Algen: Eine neue Art zu Biodiesel zu machen

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Ich arbeite schon seit längerem auf Sojabohnen und anderen pflanzlichen Biodiesel-Projekten. Doch nachdem ich eine Geschichte über Algen und Öl aus Algen las, wurde in meinem Kopf ich überzeugt, dass Algen ist die vielversprechendste Rohstoff für Biodiesel.

Algen – "Algen" in Latein – gehörten zu den ersten pflanzenähnliche Organismen auf der Erde. Sie sind photosynthetische, wie Land Pflanzen, und wir betrachten sie als "einfach" sein, weil sie viele verschiedene Organe in Landpflanzen gefunden haben.

Da einige Algenarten Öl reich sind, ist die Menge an Öl, die wir von ihnen sammeln kann Hunderte Male größer als die Menge an Öl, die aus einer gleichen Menge von traditionellen, pflanzlich, Biodiesel Ausgangsmaterial wie Sojabohnen erfasst werden können.

Algen können auch stellenweise vom Ackerland und Wäldern wachsen Minimierung der Schäden an Ökosystemen und Food-Ketten.

Meiner Meinung nach machen solche Faktoren Algen den vielversprechendsten Kandidat Öl für die Herstellung von Biodiesel in Mengen groß genug, um Erdöl basierenden Kraftstoff in den Vereinigten Staaten, eine leistungsfähige Lösung für nachhaltige Energieentwicklung vollständig ersetzen.

Derzeit wird die meisten Biodiesel aus Sojaöl hergestellt. Um schnell Sojaöl in Biodiesel umgewandelt, muss als Katalysator verwendet werden. Es gibt viele verschiedene Arten von Katalysatoren – Verbindungen, die chemische Reaktionen schneller als sie sonst geschehen zu machen. Beispielsweise könnte ein Katalysator eine chemische Reaktion in einer Stunde anstelle von drei Tagen geschehen machen.

Der Katalysator verwendet, um Biodiesel aus Sojaöl ist eine Flüssigkeit. Dies bedeutet, dass nach Abschluss die chemische Reaktion mit den Reaktionsprodukten der Katalysator gemischt wird – Biodiesel und alle Nebenprodukte, die während der Reaktion. Um eine marktfähige Kraftstoff-Produkt zu machen, muss der Katalysator von den Reaktionsprodukten eines Prozesses getrennt werden, das braucht einiges an Arbeit und Energie und unerwünschten Abfall produziert.

Diese Reaktion auf Sojaöl zu Biodiesel zu konvertieren findet in einem "Batch"-Reaktor, die aussieht wie einen großen Topf. In einem Batch-Reaktor kann nur eine bestimmte Menge des Produkts zu einem Zeitpunkt erfolgen. Zum Beispiel könnte ein kleine Batch-Reaktor 10 Gallonen Biodiesel in einer Stunde machen. Nach dieser Stunde müssten des Reaktors gestoppt werden, damit die Biodiesel und Nebenprodukte entfernt werden können. Dann würde mehr Sojaöl und Katalysator hinzugefügt werden, und die Reaktion würde wieder von vorn beginnen. Diese Art des Reaktors ist nicht sehr gut zur Herstellung von großen Mengen von Biodiesel.

Ich habe viel Zeit mit dem Studium der Algen und haben sehr viel gelernt über Algenwachstum, Extraktion und Umstellung auf Biodiesel. Meiner Meinung nach werden die Menge an Algenöl, das zur Produktion von Biodiesel zur Verfügung stehen schließlich viel größer als die Menge von Sojaöl zur Verfügung.

Wenn die flüssigen Katalysator und Batch-Reaktor verwendet werden, um die Algen-Öl zu Biodiesel zu ändern, würden noch mehr Arbeit und Energie musste die Reaktionsprodukte aus der Katalysator zu trennen. Riesige Anlagen mit vielen großen Reaktoren gebaut werden müssten, und würde eine große Menge von Abfällen hergestellt werden. Die Energie und die Vorteile für die Umwelt würde verloren gehen.

