hõlbustatud muundamise kaudu, mis toimus miljonite aastate jooksul.
Nüüd on Washingtonis Richlandis asuva USA energiaosakonna Vaikse ookeani loodeosa riikliku labori teadlased avastanud viisi, kuidas mitte ainult paljuneda, vaid kiirendada seda "toiduvalmistamise" protsessi kuni punktini, kus väikese vetikate ja vee segu saab muuta mingi toornafta vähem kui tunniga. Lisaks sellele, et patenteeritud tehnoloogia on hõlpsasti rafineeritav põlevateks gaasideks nagu reaktiivkütus, bensiin või diislikütus, tekitab see ka kõrvalsaadusena keemilisi elemente ja mineraale, mida saab kasutada elektrienergia, maagaasi ja isegi väetise tootmiseks, et ehk kasvada veelgi rohkem vetikaid. See võib aidata ka vetikate sissetoomist kui elujõulist alternatiivi; analüüs on näidanud, et selle tehnika laiem rakendamine võib lubada ettevõtetel müüa biokütust kaubanduslikult hinnaga kuni kaks dollarit galloni kohta.
"Mis puutub sellesse, siis ameeriklased pole sellised nagu eurooplased, kes kipuvad rohkem hoolitsema oma süsiniku jalajälje vähendamise eest, " ütleb juhtivteadur Douglas C. Elliott, kes on 40 aastat uurinud alternatiivseid kütuseid. "Igasuguse kütuse kasutuselevõtu mootoriks on lõpuks see, kas see on sama odav kui praegu kasutatav bensiin."
Teadlasi on juba ammu intrigeerinud pesupesemisloend, milles on vetikatel muid energiaallikaid. Näiteks USA energeetikaministeeriumi hinnangul kulub vetikate kütuse tootmise suurendamiseks riigi igapäevase naftatarbimise katmiseks umbes 15 000 ruutmiili maad, mis on umbes sellise väikese osariigi suurus nagu Maryland. Võrdluseks - sojaubadest toodetud diislikütuse asendamine pelgalt biodiislikütusega nõuaks poole riigi maismaast kõrvale jätmist.
Lisaks palju suurema saagikuse potentsiaalile on vetikakütus endiselt puhtam kui nafta, kuna meretaimed söödavad atmosfäärist süsinikdioksiidi. Põllumajanduses õitsevad vetikad erinevates elupaikades, alates ookeani territooriumidest kuni reovee keskkonnani. See pole ohtlik nagu tuumkütus ja erinevalt päikesepaneelidest ja muudest mehaanilistest toimingutest on see biolagunev. Samuti ei konkureeri see toiduvarudega ja on jällegi bensiini jaoks piisavalt sarnane, et seda saab olemasolevate rajatiste abil täpselt sama rafineerida.
"Maisi etanool tuleb diislikütuse jaoks segada gaasi ja modifitseeritud taimeõliga, " ütleb Elliott. "Kuid see, mida me siin vetikate muundamisel teeme, on rohkem otsene tee, mis ei vaja spetsiaalset käitlemist ega segamist. "
Või nagu Brooklyni kolledži vetikateadlane Juergen Polle ütleb: "Me ei saa lennukid etanooliga lennata. Vajame õli, " räägib ta CBS Newsile .
Kuid kuigi maisipõhise etanooli tootmise infrastruktuur on laienenud nii palju, et enamik maanteel sõitvaid autosid sõidavad bensiinisegudega, mis koosnevad 10 protsendist biokütusest, on vetikukütuse pidev arendamine edenenud aina nõrgemalt alates esialgsest sädemest, mis 1980ndad. New York Timesi raporti kohaselt peavad tööstuseksperdid selle vaevlemise põhjuseks mõistliku meetodi puudumist vetikukütuse tootmiseks, mille maksumus on kuni 10 dollarit galloni kohta. Vetikatest saadud õli lubadus oli siiski piisavalt ahvatlev, et ExxonMobil võttis 2009. aastal maailmakuulsa bioenergeetiku Craig Venteri sünteetilise genoomika labori teadmised lipiidirikaste vetikate geneetilise tüve valmistamiseks, et korvata kultiveerimise ja aine töötlemine äriliselt atraktiivseks ressursiks. Hoolimata 600 miljoni dollari investeerimisest märkimisväärselt ambitsioonikaks ettevõtmiseks, tehti projektile siiski tehnilisi piiranguid, sundides ettevõtet selle aasta alguses tunnistama, et vetikate kütus on peavoolu saamisest tõenäoliselt „kaugemal” kui 25 aastat.
