藻類生物燃料死而復(fù)生，因為有了碳捕獲
2022-09-26
藻類生物燃料的利益相關(guān)者多年來一直處于低迷狀態(tài)，但奇怪的是，化石燃料行業(yè)可能會幫助藻類東山再起。顯然，新計劃是將藻類養(yǎng)殖與天然氣發(fā)電廠和其他工業(yè)操作產(chǎn)生的廢棄碳結(jié)合起來。除了生物燃料，藻類養(yǎng)殖還可以生產(chǎn)動物飼料、魚食、營養(yǎng)補充劑和人類洗漱用品，以及生物塑料制品。
為什么選擇藻類生物燃料？
幾年前，利益相關(guān)者在藻類生物燃料研究領(lǐng)域投入了大量精力。與其他能源作物不同，藻類可以在池塘或人造結(jié)構(gòu)中生長，而不需要占用耕地，而且它有一個從生長到收獲的快速周期。某些藻類的高含油量是另一個主要的吸引力，藻類的R&D途徑可以引導(dǎo)至負(fù)碳方向。
從不利的一面來看，找到一種經(jīng)濟的方法來種植藻類并在工業(yè)規(guī)模下提取藻類油是一項具有挑戰(zhàn)性的工作，特別是當(dāng)總體目標(biāo)是減少而不是增加碳排放時。
在21世紀(jì)初，一直到奧巴馬政府時期，情況看起來都很樂觀。然而，到2016年美國前總統(tǒng)奧巴馬離任時，油價開始暴跌。相對較低的石油成本似乎讓藻類生物燃料的想法脫離現(xiàn)實。
盡管如此，美國能源部(Energy Department)的國家可再生能源實驗室(National Renewable Energy Laboratory)仍在繼續(xù)投資藻類研究項目，藻類領(lǐng)域也在不斷衍生出新的研究角度。例如，2018年，美國能源部(Energy Department)從藻類生物塑料的角度資助了這項研究。2020年，研究人員正在探索與高速3d打印技術(shù)相結(jié)合的想法。火星任務(wù)還引發(fā)了人們對藻類生物燃料領(lǐng)域的新一輪興趣。
碳捕獲成為救命稻草
今年1月，美國能源部生物能源技術(shù)辦公室(BETO)為學(xué)生發(fā)起了新的藻類獎競賽，旨在“通過擴大生產(chǎn)、加工和新產(chǎn)品開發(fā)的新穎解決方案，培養(yǎng)下一代生物經(jīng)濟專業(yè)人才，從而實現(xiàn)數(shù)十億噸規(guī)模的藻類商業(yè)化，用于燃料、食品、產(chǎn)品和二氧化碳的利用/封存。”
如果你抓住了二氧化碳的問題，這就是讓天然氣利益相關(guān)者興奮的跳舞的地方。從煙道氣體中捕獲碳可能會成為一種增值元素，提高藻類養(yǎng)殖的底線。
這似乎就是BETO的發(fā)展方向。上周，該辦公室宣布為六個與二氧化碳捕獲有關(guān)的藻類項目提供1650萬美元的融資。
這六個項目之所以被選中，是因為它們有潛力展示利用藻類系統(tǒng)改進(jìn)碳捕獲技術(shù)，從而生產(chǎn)生物燃料和其他產(chǎn)品，同時還能降低成本和減少總體溫室氣體排放。
“藻類可以在廢棄的二氧化碳上生長，起到碳匯的作用。然后，這種藻類生物質(zhì)可以用來制造低排放或零排放的生物燃料和生物產(chǎn)品，以取代溫室氣體。”
并非所有6個BETO資助的新項目都專注于從煙氣中捕獲碳。例如，科羅拉多礦業(yè)學(xué)院(Colorado School of Mines)計劃利用直接捕捉空氣中的濃縮二氧化碳，讓其池塘生長的藻類系統(tǒng)運行。
另一位獲獎?wù)呤强屏_拉多州立大學(xué)，他們正在研究一種藻類系統(tǒng)，該系統(tǒng)能有效地利用大氣中的碳。
其他三個獲獎?wù)叩闹攸c是研究包括發(fā)電廠在內(nèi)的工業(yè)化石能源用戶產(chǎn)生的二氧化碳：二氧化鈦材料(dioxide Materials)、微生物工程(MicroBio Engineering)和馬里蘭大學(xué)環(huán)境科學(xué)中心。點源類的第四個獎項是全球藻類創(chuàng)新公司(Global Algae Innovations)，該公司更專注于石腦油發(fā)電廠的煙氣。
如果以生物燃料的角度不能在商業(yè)規(guī)模上發(fā)揮作用，藻類生物燃料市場的其他方面可能會發(fā)揮作用。
