211service.com
Op algen gebaseerde brandstoffen gaan bloeien
Relatief hoge olieprijzen, technologische vooruitgang en de toegenomen nadruk van de regering-Bush op hernieuwbare brandstoffen wekken nieuwe belangstelling voor een potentieel rijke bron van biobrandstoffen: algen. Een aantal startups demonstreert nu nieuwe technologie en start grote onderzoeksinspanningen die gericht zijn op het vervangen van honderden miljoenen gallons fossiele brandstoffen tegen 2010, en nog veel meer in de toekomst.
Microalgen die worden gekweekt in woestijnen in het zuidwesten, zoals hier afgebeeld, kunnen een geweldige bron van hernieuwbare brandstof blijken te zijn.
Algen maken op natuurlijke wijze olie aan. Ruwe algen kunnen worden verwerkt om biocrude te maken, het hernieuwbare equivalent van aardolie, en geraffineerd om benzine, diesel, vliegtuigbrandstof en chemische grondstoffen voor kunststoffen en medicijnen te maken. Het kan inderdaad in bestaande olieraffinaderijen worden verwerkt om zo ongeveer alles te maken dat van ruwe olie kan worden gemaakt. Dit is de benadering die wordt gevolgd door startups Solix Biofuels, gevestigd in Fort Collins, CO, en LiveFuels, gevestigd in Menlo Park, CA.
Als alternatief kunnen algenstammen die meer koolhydraten en minder olie produceren, worden verwerkt en gefermenteerd om ethanol te maken, waarbij de overgebleven eiwitten worden gebruikt voor veevoer. Dit is een van de mogelijke toepassingen van algen geproduceerd door de startup GreenFuel Technologies Corporation, gevestigd in Cambridge, MA.
Het theoretische potentieel is duidelijk. Algen kunnen worden gekweekt in open vijvers of worden afgesloten in doorzichtige buizen, en ze kunnen veel meer olie per hectare produceren dan sojabonen, een bron van olie voor biodiesel. Algen kunnen ook afval opruimen door stikstof uit afvalwater en kooldioxide uit elektriciteitscentrales te verwerken. Bovendien kan het worden verbouwd op marginale gronden die nutteloos zijn voor gewone gewassen, en het kan water gebruiken uit zoute aquifers dat niet nuttig is voor drinkwater of landbouw. Algen hebben het potentieel om een enorme hoeveelheid olie te produceren, zegt Kathe Andrews-Cramer, de technisch hoofdonderzoeker voor biobrandstoffen en bio-energieprogramma's bij Sandia National Laboratories, in Albuquerque, NM. We zouden zeker al onze dieselbrandstof kunnen vervangen door van algen afgeleide oliën, en mogelijk nog veel meer.
Zeker, het gebruik van algen voor vloeibare brandstoffen is in het verleden uitgebreid bestudeerd, onder meer via een programma van het National Renewable Energy Laboratory (NREL) dat bijna tien jaar liep. Op dat moment waren de resultaten niet bemoedigend. Het NREL-programma werd in 1996 stopgezet, grotendeels omdat de prijs van ruwe olie destijds veel te laag was om algen te laten concurreren.
Maar Eric Jarvis, een NREL-wetenschapper, zegt dat er genoeg is veranderd dat NREL-onderzoekers verwachten het programma binnen de komende zes maanden tot een jaar opnieuw te starten. Toen het programma in 1996 werd stopgezet, waren de olieprijzen relatief laag. De hogere olieprijzen van vandaag zullen het voor algen gemakkelijker maken om te concurreren. Toch waarschuwt Jarvis dat je voorzichtig moet zijn, want er is momenteel veel hype.
