Исследователи из Департамента химической инженерии Университета Монаша, Исследовательской академии IITB-Monash в Мумбаи и Департамента химической инженерии Индийского технологического института использовали технологию газификации с реактивной мгновенной испарением (RFV) для производства водорода с использованием микроводорослей, что привело к появлению более новых и чистых форм энергия.
Результаты показывают, что выбросы парниковых газов при производстве водорода с использованием RFV на микроводорослях на 36% меньше по сравнению с паровым риформингом газообразного метана – лучшей в настоящее время практикой производства водорода .
С дополнительными процессами использования возобновляемых источников энергии, такими как гидроэлектроэнергия, интегрированными с исследовательским процессом производства водорода, выбросы углерода могут сократиться на 87%.
Исследование, опубликованное в Journal of Cleaner Production , также показывает, что при преобладающей стоимости водорода в 10 долларов за килограмм и использовании RFV для производства газа срок окупаемости первоначальных инвестиций составил всего 3,78 года при внутренней норме 22%. возвращаться.
Команда под руководством Monash – мировой лидер в области технологий и анализа газификации RFV. RFV – это процесс газификации, в котором используются кислород и пар, которые превращают углеродные материалы из биомассы или ископаемого топлива в газы.
В настоящее время производство микроводорослей не удовлетворяет коммерческий спрос. Однако, по мнению исследователей, выращивание микроводорослей для энергетических целей может также обеспечить дополнительные источники дохода для сельских сообществ, потенциально делая их самодостаточными.
«Водород и метан являются чистыми источниками топлива и экологически чистого химического синтеза только в том случае, если они производятся из возобновляемых ресурсов. В настоящее время 96% водорода и весь метан производятся с использованием невозобновляемых ресурсов», – сказал доцент Акшат Тэнксале из Университета Монаш и исследования соавтор сказал.
«Микроводоросли в качестве исходного сырья привлекательны благодаря своей высокой эффективности фиксации углекислого газа, скорости роста, фотосинтетической эффективности, способности расти в солоноватой воде, такой как реки и озера, а также возможности выращивать их на земле, не пригодной для сельского хозяйства.
«Интеграция воды и возобновляемых источников электроэнергии со сбором микроводорослей может снизить затраты и повысить устойчивость производства водорода с помощью этого процесса».
Доктор Йогендра Шастри из отдела химического машиностроения в IITB-Monash Research Academy Mumbai сказал, что опасения по поводу изменения климата привели к усилению стремления к более чистым вариантам энергии, и микроводоросли могут быть потенциальным кандидатом для производства возобновляемого топлива.
«Водород признан чистым топливом, поскольку он не приводит к выбросу парниковых газов при использовании. Однако производство водорода также должно быть устойчивым», – сказал доктор Шастри.
«Производство биодизеля из микроводорослей ограничено из-за низкой эффективности экстракции липидов, менее 20%, и высокой стоимости сбора и сушки микроводорослей.
«Кроме того, производство водорода и метана на основе микроводорослей еще не реализовано из-за дорогостоящей предварительной обработки, такой как сбор урожая, сушка и экстракция липидов; низкая эффективность преобразования углерода и накопление смол».
Исследователи выполнили RFV микроводорослей, используя температуру в диапазоне 550-650 ° C, используя пар в качестве газифицирующего агента. Это означало, что обезвоживание или сушка микроводорослей не требовалось, и значительно снижалось потребление энергии.
Используя базирующуюся в Индии JSW Steel (агентство, финансировавшее это исследование) в качестве примера использования источника CO 2 для выращивания микроводорослей, исследовательская группа оценила, что для производства водорода будет доступно чуть менее 12800 кг микроводорослей в час со скоростью 1240 кг / час.
Хотя затраты на развитие инфраструктуры для выращивания микроводорослей с последующей переработкой их в водород и метан являются дорогостоящими, общая окупаемость инвестиций в долгосрочной перспективе может сделать водород и метан экономичными и экологически чистыми источниками топлива.
«Если исходить из рыночной цены в 10 долларов за кг водорода, сжатого до давления 700 бар, срок окупаемости производства водорода составил 3,78 года при почти 25% окупаемости инвестиций. Более того, влияние изменения климата в течение жизненного цикла составило 7,56 кг диоксида углерода на каждый килограмм. производимого водорода », – сказал доктор Пратик Голкар, студент-исследователь в IITB-Monash Research Academy Mumbai.
«Это захватывающий взгляд на ресурсы и технологии, доступные миру в нашем стремлении сократить использование ископаемого топлива и резко сократить количество выбросов углерода».