藻類生質燃料

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錐形瓶中的'綠色'噴氣飛機航空燃油是藻類製成的。

藻類生質燃料(Algal biofuel)是以藻(Algae)作原料制成可以替代石化燃料生質燃料。多國政府及私人公司已經投入資金研究減少其成本以使其能作商業應用。藻類燃料在燃燒時與石化燃料一樣會產生二氧化碳,但藻類在生長期間已在自然界吸收了二氧化碳,所以能達至減排二氧化碳的效果。

優點及缺點[编辑]

藻類生質燃料本身固然能達至減排二氧化碳的效果,而且能被生物降解,對環境影響相當少。就算相比其他生質燃料,藻類生質燃料也有不少好處。藻類的生產不會佔用適合耕作的地方,所需水資源非常少,[1][2]所用的水可以是海水又或廢水。生產所需的土地面積相當少,美國能源部估計,如果以藻類生質燃料替代石化燃料,只需要39,000km2的土地作生產用就能足夠全美國使用,只佔全美國0.42%面積,[3]又或小於全美國1/7面積的玉米農地。[4]而且藻類生質燃料的用途相當廣泛,可以取代相當多的石化燃料的用途。

但藻類生質燃料的成本相當高,約是其他生質燃料的10-1000倍。

燃料用途[编辑]

藻類的脂類及油性部份在提取後可以經過轉化程序變成生質柴油,而餘下的碳水化合物成份可經發酵過程制成乙醇和生物丁醇[5]

生質柴油[编辑]

美國能源部在1978年-1996年曾經進行一個名為Aquatic Species Program與微生藻類相關的研究,結論是生質柴油是目前唯一的方法能夠產生足夠的燃料以取代柴油滿足全球的需求。[6]而相對其他生產生質燃的方法,藻類生質燃料是較為可行的方法。因為藻類浮在營養劑生長,無需生長出結構性的組織(如纖維)以作支撐用,又吸收營養較快生長速度非常高,而且能被轉化成燃料的質量比例也高不少(藻類達60%,而大豆只得2-3%),[7]藻類的產量可達每年每km24M7 m3,(烏桕也只得650 m3)。而微藻類能被大量高速生產,其生成的油份可轉化成為生質柴油給汽車用。

生質丁醇[编辑]

以太陽能作能源的生物煉製能生產藻類或矽藻類,從而可轉化出丁醇。這種燃料的能量度只比汽油低10%,大於乙醇甲醇。大部份的汽油內燃機都可以在沒有修改的情況下直接以丁醇作燃料。若與汽油混合一起使用,可得到比乙醇E85更好的性能及耐腐蝕性。

航空燃料[编辑]

由於航空業用的燃料,航空燃料的價格上升,迫使業界對以藻類生質燃料作航空用燃料作研究,例如IATA國際航空運輸協會支持研究、發展及推廣使用藻類生質燃油,[8]期望在2017年其會員中藻類生質燃料能佔10%用量。 新西蘭航空[9]漢莎維珍航空[10]三間航空公司已在試驗性使用。

美國的國防高等研究計劃署(DARPA)在2010年宣佈美軍快將大量採用由藻類轉化而成的航空燃料,成本為每加侖小於3美元。期望在2013年產量能達至每年5千萬加侖,進而使得成本能降至石化燃料的水平。生產計劃由SAIC及General Atomics兩家公司執行。[11]

藻類養殖[编辑]

藻類可以產生高達300倍以上的油,在每單位面積相比较于傳統的作物,如油菜棕櫚,大豆,和麻風樹等。由於藻類均有收穫週期為1-10天,它們的養殖允許在很短的時間框架内,和每年作物相關的收成(Chisti 2007)相比,这是不同的策略。

藻類可以生長在不適合於其他作物的陸地上,例如:乾燥的土地,土地過度鹽漬土,遭受乾旱的土地。這最大限度地減少占用種植糧食作物的土地的問題(Schenk et al. 2008)。藻類可以比糧食作物生長快20至30倍。[12]

光生物反应器[编辑]

大部分的公司追求藻類生質燃料都是采用把含有营养丰富的水泵入通过塑料或玻璃试管(称为“生物反应器”),暴露在阳光下(所谓的光生物反应器或PBR)。

闭环系统[编辑]

开放池塘[编辑]

各国的藻類生質燃料[编辑]

欧盟[编辑]

美国[编辑]

其他国家[编辑]

参见[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ Yang, Jia; Ming Xu, Xuezhi Zhang, Qiang Hu, Milton Sommerfeld, YongShen Chen. Life-cycle analysis on biodiesel production from microalgae: Water footprint and nutrients balance. Bioresources Technology. 2010, 10: 1016. 
  2. ^ Cornell, Clayton B. First Algae Biodiesel Plant Goes Online: 1 April 2008. Gas 2.0. 29 March 2008 [10 June 2008]. 
  3. ^ Hartman, Eviana. A Promising Oil Alternative: Algae Energy. The Washington Post. 6 January 2008 [10 June 2008]. 
  4. ^ Dyer, Gwynne. A replacement for oil. The Chatham Daily News. 17 June 2008 [18 June 2008]. 
  5. ^ Biofuels from industrial/domestic wastewater. [11 June 2008]. 
  6. ^ Biodiesel Production from Algae (PDF). Department of Energy Aquatic Species Program, National Renewable Energy Laboratory. [29 August 2006](原始内容存档于26 September 2006). 
  7. ^ Tornabene, et al (1983), Lipid composition of nitrogen starved, green Neochloris oleoabundans
  8. ^ Alternative Fuels. 
  9. ^ Black, Richard. Biofuel trial flight set for 747. BBC News. 28 September 2007 [28 September 2007](原始内容存档于29 October 2007). 
  10. ^ First biofuel flight touches down. BBC News. 24 February 2008 [24 February 2008](原始内容存档于29 February 2008). 
  11. ^ Suzanne Goldenberg. Algae to solve the Pentagon's jet fuel problem. The Guardian (London). 13 February 2010. 
  12. ^ McDill, Stuart. Can algae save the world – again?. Reuters. 10 February 2009 [10 February 2009].