Glony w energetyce

Pompy ciep砤 | O秝ietlenie LED, 縜r體ki LED | Kolektory s硂neczne | Certyfikat energetyczny | Pod硂g體ka

Glony w energetyce... Rosn膮ce zainteresowanie niezmierzonymi zasobami flory m贸rz i ocean贸w otwiera perspektywy ich coraz szerszego gospodarczego wykorzystania ju偶 w najbli偶szej przysz艂o艣ci. Szczeg贸lne nadzieje wi膮偶膮 naukowcy z rozmaitymi gatunkami glon贸w. Algi (glony) to og贸lna nazwa plechowatych, najcz臋艣ciej samo偶ywnych ro艣lin zarodnikowych, 偶yj膮cych w 艣rodowisku wodnym i wilgotnych miejscach.

Tu jest miejsce na reklam.
Zobacz cennik

W艂a艣ciwe pocz膮tki algologii, jako dziedziny naukowej zajmuj膮cej si臋 tymi organizmami, datuje si臋 od po艂owy XIX w., jednak badaniem i wytwarzaniem preparat贸w algowych do rozmaitych cel贸w naukowcy zacz臋li zajmowa膰 si臋 stosunkowo niedawno. Cia艂o alg stanowi jednorodna lub zbudowana z ma艂o zr贸偶nicowanych kom贸rek plecha o wielko艣ci od kilku mikron贸w do dziesi膮tek metr贸w, cz臋sto przybieraj膮ca kszta艂t przypominaj膮cy li艣cie lub 艂odygi s艂u偶膮ce do poch艂aniania pokarmu z otoczenia oraz korze艅聽 mocuj膮cy ro艣lin臋 do pod艂o偶a.

Algi 偶yj膮 we wszystkich strefach geograficznych, ale ich najwi臋ksze okazy wyst臋puj膮 na p贸艂kuli p贸艂nocnej, gdzie rocznie wydobywa si臋 ich ok. 1,5 mln t. Organizmy te 偶yj膮 zar贸wno w wodach s艂odkich, jak s艂onych; ch艂odnych i ciep艂ych. Do najcz臋艣ciej wydobywanych i wykorzystywanych alg nale偶膮:

zielenice - zawieraj膮ce zielony chlorofil, 偶贸艂ty ksantofil i pomara艅czowy karoten (obfituje w nie m.in. Ba艂tyk),

krasnorosty - z czerwon膮 fikoerytryn膮, niebiesk膮 fikocyjanin膮 i zielonym chlorofilem,聽

brunatnice - z cia艂kami barwnikowymi wype艂nionymi obok chlorofilu i ksantofili, brunatn膮 fukoksantyn膮.

Najszersze wykorzystanie znalaz艂y glony w niekt贸rych krajach azjatyckich, g艂贸wnie jako sk艂adnik pokarmu dla ludzi (m.in. sa艂ata i kapusta morska) i zwierz膮t oraz jako naw贸z dla rolnictwa. W wi臋kszo艣ci kraj贸w wysoko rozwini臋tych ten obszar wykorzystania glon贸w wci膮偶 jest traktowany z rezerw膮. Dlatego algi, kt贸re dostarczaj膮 wielu cennych zwi膮zk贸w chemicznych, znalaz艂y zastosowanie przede wszystkim w przemy艣le kosmetycznym i farmaceutycznym. W szczeg贸lno艣ci przetwory z glon贸w s膮 u偶ywane w kosmetykach do nawil偶ania cia艂a, piel臋gnacji i uk艂adania w艂os贸w oraz w preparatach do peelingu. Spotyka si臋 je w formie ekstrakt贸w i m膮czek. Ekstrakty wykorzystywane s膮 zwykle w kremach, tonikach, szamponach, z kolei m膮czki, czyli wysuszone algi, stosuje si臋 w maseczkach i k膮pielach聽 wyszczuplaj膮cych. Jednak ju偶 wkr贸tce mo偶e okaza膰 si臋, 偶e ten wcale niema艂y obszar zastosowa艅 glon贸w zostanie znacznie powi臋kszony, je偶eli potwierdz膮 si臋 nadzieje ich wykorzystania w energetyce i przemy艣le do oczyszczania spalin i produkcji biopaliw.

