PARTNEREINK

Hamarosan:
Míg folyamatos támadás éri a tradicionális bioüzemanyagokat az élelmiszerárak emelkedése és a környezet pusztítása végett, szakértők már megkezdték az algákkal, mint lehetséges alternatívákkal való kutatást. Jóllehet, még számos akadály áll az előtt, hogy algaolajat tölthessünk autóinkba, avagy repülőgépekbe.

Mérföldkövek:

 

Összefoglalás:

Az energiaügyi- és klímacsomag tárgyalásának részeként az EU arra a megállapodásra jutott, hogy közlekedési energiaigényét 10%-ban megújuló forrásokból – bioüzemanyagokból, hidrogénből és természetes energiából fogja fedezni (EurActiv.hu 2008.12.08.).

Az EU megújuló energiaforrásokról szóló irányelv szerint a közlekedési szektorra vonatkozó 10 százalékos értéket minden tagállamra a közlekedésben felhasznált végső energia tekintetében kell értelmezni és nem csak a bioüzemanyagok, hanem az összes megújuló energiaforrást számításba kell venni.

A direktíva arra kötelezi az államokat, hogy bioüzemanyagokkal a fosszilis energiahordozókhoz képest legalább 35 százalékos kibocsátás-csökkenést érjenek el. Ez az érték 2017-re 50 százalék, 2018-ra 60 százalék kell, hogy legyen.

Bizonytalanság köthető a jelenleg már használatos ún. első generációs bioüzemanyagok (biodízel és bioetanol) fenntarthatóságával kapcsolatos aggodalomhoz. Ezek mind mezőgazdasági terményekből –kukoricából, cukorrépából, pálmaolajból és repcemagból- készülnek.

Az irányelv szerint az EU-nak lépéseket kell tennie a második-és harmadik generációs bioüzemanyagok elterjedése érdekében mind a Közösségen belül, mind pedig a világ más tájain, valamint fokoznia kell a mezőgazdaság terén folytatott kutatásokat és az ún. „knowledge creation”-t [tudásteremtés], amit az irányelv magyar fordításában nem is találunk meg, de leginkább a szaktudás megszerzésének ösztönzéseként fordíthatunk le.

 

Főbb témák:

A második generációs bioüzemanyagok kihívásokkal szembesülnek

Miután az első generációs bioüzemanyagokat az élelmiszerárak felhajtásával és a biodiverzitás fenyegetésével kapcsolatos támadások érték, az EU a második generációs megoldásokhoz, mint tisztább alternatívákhoz fordult.

A második generációs bioüzemanyagok lignines-cellulózos biomasszából készülnek, melyet a növények fás részéből nyernek ki, nem versenyezve ily módon az élelmiszer-termeléssel. Termések maradványai is üzemanyagforrást jelentenek, így levelek, fakéreg, szalma, avagy a kukorica és a cukornád nem ehető részei.

A fás biomassza folyékony cukrokká alakítása ugyanakkor költséges technológiákat igényel, többek között előkezelést és speciális enzimekkel történő erjesztést, mely azt eredményezi, hogy a második generációs bioüzemanyagok egyelőre nem állíthatók elő nagy mennyiségben gazdaságosan.

„Nem valószínű, hogy a második generációs bioüzemanyagok versenyképesek lesznek az első generációsokkal szemben” – állította az Európai Bizottság kutatóközpontja egy tanulmányban, 2008-ban. „Ha mégis így történne, akkor is nagyrészt importált biomasszát kellene felhasználni” – tették hozzá. A legfrissebb tanulmányok már kimutatták, hogyha Európa tovább is fenn szeretné tartani jelenlegi faiparát, akkor nem lenne elég fa az energiaszükséglet kielégítésére.

Algák: Magas hozam – földterületért folytatott verseny nélkül

Ezen problémák leküzdése végett egyesek már az ún. harmadik generációs bioüzemanyagokhoz fordultak.

Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma kizárólag bizonyos üzemanyag-előállítás céljából ültetett terményeket tart harmadik generációsnak, így pl. évelő füveket, gyorsan növekvő fákat és algákat. Ezeket a növényeket nem mezőgazdasági-élelmezési céllal termesztik és különösen magas százalékban tartalmaznak biomasszát.

Ezek közül is kiemelkednek az algák. A Föld leghatékonyabb organizmusainak tartják őket – kiemelkedően magas növekedési ütemük (egyes fajták egy nap alatt meg tudják kétszerezni biomassza tartalmukat) és magas olajtartalmuk miatt.

Az algákból történő olaj-előállításra irányuló kutatások főként a mikroalgákra vagy a fitoplanktonokra koncentrálnak. Ezek olyan fotoszintézisre képes organizmusok, mely kevesebb, mint 0,4 mm átmérőjűek.

