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走向绿色:国家装备生长严重的池塘浮渣的燃料

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藻类绽放在北卡罗莱纳州,为广泛的藻类生长配备的国家的地区。
伊达尔·萨格德耶夫供图。

墨西哥湾沿岸,东南沿海特别有利于藻类生长。

一项新的分析显示,美国的土地和水资源可能会支持每年在美国生产高达250亿加仑藻类燃料的足够藻类的增长,这是全国年需求量的十二分之一。

调查结果来自深入研究在特大型浅水池中种植大量藻类所需的水资源。结果发表在5月7日的美国化学学会出版的环境科学和技术号上。

“虽然还有许多细节尚待解决,但我们并不认为水问题是该国许多地区藻类生物燃料产业发展的破坏者”,第一作者Erik Venteris能源的西北太平洋国家实验室。

为了生产燃料的藻类的最佳地点,认为炎热,潮湿和潮湿。特别有希望的是墨西哥湾沿岸和东南沿海。

“墨西哥湾沿岸地区提供了温暖的气候,低蒸发,获得丰富的水和大量的燃料处理设施的良好组合,”水文学家Mark Wigmosta说。

吸引海藻作为燃料

PNNL的研究人员Mark Wigmosta(lleft)和Erik Venteris(右)。

事实证明,藻类充满了石油,一些研究团队和公司正在寻求改善基于藻类生长的生物燃料的方法,藻类生长的藻类由更多的石油组成,生成的藻类在更低的温度下活得更长,或设计新的方法从其余的藻类中分离出有用的油。

但首先,藻类必须生长。主要要求是阳光和水。拮抗剂包括云,缺水和蒸发。

同一个团队以前的报告主要研究了藻类农场需要多少海水来创造淡水。该报告表明,基于藻类的石油有可能取代国家石油进口的重要部分,并引起奥巴马总统的注意。

新报告重点关注实际供水情况,着眼于一系列可能的水源,包括新鲜地下水,咸水或咸水地下水和海水。该小组估计,每年可生产高达250亿加仑的藻油,比之前的研究估计增加40亿加仑。新的数额足以填补国家目前一个月的石油需求 - 每年约600万桶。这项研究的作者指出,新的估计正是这个估计 - 在某种程度上基于土地和水的可用性和使用假设。 Wigmosta说:“我相信藻类生物燃料可以成为我们能源需求解决方案的一部分,但藻类生物燃料当然不是全部的解决方案。最重要的是,他指出制造燃料的成本远远超过了传统汽油产品的成本。

大池塘,巨大的潜力

一个藻类养殖场可能会包括许多池塘,水可能有6到15英寸深。一些公司已经建立了较小的藻类农场,刚刚开始大量的藻类转化为燃料;今年早些时候,一家公司向加州的客户出售藻类油。埃克森美孚公司(Exxon-Mobil)在四年前投入了6亿美元的研究成果,今年的英特尔科学技术人才搜索公司的青少年获胜者,他们开发的藻类生物燃料领域广泛,做。

水的可用性一直是采用藻类生物燃料的大规模生产最大的担忧之一。科学家估计,用藻类制造的燃料将比工业用水多得多 过程用于利用来自石油,风能,阳光或其他形式的原始能源的能量。为了生产250亿加仑的藻油,研究小组估计,这个过程每年将需要相当于现在每年在整个美国用于农业的水量的四分之一。虽然这是一个巨大的数额,但研究小组指出,水将来自多种来源:新鲜的地下水,咸水地下水和海水。

为了进行分析,该小组限制了任何一个地区可以抽取的淡水数量,假设某一特定流域的平均年水量不能超过5%用于藻类生产。 Venteris说,这个数字是一个起点,他指出,美国环境保护署允许发电厂用于冷却的百分比是相同的。

“在沙漠西南部等干旱地区,5%的水量可能是多余的,但在许多其他地区,比如东部的许多地区,水量可能会更多可用“,Venteris说。

Venteris补充说:“虽然国家的沙漠西南部已经被认为是使用盐水进行大量藻类生长的可能地点,但该地区的快速蒸发使低成本生产的成功更具挑战性。 Venteris及其同事重视了各种水源的优缺点。他们指出,淡水价格便宜,但在许多地区供应非常有限。盐水地下水具有吸引力,因为它广泛存在,但通常在深度更深的地方,需要更多的设备和技术将其泵入水面,使其适合藻类生产。海水很丰富,但需要更多的基础设施,最显着的是创建管道将水从海岸移到加工厂。

研究小组注意到特殊情况,例如某些地区特别严格的水资源限制,或其他地区的严重干旱或高于平均水平的降雨,可能会影响到其水资源可利用率的估计。

这项工作是由能源部能源效率和可再生能源办公室资助。除了Venteris和Wigmosta,PNNL的科学家Richard Skaggs和Andre Coleman对该项目做出了贡献,并撰写了该研究报告。


参考文献:Erik R. Venteris,Richard L. Skaggs,Andre M. Coleman和Mark S. Wigmosta,评估美国藻类生物燃料生产用淡水,海水和盐碱地下水的可用性的GIS成本模型,环境科学与技术,https://dx.doi.org/10.1021/es304135b。

 

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