В России научились делать бионефть из водорослей и отходов

Ученые Балтийского федерального университета имени И.Канта разработали технологию синтеза бионефти из морских водорослей и биологических отходов. Они использовали реальный геологический процесс формирования нефти под высоким давлением и температурой в реакторе автоклавного типа.


Ученые также проанализировали состав нефтематеринских пород и выделили ряд катионов тяжелых металлов, которые выступают катализаторами при образовании нефти. По словам ученых, их метод позволит обеспечить утилизацию органических отходов, снижение выбросов парниковых газов в процессе гниения биомассы, а также заменить часть ископаемой нефти бионефтью, которая признана углеродно-нейтральной.


На разработку уже получен патент № 2787537. На данный момент ученые работают над снижением энергоемкости процесса и повышением выхода нефти, а также над адаптацией технологии для других видов отходов.

Что такое биотопливо и почему технология так важна?

Биотопливо — это топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов. Биотопливо может быть твердым, жидким или газообразным. Оно может использоваться для отопления, электрогенерации и транспорта. Биотопливо имеет ряд преимуществ перед ископаемым топливом, таких как возобновляемость, уменьшение выбросов парниковых газов и утилизация отходов.


Одним из видов биотоплива является биомасло или биосырье, которое получают путем гидротермальной ликвефакции (ГТЛ) биомассы, такой как водоросли и отходы. ГТЛ — это процесс превращения органического материала в жидкое топливо под высоким давлением и температурой в водной среде. Биомасло имеет высокую плотность энергии и может быть использовано в качестве замены ископаемого топлива или как сырье для дальнейшей очистки.

Водоросли и отходы считаются перспективным сырьем для производства биомасла, так как они имеют высокую скорость роста, высокое содержание углеводородов и низкое содержание золы Кроме того, они способствуют очистке сточных вод, улавливанию углекислого газа, восстановлению ресурсов и устойчивому развитию. Водоросли могут выращиваться на различных типах сточных вод, таких как сельскохозяйственные, промышленные, городские и даже морские. Отходы могут быть различного происхождения, такие как сельскохозяйственные, пищевые, лесные и другие.


Однако производство биомасла из водорослей и отходов имеет свои сложности и ограничения. Например, необходимо обеспечить оптимальные условия для роста и сбора биомассы, а также предотвратить загрязнение культуры патогенами или дикими штаммами. Также необходимо разработать эффективные и экономичные методы переработки биомассы в биомасло с минимальными потерями энергии и качества. Кроме того, необходимо учитывать экологические и социальные последствия использования земель, воды и питательных веществ для выращивания биомассы.

В перспективе технология может способствовать снижению зависимости от нефти и газа, уменьшению загрязнения окружающей среды и повышению качества жизни населения.

Перспективы технологии в России

Аналитики считают, что биотопливо может дать России ряд преимуществ, таких как:

• Снижение зависимости от импорта ископаемого топлива и повышение энергетической безопасности.
  
• Сокращение выбросов парниковых газов и улучшение экологической ситуации.
  
• Утилизация органических отходов и восстановление ресурсов.
  
• Создание новых рабочих мест и развитие научно-технического потенциала.
  
• Развитие сельского хозяйства и рыболовства за счет использования водорослей в виде корма, удобрения и биостимулятора
  

Правительство России сейчас также поддерживает развитие технологии производства биотоплива в рамках национального проекта «Экология». В частности, в 2020 году был утвержден федеральный закон № 280-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации по вопросам стимулирования использования возобновляемых источников энергии», который предусматривает:

• Введение льготных тарифов на электроэнергию, произведенную из возобновляемых источников энергии, в том числе из биотоплива.
  
• Установление квот на долю биотоплива в общем объеме потребления топлива для транспорта и отопления.
  
• Создание специального фонда по поддержке проектов по использованию возобновляемых источников энергии, в том числе биотоплива.
  

Также в России действуют различные научно-образовательные центры и платформы по развитию биоэнергетики, такие как Национальная ассоциация биоэнергетического партнерства (НАБИП), Центр развития биоэнергетики РАН, Сколковский институт науки и технологий и др.

Развитие технологии биосырья в других странах

Согласно отчету компании Mordor Intelligence, рынок перспектив биотоплива из водорослей особенно активен в странах Совета сотрудничества арабских государств (ССАГ) и ожидается, что в ближайшее время он вырастет в среднем не менее чем на 1% в течение прогнозируемого периода 2020–2025 годов.


Основными факторами, способствующими росту этого рынка, являются увеличение спроса на возобновляемые источники энергии, поддержка правительств и частного сектора, а также наличие большого количества земель и водных ресурсов для выращивания водорослей. Однако некоторые препятствия, такие как высокие затраты на производство и переработку биотоплива из водорослей, недостаток технологической инфраструктуры и стандартов качества, а также конкуренция с другими видами биотоплива, могут замедлить развитие этого рынка.

Среди стран ССАГ Саудовская Аравия является лидером по производству биотоплива из водорослей. В 2018 году она запустила первый в регионе пилотный проект по выращиванию и переработке микроводорослей в биотопливо. Проект реализуется при поддержке Королевского университета науки и технологий (KAUST) и Национальной компании по разведке и добыче нефти (Saudi Aramco). Цель проекта — доказать техническую и экономическую жизнеспособность использования микроводорослей как альтернативного источника энергии для транспортного сектора.

Другой страной ССАГ, которая активно развивает технологию, является ОАЭ. В 2016 году Международное агентство возобновляемой энергии (IRENA) и Министерство энергетики ОАЭ подписали соглашение о сотрудничестве в области разработки и использования биотоплива из водорослей.

В рамках соглашения планируется провести исследования по определению потенциала биотоплива из водорослей в ОАЭ, а также разработать стратегию по его внедрению. Кроме того, в ОАЭ действует компания AlgaOil Ltd., которая занимается выращиванием и переработкой микроводорослей в биотопливо. Компания использует закрытые фотобиореакторы для контроля условий роста водорослей и повышения их продуктивности.

В других странах ССАГ также наблюдается интерес к альтернативному источнику энергии. Например, в Катаре проводятся научные исследования по выявлению наилучших видов микроводорослей для производства биотоплива, а также по оптимизации условий их культивирования. В Кувейте создан Национальный центр по разведению водорослей (Kuwait National Algae Culture Centre), который занимается изучением различных аспектов выращивания и использования водорослей для производства биотоплива, кормов, удобрений и других продуктов.

Таким образом, можно сказать, что рынок перспектив биотоплива достаточно широк, и в перспективе, при должном развитии, технология может занять свое место среди альтернативных источников получения экологически чистой энергии на мировом уровне.