„Az algák időben és térben hatékonyabban állítanak elő biomasszát és bioüzemanyag molekulákat, mint bármely más növény a Földön” – állítja Greg Mitchell, a Kaliforniai Egyetem Scripps Tengerkutatási Intézetéből. „Az algák hektáronként évente 100-szor több növényi olajat tudnak termelni, mint pl. a szójabab, és tízszer többet, mint az olajpálma.” – mondta a Szellemi Tulajdon Világszervezete kiadványának, a WIPO magazinnak.

Az amerikai olajóriás, az ExxonMobil nemrégiben 600 millió dolláros K+F projektet végzett a témában. E szerint az algákból évente több mint 2000 gallon (7580 liter) üzemanyagot lehet hektáronként termelni. Más fajok hozzávetőleges hozama jóval alacsonyabb, így például (hektáronként, évente):

Következtetésként megállapítható, hogy az algáknak sokkal kevesebb termőterületre van szükségük, mint a hagyományosan bioüzemanyag előállítására használt növényeknek. Ez lehetőséget teremthet az élelmiszer-termelés és a növekvő számú energiaültetvény-telepítés között húzódó potenciális ellentét megszüntetésére.

Nincs szükség édesvízre

Az algák számos más előnnyel is rendelkeznek. A magasabb terméshozamok mellett kiemelendő, hogy óceánban vagy szennyvízben is megélnek. Így nincs szükség arra, hogy öntözés céljából a szűkösen rendelkezésre álló édesvíz készletekhez csatlakoztassák őket.

Az algák legjobban tengervízben nőnek, mely szinte korlátlanul rendelkezésre áll, mondta Raffaello Garofalo, az Európai Alga Biomassza Szövetség (EABA) elnöke. A mikro-organizmus különösképp kedveli a szennyezett tengervizet, amely exponenciális mértékben segíti a növekedésben.

Minden szennyezett tengervízben megjelenik az eutrofizáció (elnövényesedés), mely jelen esetben az algák ’túlnövekedését’ jelenti – állítja Garofalo. Pontosabban fogalmazva, a szennyezés többlet-tápanyagot biztosít az algáknak, melyek így exponenciális mértékű növekedésnek indulnak.

A szakértők fotobioreaktornak nevezik az olyan rendszereket, melyekben az algákat műanyag vezetékeken keresztül szennyezett vízzel táplálják. Az algák tápanyagként nyelik el a szennyeződést, a bevezetett vizet ezért tisztábban lehet visszaengedni a tengerbe, mint ahogyan beengedték- magyarázza. Eközben az algák biomasszává nőnek, melyet aztán fel lehet használni bioüzemanyagokhoz.

A fentiek eredményeként az algákat félreeső területeken is lehet termeszteni, így például sivatagokban, ahol sós a talajvíz. Ezen kívül az olaj-és gázipar melléktermékeként létrejövő szennyezett víz is felhasználható táplálásukra.

Szén-dioxid „újrahasznosítás”

A mikroalgák gyorsabban nőnek, ha szén-dioxiddal, vagyis az üvegházhatásért leginkább felelős gázzal táplálják őket. A szén-dioxid fotobioreaktorba történő bevezetésével a növények gyorsabban nőnek, ami egyúttal a káros gáz egy újrahasznosítási formáját jelenti.

Ha az algatelepeket gyárak, avagy erőművek mellé telepítenék, akár az ipari károsanyag-kibocsátás csökkentésére is alternatív lehetőség nyílna.

„Így például alga telepíthető egy cementgyár, avagy egy hőerőmű mellé és a melléktermékként keletkező szén-dioxid bevezethető a bioreaktorba.” – magyarázza Garofalo. „Ezt azt jelenti, hogy a káros gáz, ahelyett, hogy a kéményen keresztül távozna, a bioreaktorba kerül – segítve az algatermesztést. Így másodszor már üzemanyagként kerülne elégetésre, és csak ezután távozna az atmoszférába. Így ugyanaz a mennyiségű szén-dioxid kétszer lenne „használható”.

Arizonában a Greenfuel magántársaság egy nagyméretű alga-bioüzemanyag telepet épített ki, mely a közeli erőmű, az Arizona Public Service Redhawk széndioxid-kibocsátását hasznosítja. A létesítmény 2005-ben kezdte meg működését és 2006-ban elnyerte az egyik vezető globális energiaszolgáltató, a Platts Emissions Energy Project of the Year díját.

A költségek jelentik a legnagyobb akadályt

Az alga-technológiának még számos kihívással kell szembenéznie mielőtt az általános ipari gyakorlat részévé válhat. A legnagyobb akadályt a költségekkel kapcsolatos bizonytalanság jelenti.

Egyesült államok-beli jelentések szerint a különböző algafajták 5 és 10 USD (1000-2000Ft) közötti összegbe kerülnek száraz súlyon, kilogrammonként, így egyelőre arról folynak a kutatások, miképp lehetne az algából történő olaj-előállítás tőke- és működési költségeit csökkenteni.

