美開發(fā)可持續(xù)化學反應(yīng) 實驗室里水藻變原油不到一小時

美國能源部西北太平洋國家實驗室（PNNL）研究人員開發(fā)出一種可持續(xù)化學反應(yīng)，在加入海藻后很快就能產(chǎn)出有用的原油。猶他州一家生物燃料公司（Genifuel Corp.）已獲該技術(shù)許可，正在用該技術(shù)建實驗工廠。相關(guān)論文在線發(fā)表最近出版的《藻類研究》雜志上。

“從某種意義上說，我們‘復制’了自然界用百萬年把水藻轉(zhuǎn)化為原油的過程，而我們轉(zhuǎn)化得更多、更快。”PNNL小組研究負責人道格拉斯·埃利奧特說。研究小組保持了水藻高效能優(yōu)勢，并結(jié)合多種方法來降低成本。他們把幾個化學步驟合并到一個可持續(xù)反應(yīng)中，簡化了從水藻到原油的生產(chǎn)過程。用濕水藻代替干水藻參加反應(yīng)，而當前大部分工藝都要求把水藻曬干。新工藝用的是含水量達80%—90%的藻漿。

在新工藝中，像泥漿似的濕水藻被泵入化學反應(yīng)器的前端。系統(tǒng)開始運行后，不到一小時就能向外流出原油、水和含磷副產(chǎn)品。再通過傳統(tǒng)工藝提純，就可以把“原藻油”轉(zhuǎn)變成航空燃料、汽油或柴油。在實驗中，通常超過50%的水藻中的碳轉(zhuǎn)化為原油能量，有時可高達70%；廢水經(jīng)過處理，能產(chǎn)出可燃氣體和鉀、氮氣等物質(zhì)。可燃氣體可以燃燒發(fā)電，或凈化后制造壓縮天然氣作汽車燃料；氮磷鉀等可作養(yǎng)料種植更多水藻。“這不僅大大降低成本，而且能從水中提取有用氣體，用剩下的水來種藻，進一步降低成本。”埃利奧特說。

他們還取消了溶劑處理步驟，把全部水藻加入高溫高壓（約350℃、3,000PSI）的水中分離物質(zhì)，結(jié)合一種水熱液化與催化水熱氣化反應(yīng)，把大部分生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體和氣體燃料。埃利奧特指出，要建造這種高壓系統(tǒng)并非易事，造價較高，這是該技術(shù)的一個缺點，但后期節(jié)約的成本會超過前期投資。

其他團體也有研究用濕水藻的，但一次只能生產(chǎn)一批，而新反應(yīng)系統(tǒng)能持續(xù)運行。在實驗室，反應(yīng)器每小時能處理約1.5升藻漿。這雖然不多，但這種持續(xù)系統(tǒng)更接近大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)。Genifuel公司總裁詹姆斯·奧伊勒也表示：“造出成本能和石油燃料競爭的生物燃料是一個很大挑戰(zhàn)，我們朝著正確方向邁出了一大步。”