大自然歷經了數百萬年,才得以製造出化石燃料。但密西根大學的化學工程師,卻只花了一分鐘。在華氏1,100度的砂石中,以「壓力烹煮」方式,將微藻烹煮60秒,超過半數的微藻會轉換成生質原油,之後再加以提煉成不同形式的生質燃料。
這項科學技術,不僅在數字上大幅超越了大自然產生化石燃料的速度,在實驗室中,也是一大突破。對比兩年前,研究團隊用了半小時的時間,才能將大約百分之50的微藻轉換成生質原油。
「我們正在模擬自然環境使用海洋有機物形成原油的過程。」密西根大學化學工程教授Phil Savage和其博士生Julia Faeth共同進行了上述實驗。
在自然環境中,有機物殘骸受到多層累積物擠壓、分解,在歷經數百萬年之後,形成化石燃料。但現在不用再等待這麼長的時間了,Savage和Faeth將擬球藻(Nannochloropsis)、濕的綠色微藻放入鋼管當中,然後將它插入華氏1100的熱砂,確保微藻的溫度,可在1分鐘之內達到550度的高溫,如此一來,百分之65的微藻,便可轉換成生質原油。
為了節省時間,Savage使用的是濕微藻,希望能進一步簡化微藻燃料的製程。而傳統來說,一般微藻燃料的製造商,在萃取生質原油之前,必須先將微藻烘乾,如此一來反而花費過多時間和成本。這也解釋了,為何微藻生質燃料的價格,會攀升到每加侖20元。Savage和Faeth說,目前仍無法預估新的方法究竟可省下多少成本,但任何流程的簡化,都可望拉低價格。
雖然前景看好,但近期內卻無法達到量產規模。密西根團隊在實驗中,僅使用了1.5毫升的微藻,而且目前尚不清楚,為何會能在一分鐘之內,就產生了絕佳的效果。Savage和Faeth認為,之前的研究人員,可能是高估了萃取生質原油所需的時間,因此影響了之前的實驗結果。
「大概是實際上製造生質燃料時,發生反應的速度比事先預期的更快,」Savage說。
雖然大自然花了相當長的時間才能製造出燃料,但如果將微藻放入「壓力鍋」中過久,反而會破壞微藻。「例如,生質原油反而會分解成為水溶性物質,快速加熱可能不利於上述反應。」Faeth說。
不少實驗已經證明,在短期內將微藻轉換為大量的原油是可行的做法,但製造商仍需要大量的熱氣,才能將大量的微藻加熱至1,100度。也就是說,製造生質燃料反而會花費大量的能源,更別提微藻的使用量有多龐大了。
之前許多美國的農作物被用來生產乙醇,因而排擠了糧食生產。雖然微藻並不會占用良田,但仍需要如新墨西哥州面積一樣大的微藻數量,才得以應付美國未來對於生質燃料的能源所需。
藻類的收集方法有:
1.離心法:
2.絮凝法 :
3.懸浮法:
除了上述四種業界常用的收集方式之外,還有許多正在發展的收穫技術,例如之前介紹過的Algaeventure利用毛細現象設計的雙層濾膜就可以利用極少的能量達到除水的效果。其它還有利用滲透壓除水、或是利用駐波集中微藻再加以收集…等等。這些新技術的共通之處就是盡力減少收穫的能量消耗以求增加能源產出,並且降低成本增加藻類生質燃油的競爭力。各位朋友們也許也可以動動腦,想想看還有什麼方法可以將微藻分離出來,也許哪天你會成為藻類生質燃料的一大推手呢
到底還需要多久時間才能看見藻類燃料進入我們的生活?在回答這個問題之前,必須先瞭解目前藻類燃料的成本。根據加州理工州立大學( California Polytechnic State University) T.J. Lundquist 教授在2010年10月對藻類燃料產業提出的報告,目前製造一桶藻油成本大約300美金左右,相較於目前國際原油一桶約100美金的價格明顯缺乏競爭力。然而這是單純製造生質燃油的成本,若是計入利用藻類處理廢水的收益,一桶藻油的價錢就會降至美金28元,這麼一來便足以與石化燃料在市場上角逐。因此,目前在特定的情況下(例如有處理廢水、廢氣的收益、生產高價值副產品等…)藻類燃油可以在合理的成本下與石油競爭。但是這些條件可能會因廢水的總量有限,或是高價值副產品市場小…等變因而有規模限制,無法真正大規模量產藻類燃油。回到原本的問題,還要多久藻類燃油才能量產並且獲益?目前學界及業界(例如Shell 殼牌石油、Exxon Mobile 艾克森美孚)普遍的估計是需要十年左右的研究發展,藻類燃油的產業才會真正成熟。
提煉過程影片:http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=4Q5NeiUhlPs |