Zum Glück gibt es andere Arten von Katalysatoren und Reaktoren. Meine Promotion ist in der chemischen Verfahrenstechnik und ich arbeite schon seit längerem auf dem Gebiet der Katalyse. Mein Hintergrund auf heterogenen (mehrere Komponente) Katalysatoren und festen Bett Reaktor Engineering führte mich zu einem neuen katalytischen Ansatz für die Algen Biodieselproduktion.

Gesponsert von der National Science Foundation, arbeitete ich mit meinen Kollegen bei United Umwelt & Energie (UEE) entwickeln eine solide Katalysator und einem speziellen Reaktor, der Algenöl zu Biodiesel umwandeln können.

Verbringe ich die meisten meiner Tage arbeitet mit anderen Wissenschaftlern und Technikern am Experimentieren, Design, Ausführung und Analyse von Daten.

In das System erstellten wir, anstatt einen großen Topf, wie ein Batch-Reaktor, verwenden wir einen Reaktor, der ein hohles Rohr mit einem festen Katalysator gefüllt ist. Die Algen oder Sojaöl fließt durch das Rohr und die Reaktion auf Biodiesel machen passiert als das Öl fließt über den Katalysator. Die festere Katalysator bleibt in der Röhre, so dass es bereits von den Biodiesel und Nebenprodukte getrennt ist – Sie benötigen keine zusätzliche Arbeit oder Energie!

Auch kann der Reaktor kontinuierlich Biodiesel produzieren. Es muss nicht gestoppt und neu gestartet wie ein Batch-Reaktor, so machen es viel mehr Biodiesel in einer bestimmten Zeit als Batch-Reaktor produzieren kann.

Darüber hinaus der festere Katalysator muss nicht sehr häufig ersetzt werden (die Flüssigkatalysator müssten ersetzt werden, jedes Mal, wenn der Batch-Reaktor geleert wird), keine Abfallströme hergestellt werden, die Kosten sind viel niedriger und die Rohrreaktor ist kleiner als Batch-Reaktoren, so dass es von einem Ort zum anderen bewegt werden kann.

Ich glaube, dass dieser festen Katalysator und Rohr-Reaktor mit Hilfe kann schnell zu ersetzen Erdöl Diesel, Biodiesel, mit in den Prozess, verringern den Energieverbrauch bei der Herstellung die gesamten Umweltauswirkungen zu verringern.

Für Phase Bedingungen ich unser NSF-Projekt, das wir erfolgreich beweisen mussten, dass unsere festen Katalysator und Rohr-Reaktor kann arbeiten und optimale Rohr Reaktor Konfigurationen und Betrieb zu bestimmen. Derzeit verwenden wir Algen Ölproben aus Algen Produzenten geliefert, aber wir haben gerade erst begonnen, ein neues Projekt gemeinsam mit unseren Partnern wachsen Algen und Gewinnung von Öl aus es.

Als nächstes arbeiten wir an der Prüfung der Beständigkeit von Algen Biodiesel – und Erhöhung der Resistenz gegen Oxidation, wenn nötig –, dass der Kraftstoff in Dieselmotoren eingesetzt werden kann.

Nachdem die Tests abgeschlossen sind, konzentrieren wir uns auf dieses solide Katalysator und Reaktor-System auf eine größere Größe skalieren, so dass mehr Biodiesel produziert werden kann.

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Anmerkung der Redaktion: Wen ist Vice President of United Umwelt und Energy LLC in Horseheads, N.Y., und der Empfänger der National Science Foundation kleine Business Innovation Research Award, Biodiesel aus Algenöl zu entwickeln. Meinungen, Erkenntnisse, Schlussfolgerungen oder Empfehlungen in diesem Artikel sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation oder LiveScience.com.

Anmerkung des Herausgebers: diese Forschung wurde unterstützt durch die National Science Foundation (NSF), die Bundesagentur für angeklagt Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik. Sehen den Blick hinter die Kulissen-Archiv.