Elliotti meeskonna välja töötatud hüdrotermiline veeldamissüsteem pole midagi uut. Tegelikult otsustasid teadlased tehnoloogia abil 1970. aastate energiakriisi ajal biomassi mitmesuguste vormide, näiteks puidu gaasistamiseks, loobudes sellest kümmekond aastat hiljem, kuna bensiini hind jõudis mõistlikumale tasemele. PNNL-i laborisse ehitatud versioon on siiski "suhteliselt uuem" ja mõeldud lihtsalt selleks, et näidata, kuidas selliste kulukate tavade asendamine nagu vetikate kuivatamine enne kemikaalidesse segamist sujuva lähenemisega muudab kogu protsessi kõigis etappides palju kuluefektiivsemaks. Elliott selgitab, et näiteks suurem osa kulutustest kulgeb vetikate kasvatamisele, mida kasvatatakse nn avatud tiikide süsteemis, mis sarnaneb loodusliku keskkonnaga, või hästi kontrollitud tingimustes, mida leidub suletud ahelaga süsteemides. Avatud tiikide süsteemi käitamine ei ole liiga kallis, kuid see kipub andma rohkem saastunud ja kasutamiskõlbmatuid põllukultuure, samas kui kunstlikke olukordi, kus vetikaid kasvatatakse selgetes suletud konteinerites ja söödetakse suhkruga, on kallis hooldada.
"Inimestel on see veidi ebatäpne idee, et võite vetikaid kasvatada ükskõik kus, kuna nad leiavad, et see kasvab sellistes kohtades nagu nende ujula, kuid kütusekvaliteediga vetikate kogumine massiliselt on tegelikult väga keeruline, " räägib Elliott. „Meie süsteemi ilu on see, et võite sinna sisse panna peaaegu igasuguseid vetikaid, isegi sega tüvesid. Võite kasvatada nii palju kui võimalik, ükskõik millist tüve, isegi madalamat tüüpi lipiide ja me saame selle muuta toornaftaks. "
Forbesi energiareporter Christopher Helman kirjeldab hästi, kuidas see konkreetne hüdrotermiline vedeldamise tehnika töötab:
"Alustad vetikaallikast, mis on segatud veega. Ideaalne lahendus on 20 massiprotsenti vetikaid. Siis saadate selle pidevalt mööda pikka toru, mis hoiab vetikaid temperatuuril 660 kraadi Fahrenheiti ja 3000 psi 30 minutit, samal ajal segades. Selles rõhupliidis olev aeg lagundab vetikad (või muud lähteainet) ja muudab selle õliks.Arvestades 100 naela vetikate lähteainet, annab süsteem PNNL-i uuringute kohaselt 53 naela bioõli. Õli on keemiliselt väga sarnane kerge, maheda toorproduktiga, C15 kuni C22 vahemikus on kergete ja raskete ühendite, aromaatsete, fenoolsete, heterotsükliliste ja alkaanide keeruka seguga. "
See, mis on sisuliselt ekstreemse rõhuga pliidi töötamine sellisel püsiva kõrge temperatuuri ja stressi korral, nõuab üsna palju energiat, ehkki Elliott osutab, et nad on oma süsteemi ehitanud soojustagastusega funktsioonidega, et maksimeerida soojust, suunates selle tagasi protsessi, mis peaks üldiselt kaasa tooma olulise energiakasumi. Boonusena jätab järgnenud keemiline reaktsioon maha litania ühendeid, nagu vesinik, hapnik ja süsinikdioksiid, mida saab kasutada maagaasi moodustamiseks, samal ajal kui järelejäänud mineraalid nagu lämmastik, fosfor ja kaalium toimivad hästi väetisena.
"See on viis jäljendada seda, mis juhtub looduslikult pika aja jooksul, " lisab ta. "Me teeme seda lihtsalt palju, palju kiiremini."
Elliotti meeskond on litsentsinud selle tehnoloogia Utahis asuvale idufirmale Genifuel Corporation, kes loodab uuringutele tugineda ja lõpuks neid suuremasse turustatud raamistikku rakendada. Ta soovitab, et selle rahaliselt jätkusuutlikuks muutmiseks oleks vaja muuta tehnoloogiat, mis muudaks umbes 608 tonni kuiva vetikat päevas toornaftaks.
"Biokütuse tootmine, mis on väljakujunenud naftapõhiste kütustega kulusäästlik, on tohutu väljakutse, " ütles Genifueli president James Oyler oma avalduses. "See on suur samm õiges suunas."