A Carbon Capture Corporation egy amerikai vállalat, mely a születő félben lévő, alga-alapú bioüzemanyag-piac vezető pozícióját tűzte ki magának célul.  Alelnöke, Bernard Raemy elismerte, hogy az algák egy sor kihívással néznek szembe. A WIPO magazinnak elmondta, hogy „ezek a nehézségek az algák betakarításában, víztelenítésében, szárításában, valamint a lipidek kivonásában és konverziójában rejlenek”. „Összehangolt kutatásokra van szükség, hogy az eredmények a laboratóriumokon túl a földeken is hasznosíthatóak legyenek” – mondta Raemy.

A kutatások legfőbb kihívása: költségcsökkentés

Az Egyesült Államokban számos K+F tevékenységre került sor az 50-es évektől kezdve. A legnagyobb az ún. „Vízi Fajok Program” volt, melyet az USA energiaügyi minisztériuma 1978-ban hajtott végre. A program azon törzsek megtalálására fókuszált, melyek a lehető legnagyobb hozamot produkálják, a legnagyobb lipidtartalommal rendelkeznek és ellenállnak a hőmérséklet-ingadozásnak – főként szabadtéri tavakban.

Több, mint 3000 mikroalga fajt gyűjtöttek be és vizsgáltak meg, majd ez a szám idővel 300-ra szűkült. Végül egy olyan fajt sem találtak, mely valamennyi éghajlati és vízi körülményhez megfelelne. A programot 1996-ban leállították, mikor is az amerikai üzemanyagárak komoly csökkenésnek indultak.

Az Amerikai Nemzeti Megújuló Energia Kutatóintézet szerint a szabad ég alatti tavakban történő tömeges algatermesztés számos nehézséggel néz szembe, így:

A fotobioreaktorban történő termesztés során olyan kérdések merülnek fel, mint:

Még mindig kérdéses, hogy az algákat fotobioreaktorokban avagy tavakban a legérdemesebb tenyészteni. A legfőbb problémát mégis az üzemanyag-előállítás céljából történő algatermesztéshez szükséges berendezések és felszerelések magas költségei jelentik.

A legtöbb alga-berendezéssel kapcsolatban még mindig alapvető kutatásokat folytatnak – mondta Garofalo az EABA-tól. „További kísérletek folynak arról, hogy mely algafajták lesznek a legalkalmasabbak a bioüzemanyag-előállításra. Kutatnak továbbá arról is, hogy melyik lehet a legjobb bioreaktor típus, valamint a benne használatos műanyagot illetően is.”

Betakarítás és olajkiszűrés

A következő kérdés az algák betakarításával kapcsolatos. „Mivel az algák még a hajnál is tízszer kisebb mikroorganizmusok, nem lehet például egy egyszerű hálóval ’learatni’ őket” – magyarázza Garofalo.

A betakarítás történhet centrifugálással, avagy kémiai csomósítással, mely a mikroalgák összenyomását jelenti, ám e folyamatok is magas költségekkel járnak együtt.

Az Európai Bizottság FP7 kutatási programja szerint az algák betakarítása és az olaj kinyerése jelentik a legkritikusabb lépéseket az alga-bázisú bioüzemanyagok előállítása során.

Az Aquafuels nevű projekt célja, hogy összehozza a kutatókat és az ipar lehetséges szereplőit az európai algakutatás korszerűsítése és hasznosítása érdekében.

Mivel az olajárak ismét magasak, az algakutatások megújult lelkesedéssel folynak. A génmódosítás új lehetőségeket nyitott meg a kutatásban, új lehetséges algafajtákat tesztelnek. A 2008 októberében kiadott amerikai nemzeti bioüzemanyag-akcióterv a genetikus tervezésre épít: „Új, harmadik generációs tápanyagokat kell kifejleszteni, hogy fejleszthessük az algák ellenálló képességét a szárazsággal és más igénybevételekkel szemben, növelhessük a műtrágya-és vízfelhasználás hatékonyságát és, hogy minél könnyebbé tegyük az átalakításukat” – írják.

A hosszú távú jövedelmezőség nem a bioüzemanyagokon múlik

Az Európai Alga Biomassza Szövetség (EABA) szerint a jövő sikerének kulcsa annak felismerése, hogy az algák nem csak bioüzemanyag előállítására használhatók fel.

„Soha nem lesz az algából történő biodízel-és bioetanol előállítás gazdaságos, ha nem gondolunk a melléktermékekre” – állítja Garofalo. „Például biodízel előállításakor az algák csak 25-30 százalékban tartalmazzák a lipidet vagy az olajat. Azonban mi történik a maradék 70 százalékkal? Ezt mellékterméknek nevezzük, azonban a súly tekintetében ez ugyanaz a termék” – magyarázza.

Az üzemanyagokon kívül az EABA szerint bizonyos tápanyagokat, gyógyszereket, állateledeleket és más biotermékeket is elő lehetne állítani az algákból. Az algáknak és a vízi biomasszának ezeken a területeken kiemelkedő lehetősége van egy, a teljesen fenntartható gazdaság felé vezető forradalom előmozdításában.

© EurActiv 2003-2012. Minden jog fenntartva.