Утилизация сточных вод повысит доступность биотоплива

Биотопливо пока нельзя назвать экономически целесообразным продуктом: имеющие недостаточно высокую отдачу при перегонке на биоэтанол культуры (сахарный тростник, рапс, соя) отнимают колоссальные площади у нормального сельскохозяйственного производства. Решением могло бы стать разведение одноклеточных водорослей, в которых содержится до 70% (по массе без учёта воды) натуральных масел. При помощи переэтерификации полученное отжимом масло становится биодизелем, а богатый белком сухой остаток можно скармливать скоту. При этом, если у высших наземных растений продуктивность по маслу, исходному сырью биодизеля, редко превышает 1 000 л/га (у подсолнечника — 950, у рапса — 1 190), то оценки микроводорослей по производительности колеблются от 18 700 до 95 000 с гектара водной поверхности.

Даже при такой огромной производительности для замены нефтетоплива потребуются огромные площади. Так, в ближайшие годы США планируют потреблять 80 млрд л биодизеля. Следовательно, нужно до 4,32 млн га — или 43 тысяч квадратных километров. Для замены же половины используемой человечеством нефти понадобится в 30 раз больше пространств. Если разводить такие водоросли в открытых местах, это создаст новую экологическую проблему. Культивирование микроводорослей в океане приведет к удорожанию транспортировки и сбора масла, а также повредит экологии Мирового океана.

Именно эту проблему призван решить проект OMEGA. В его рамках для разведения одноклеточных водорослей планируется использовать сточные воды, производимые как канализационными системами, так и пищевой промышленностью и сельскохозяйственной ирригацией. По данным ООН, их объем составляет 1 500 кубических км в год. При этом 80% сейчас никак не очищаются, а на очистку остальных 20% уходит от 2 до 3% электроэнергии, производимой в развитых странах.

Система OMEGA — офшорное мембранное огораживание для выращивания водорослей (Offshore Membrane Enclosures for Growing Algae) — сможет использовать эту воду в фотобиореакторах, применяемых для разведения водорослей. Фотобиореакторы представляют собой дешёвые прозрачные пластиковые трубы, запаянные с двух концов и свободно плавающие в шельфовых водах, крупных заливах или за линией искусственных волноломов. В них будут закачиваться пресные сточные воды, а отбираться — водоросли. Трубные фотобиореакторы станут массово плавать вокруг крупных городов.

Удаление обработанных сточных вод должно проходить через пластиковые стенки, выполненные из полупроницаемых мембран, которые не выпускают лишь цианобактерии и загрязнения, имеющиеся в только что прибывшей сточной воде больших городов. Зацветание при повреждении труб штормом исключено, поскольку пресноводные водоросли погибнут в солёной воде.

В настоящее время фотобиореакторы уже испытываются в Сан-Франциско. На них же отрабатываются попутные технологии — в частности сочетание выращивания водорослей на биодизель с культивированием мидий. Ведутся также работы по созданию демонстрационного «поля» очистки сточных вод, площадью в полгектара.

Минусы у новой технологии тоже есть. В частности, ей смогут воспользоваться только страны типа Австралии, Южной Кореи и, возможно, Англии с Норвегией. Эффективность выращивания будет тем выше, чем выше температура окружающей пресноводные фотобиореакторы морской воды. Для переэтерификации потребуется метанол, который получают из газа, то есть полная независимость от ископаемого топлива таким образом достигнута не будет, пишет NewScientist.