Ro艣liny te odznaczaj膮 si臋 bowiem cenn膮 w艂asno艣ci膮 poch艂aniania tlenk贸w azotu i w臋gla z wydzielaniem czystego tlenu i azotu oraz przydatnych produkt贸w ubocznych. Proces ten przebiega w ramach fotosyntezy stanowi膮cej podstaw臋 metabolizmu ro艣lin. Od聽 kilkudziesi臋ciu lat naukowcom znana jest zdolno艣膰 absorpcji zanieczyszcze艅 gazowych przez niekt贸re glony. Ameryka艅ski Departament Energetyki prowadzi艂 odko艅ca lat 80. XX w. badania, kt贸re wykaza艂y przydatno艣膰 ponad 300 gatunk贸w tych glon贸w dla powy偶szego celu. Jednak realizacj臋 takiego przedsi臋wzi臋cia na skal臋 przemys艂ow膮 od samego pocz膮tku聽 uniemo偶liwia艂y trudno艣ci natury logistycznej i ekonomicznej.

Z powodu silnej zale偶no艣ci intensywno艣ci metabolizmu alg od nas艂onecznienia, dotychczas projektowane uk艂ady oczyszczania spalin na bazie tych organizm贸w by艂y z konieczno艣ci zbyt z艂o偶one i kosztowne dla wi臋kszych aplikacji. W praktyce uk艂ady te przybiera艂y kszta艂t du偶ych, p艂ytkich zbiornik贸w wyposa偶onych w z艂o偶one instalacje pompowe i filtruj膮ce lub te偶 by艂y zamkni臋tymi bioreaktorami o nie mniej skomplikowanej budowie i wysokich kosztach eksploatacji. W obu koncepcjach nie uda艂o si臋 rozwi膮za膰 w zadowalaj膮cy spos贸b problemu optymalnego nas艂onecznienia ca艂ej obj臋to艣ci glon贸w, a tak偶e ich dostarczania i usuwania do i z instalacji.

Milowego post臋pu na drodze do opanowania technologii oczyszczania spalin za pomoc膮 alg dokona艂y badania prowadzone przez ameryka艅skiego lidera w tym zakresie, firm臋 GreenFuel Technologies Corporation. Technologia opracowana przez GreenFuel umo偶liwia zamian臋 gazowych zanieczyszcze艅 na wysokokaloryczn膮 biomas臋 o wielorakich zastosowaniach, m.in. jako biopaliwo, sk艂adnik pokarm贸w, surowiec dla przemys艂u chemicznego i farmaceutycznego, a tak偶e do wytwarzania wodoru.

Jeden z perspektywicznych, cho膰 na razie do艣膰 odleg艂ych projekt贸w tej firmy, przewiduje budow臋 instalacji na bazie alg w elektrowni w臋glowej o mocy 250 MW. Wytwarza艂aby ona 75 tys. bary艂ek biooleju nap臋dowego聽 rocznie, jednocze艣nie usuwaj膮c 55 tys. t dwutlenku w臋gla i 100 t tlenk贸w azotu. Pierwszym krokiem do tego celu sta艂o si臋 uruchomienie pilotowej instalacji w elektrociep艂owni w Cambridge (Massachusetts). Wed艂ug tw贸rc贸w uk艂adu wynalazek ten stanowi rozwi膮zanie przej艣ciowe mi臋dzy poprzednimi systemami a nowymi, ekonomicznie op艂acalnymi koncepcjami dla energetyki. Zgodnie z potwierdzonymi w trakcie testowania za艂o偶eniami uk艂ad zapewnia usuwanie do 45 proc. CO2 (przy optymalnym nas艂onecznieniu ponad 80 proc.) i do 90 proc. NOx ze spalin kot艂a opalanego dowolnym rodzajem paliwa organicznego (w臋glem, olejem, gazem ziemnym).