Biotech-vooruitgang in het afgelopen decennium zou kunnen helpen. Nieuwe genomische en proteomische technologieën maken het veel gemakkelijker om de mechanismen te begrijpen die betrokken zijn bij de productie van algenolie. Een van de uitdagingen waarmee onderzoekers te maken hebben gehad, is dat hoewel sommige soorten algen grote hoeveelheden olie kunnen produceren - tot wel 60 procent van hun gewicht - ze dit alleen doen als ze uitgehongerd zijn voor voedingsstoffen. Maar wanneer ze uitgehongerd zijn voor voedingsstoffen, verliezen ze nog een van hun aantrekkelijke eigenschappen: hun vermogen om snel te groeien en zich voort te planten. Onderzoekers hopen de moleculaire schakelaars te begrijpen die een verhoogde olieproductie veroorzaken, met de extra hoop deze te activeren zonder de algen uit te hongeren. Dit zou de olieproductie drastisch kunnen verhogen en de prijzen kunnen drukken.
Een beter begrip van de biologie kan onderzoekers helpen een ander probleem aan te pakken. De goedkoopste manier om algen te kweken is in open vijvers. Maar open vijvers vol voedingsstoffen nodigen andere soorten uit om het over te nemen, concurreren met de algen en verminderen de productie. LiveFuels, dat onderzoek financiert en coördineert in zijn eigen laboratorium en dat van zowel Sandia als het NREL, hoopt algenecosystemen te creëren die dergelijke indringers weerstaan door ervoor te zorgen dat alle voedingsstoffen worden omgezet in vormen die de algen gemakkelijk kunnen gebruiken, zegt David Kingsbury , de voorzitter van de wetenschappelijke adviesraad van het bedrijf.
Recente tests van een op algen gebaseerd systeem ontwikkeld door GreenFuel, dat, in tegenstelling tot LiveFuels, gesloten bioreactoren ontwikkelt, toonden aan dat het ongeveer 80 procent van de koolstofdioxide kan opvangen die wordt uitgestoten door een elektriciteitscentrale gedurende de dag wanneer er zonlicht beschikbaar is. Hoewel deze koolstofdioxide later vrijkomt wanneer de brandstof in voertuigen wordt verbrand, zou de koolstofdioxide toch in de atmosfeer zijn terechtgekomen. Door het opnieuw te gebruiken in hernieuwbare vloeibare brandstoffen, kan het vrijkomen van koolstofdioxide uit fossiele brandstoffen worden voorkomen, waardoor de totale uitstoot wordt verminderd.
De groeiende belangstelling voor het reguleren van de uitstoot van kooldioxide kan ook een zegen zijn voor algenbrandstoffen. Als er een koolstofbelasting is, of een andere manier om in feite geld te verdienen door koolstofdioxide af te vangen, kan dat zeker gevolgen hebben voor de economie, zegt Jarvis. Maar John Lewnard van GreenFuel, vice-president van procesontwikkeling, zegt dat het bedrijf denkt concurrerende prijzen te kunnen bereiken zonder koolstofbelastingen.
Maar voor nu betekent het verlagen van de kosten dat veel technische hindernissen moeten worden overwonnen. Het is duidelijk dat [brandstof produceren uit algen] mogelijk is, zegt Lissa Morgenthaler Jones, CEO van LiveFuels. De vraag is alleen of we het goedkoop kunnen doen. En de enige manier waarop we daar achter zullen komen, is als we het doen - als we er echt op uit gaan, het doorzetten, er enkele miljoenen aan uitgeven en het laten gebeuren.
Er is tegenwoordig veel federale belangstelling. In zijn State of the Union-toespraak stelde president Bush een ambitieus doel om tegen 2017 20 procent van het benzineverbruik in de Verenigde Staten te vervangen, grotendeels door 35 miljard gallons hernieuwbare brandstoffen te produceren. Het zal een uitdaging zijn om die doelen te bereiken. Op dit moment zijn biobrandstoffen afkomstig van voedselgewassen zoals sojabonen en maïs; nu al drijft de vraag naar maïs om ethanol te produceren de prijzen van basisvoedsel op en voedt het protesten in Mexico. Een alternatief voor voedselbronnen zijn cellulosematerialen zoals houtsnippers, gras en maïsstengels, die overvloediger zijn dan maïskorrels. Maar deze vereisen speciale verwerkingsmethoden, en hoewel sommige van deze technieken zijn gedemonstreerd in kleine fabrieken, moeten ze nog commercieel worden bewezen.