工程师开发了快速的方法将藻类转化为生物原油

长期以来,生物燃料专家一直在寻求一种更经济可行的方法,将藻类转化为生物原油,为动力车辆,船舶甚至是喷气式飞机提供动力。犹他大学的研究人员相信他们已经找到了答案。他们开发了一种异常快速的方法,使用专门设计的喷射混合器大量提供具有成本效益的藻类生物原油。

在池塘,湖泊和河流中生长的微生物中包含脂质,脂质是含有油的脂肪酸分子,可以被提取以驱动柴油发动机。提取时,脂质称为生物原油。这使得诸如微藻的生物体成为生物质的有吸引力的形式,有机物质可用作可持续的燃料来源。这些脂质也存在于各种其他单细胞生物中,例如用于干酪加工的酵母。但是将藻类用于生物质的问题一直是从含水植物中提取脂质或生物原油所需的能量。在目前的方法中,将藻类转化为生物原油需要更多的能量,而不是从它中回收的能量。

犹他大学化学工程师团队开发了一种新型喷射混合器,能够以比旧提取方法更少的能量提取脂质,这一重要发现现在使这种形式的能源更接近成为一种可行的,具有成本效益的替代方案汽油。新的搅拌器也很快,可在几秒钟内提取脂质。

该团队的成果发表在一份新的同行评审期刊“化学工程科学X”上。文章“使用受限冲击喷射混合器进行藻类脂质提取”可以在这里下载。

“这里的关键是试图获得能量平价。我们还没有,但这是实现它的非常重要的一步,”该论文的共同作者Leonard Pease博士说。“我们已经消除了一个重要的发展障碍,使藻类生物燃料生产更加高效和智能化。我们的方法使我们更接近于创造比以前更多的生物燃料能源平价。”

现在,为了从藻类中提取富含油脂的脂类,科学家们必须首先从藻类中提取水,留下生物质的浆液或干粉。这是该过程中最耗能的部分。然后将该残余物与溶剂混合,其中脂质与生物质分离。剩下的是一种前体,即生物原油,用于生产藻类生物燃料。然后将该燃料与柴油混合,为长途卡车,拖拉机和其他大型柴油动力机械提供动力。但是因为在该过程开始时需要如此多的能量来从植物中提取水,所以将藻类转化为生物燃料迄今为止还不是一种实用,有效或经济的方法。

“已经有许多值得称道的研究努力推进藻类生物燃料,但还没有产生能够吸引商业开发的价格点。我们的设计可能会改变这个等式,并将藻类生物燃料重新发挥作用,”犹他大学化学工程助理教授说。 Swomitra“Bobby”Mohanty,论文的共同作者。其他合着者是前U化学工程博士生Yen-Hsun“Robert”Tseng和U化学工程副教授John McLennan。

该团队创造了一种新的混合提取器,一种在藻类喷射器上喷射溶剂射流的反应器,产生局部湍流,其中脂质“跳跃”一小段距离进入溶剂流。然后取出溶剂并且可以再循环以在该过程中再次使用。“我们的设计确保您不必花费所有能量来干燥藻类,并且比竞争技术更快,”Mohanty指出。

Mohanty说,这项技术还可以应用于藻类之外,包括各种微生物,如细菌,真菌或任何微生物衍生的油。

根据美国能源部的数据,2017年,美国一次能源使用总量中约有5%来自生物质。其他形式的生物质包括燃烧木材用于电力,乙醇由玉米和甘蔗等作物制成,以及垃圾中的食物和庭院垃圾转化为沼气。藻类的好处是它可以在池塘,水道或定制设计的生物反应器中生长,然后收获以产生大量的燃料。如此大量生长的藻类也可以通过减少空气中的二氧化碳量来积极地影响大气。

“这是改变游戏规则的,”皮斯谈到他们在藻类研究方面的工作。“我们正在创造的突破性技术可以推动藻类和其他细胞衍生生物燃料发展的革命。梦想可能很快就会实现。”