市場分析人士預(yù)測，未來幾年藻類市場將出現(xiàn)增長。消費者們正在尋找健康的飲食補充劑，尤其是在未來的一代中。
“人們對藻類食品的接受度上升，以及越來越多的素食食品將成為藻類市場的趨勢。”藻類已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生物塑料、化妝品、食品、生物包裝、生物燃料、制藥和營養(yǎng)產(chǎn)品中，”Transparency Market Research觀察到。
在布什政府于2006年解除《清潔水法》(Clean Water Act)的規(guī)定后，埃克森美孚(ExxonMobil)率先向頁巖氣發(fā)起了攻擊，盡管天然氣價格暴跌，該公司仍繼續(xù)加大收購力度。
由于種種原因，頁巖氣的瘋狂開發(fā)看起來是一個糟糕的賭注，尤其是在2005年天然氣價格暴跌之后。在該公司面臨的其他問題中，擱淺的化石能源資產(chǎn)的問題也在2014年開始上升，股東維權(quán)人士要求提高透明度。2019冠狀病毒病大流行并沒有帶來多大幫助。截至去年，該公司陷入了嚴(yán)重的財務(wù)困境，導(dǎo)致道瓊斯工業(yè)平均指數(shù)(Dow Jones Industrial Average)下跌。
最重要的是，埃克森美孚在壓制氣候科學(xué)方面所扮演的臭名昭著的角色正得到報應(yīng)，現(xiàn)在與氣候相關(guān)的災(zāi)難正在影響世界各地的人，也影響了美國本土。
然而，天然氣價格再次飆升，埃克森美孚有機會重新登上榜首，部分原因是它對藻類生物燃料的興趣。
埃克森美孚公司至少從2009年就開始投資于藻類生物燃料的研究，盡管從那時起，該公司在藻類養(yǎng)殖的商業(yè)方面的活動就不是一條直線了。例如，在2013年，該公司似乎對快速進(jìn)入藻類生物燃料市場失去了興趣。相反，它轉(zhuǎn)向了基礎(chǔ)研究，與合成基因組公司(Synthetic Genomics，Inc.)簽訂了一份為期4年的合同。
到2018年，該公司還與科羅拉多礦業(yè)學(xué)院和密歇根州立大學(xué)合作進(jìn)行藻類生物燃料的研究，但商業(yè)化規(guī)模的藻類生物燃料的明確途徑尚未出現(xiàn)。
碳捕獲的興起可能會改變游戲規(guī)則。幾年前，藻類生物燃料的前景確實很暗淡，但現(xiàn)在更多的聯(lián)邦資金投入到點源碳捕獲上，前景變得光明起來。
埃克森美孚自己在碳捕獲方面的投資也可能發(fā)揮作用。到2016年，該公司已經(jīng)開始研究一種想法，即在發(fā)電廠使用碳回收解決方案比“捕獲-封存”模式更適合碳捕獲。
藻類的下一步
埃克森美孚公司(ExxonMobil)就是其中之一。該公司列出了與玉米乙醇和其他陸基能源作物生產(chǎn)的生物燃料相比的以下好處：
1、與制造乙醇和生物柴油不同，生產(chǎn)藻類不會與食物競爭來源，而使食物與生物燃料之間的競爭變得更加激烈。燃料困境是一個有爭議的問題。
2、因為藻類可以在咸水(包括海水)中產(chǎn)生，它的生產(chǎn)不會像乙醇那樣需要過濾淡水資源。
3、藻類消耗二氧化碳，在生命周期的基礎(chǔ)上，考慮到用于制造肥料、提取乙醇、種植和運輸乙醇的能量，其排放比玉米乙醇低得多。
4、藻類每英畝產(chǎn)生的生物燃料比植物生物燃料更多——目前每英畝每年大約可以產(chǎn)生1500加侖(5678升)的燃料。這幾乎是甘蔗或玉米每英畝產(chǎn)出量的五倍。
這一切都很好，但現(xiàn)在是埃克森美孚和其他化石能源利益相關(guān)者停止從地下挖掘更多碳的時候了，并開始朝著更可持續(xù)的能源模式邁出一大步。
在發(fā)電廠捕獲二氧化碳是朝著正確的方向邁出的一步，但它并沒有改變化石能源開采對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的影響，也沒有減少從鉆井地點、運輸網(wǎng)絡(luò)和存儲設(shè)施逸出的排放。
在某種程度上，天然氣發(fā)電廠的藻類養(yǎng)殖使更多的天然氣開采成為可能，這只是另一種形式的溫室氣體打地鼠罷了。