Dodatkow膮 zalet膮 uk艂adu jest wspomniane wytwarzanie cennych pozosta艂o艣ci organicznych, kt贸re nast臋pnie mo偶na wykorzysta膰 do produkcji tworzyw sztucznych i biooleju. Wysuszone pozosta艂o艣ci glon贸w mo偶na dodawa膰 do w臋gla jako cenny sk艂adnik o charakterze paliwa odnawialnego. Wynalazek firmy GreenFuel nie wytwarza szkodliwych substancji ubocznych i nie wymaga uzdatniania wody technologicznej. Koszt uk艂adu jest o 20-40 proc. ni偶szy od kosztu instalacji selektywnego katalitycznego odazotowania spalin o por贸wnywalnej sprawno艣ci.

W ocenie firmy ponad 70 proc. istniej膮cych elektrowni posiada teren wymagany do zabudowy nowego uk艂adu. G艂贸wnymi elementami instalacji s膮 bioreaktory nowego typu w kszta艂cie tr贸jk膮ta prostok膮tnego o wysoko艣ci ok. 2,5 m. Boki tr贸jk膮ta tworz膮 przezroczyste rury z poliw臋glanu, w kt贸rych nieustannie kr膮偶y woda i algi. Przeciwprostok膮tna jest na bie偶膮co ustawiana w聽 kierunku S艂o艅ca w celu zintensyfikowania proces贸w fotosyntezy. Automatycznie sterowana szybko艣膰 cyrkulacji wodnej mieszaniny alg w poszczeg贸lnych bokach tr贸jk膮ta zapewnia optymalne warunki dla wzrostu glon贸w. Spaliny s膮 doprowadzane do podstawy tr贸jk膮ta, po czym algi usuwaj膮 CO2 i NOx ze strumienia gaz贸w przep艂ywaj膮cych w ruroci膮gach bioreaktora. Po przej艣ciu przez boki jednego tr贸jk膮ta bioreaktora oczyszczone spaliny opuszczaj膮 instalacj臋. Poniewa偶 wi膮zanie CO2 zachodzi przy udziale 艣wiat艂a, to聽 proces ten przebiega jedynie w porze dziennej, w odr贸偶nieniu od redukcji NOx odbywaj膮cej si臋 praktycznie ca艂膮 dob臋.

Pilotowa instalacja obejmuj膮ca 30 opisanych bioreaktor贸w zosta艂a zabudowana na dachu elektrociep艂owni Cambridge, gdzie ma pracowa膰 12 do 18 miesi臋cy. Elektrociep艂ownia o mocy 20 MW ju偶 posiada palniki gazowe o niskiej emisyjno艣ci tlenk贸w azotu; dodatkowy uk艂ad jeszcze bardziej obni偶y osi膮gany poziom emisji.

Nowatorska instalacja firmy GreenFuel nieprzypadkowo zosta艂a uruchomiona na terenie s艂ynnej uczelni Massachusetts Institute of Technology - miejscowi naukowcy ju偶 od p贸艂 wieku prowadz膮 eksperymenty w zakresie uprawy glon贸w na dachach budynk贸w, za艣 doktorant tego Instytutu, 37-letni chemik Isaac Berzin, jest聽 za艂o偶ycielem firmy oraz g艂贸wnym tw贸rc膮 wynalazku. Mimo wcze艣niejszych obiecuj膮cych wynik贸w dopiero obecny innowacyjny uk艂ad bioreaktora otworzy艂 perspektywy bliskiego - jak si臋 wydaje -聽 wykorzystania organizm贸w ro艣linnych dla poprawy ekologii i ekonomii w energetyce du偶ych mocy.

偶r贸d艂o: Piotr Olszowiec na podstawie "Beta test set for emission-fighting algae bioreactor", Power Engineering 11/2004.
(Energia Gigawat - stycze艅 2005)

Glony w energetyce

Promocje:

PROMOCJE: