新技術(shù)采用生物質(zhì)催化劑現(xiàn)場制造綠色氫
2023-08-28
開創(chuàng)性的人造肉風險投資公司Agronomics剛剛投入了一大筆資金，幫助氫能源初創(chuàng)公司HydGene Renewable推出新的綠色氫計劃。乍一看，綠色氫技術(shù)與實驗室培養(yǎng)的肉類之間的聯(lián)系并不明顯，但這一切并不是沒有關(guān)聯(lián)的。
通往綠色氫未來的多種途徑
無論你是否同意燃料電池汽車，氫在工業(yè)化經(jīng)濟體中已經(jīng)無處不在，用于燃料、肥料和各種工業(yè)過程，以及其他用途。目前，全球氫經(jīng)濟依賴于對地球有害的天然氣作為主要來源，煤炭在其中也發(fā)揮了作用。現(xiàn)在，災(zāi)難性的氣候變化迫在眉睫，需要更多的可持續(xù)能源。
圍繞綠色氫的大多數(shù)活動涉及電解，其中可再生能源被部署到運行設(shè)備中，將氫氣從水中分解出來。
另一種基于可再生能源的水制氫技術(shù)是“人造葉子”概念，將光電化學(xué)電池浸泡在水中。該電池將太陽能轉(zhuǎn)化為催化劑，引發(fā)產(chǎn)氫反應(yīng)。
研究人員還通過調(diào)整微生物的代謝途徑，在微生物燃料電池中產(chǎn)生氫，從而完全擺脫了人造設(shè)備。早在2013年，就有了相關(guān)的研究案例，從那時起，該領(lǐng)域有了長足的發(fā)展。
發(fā)酵是另一個在2010年代突然出現(xiàn)的途徑，看起來所有的努力都開始得到回報。HydGene發(fā)明了一種生物催化劑，可以通過發(fā)酵產(chǎn)生綠色氫。這個過程類似于啤酒釀造，只是HydGene正在尋找其他來源，而不是啤酒花和谷物，最初的重點是對廢棄生物質(zhì)進行升級回收。
“利用合成生物學(xué)，我們設(shè)計了下一代生物催化劑，能夠以前所未有的速度和產(chǎn)量將從生物質(zhì)中提取的碳水化合物轉(zhuǎn)化為氫。我們的生物催化劑非常頑強，對通常對微生物有毒的化合物具有耐受性。”
HydGene還可以利用其生物催化劑從其他來源提取綠色氫，包括廢水和專門種植的能源作物，該公司將其稱為“指定能源作物”。
如果這和專門的能源作物是一樣的，那就提供了廣泛的來源。在美國，能源部將專用能源作物定義為“可以在邊際土地上種植的非糧食作物……專門用于提供生物質(zhì)。”這范圍很廣，包括柳枝稷、芒草、竹子和其他多年生草本植物。能源部還將楊樹、雜交柳樹、銀楓、東部棉楊、綠灰樹、黑核桃、甜楓和梧桐樹列為指定的木本類能源作物。
能源部指出：“這些物種中的許多可以幫助改善水和土壤質(zhì)量，改善野生動物的棲息地，使收入來源多樣化，并提高整體農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力。”
現(xiàn)場制造的綠色氫氣消除了泄漏風險
無論氫氣是否綠色，科學(xué)家們都開始關(guān)注泄漏的風險，這將導(dǎo)致大氣中溫室氣體的增加。降低這些風險的一種方法是在當?shù)鼗颥F(xiàn)場生產(chǎn)綠色氫，而不是通過長途運輸或長期儲存，或者兩者兼而有之。HydGene也有這個基礎(chǔ)。
該公司提出了一種緊湊的、基于“盒子”的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使生物催化劑只在需要時才工作，根據(jù)需要在現(xiàn)場生產(chǎn)氫氣，而不需要儲存設(shè)施。
當生物催化劑的蒸汽耗盡時，用過的“盒子”就會被新的取代。它們也被設(shè)計成模塊化和可堆疊的，所以擴大或縮小只是一個增加或刪除的問題。
沒有太陽能電池板？沒有風力渦輪機？沒問題！HydGene還對其生物基綠色氫工藝的潛力感到興奮，因為它可能會躲過反對可再生能源的敵人的雷達，這些人一直在組織起來反對農(nóng)村地區(qū)的太陽能電池板和風力發(fā)電場。
HydGene表示：“我們的技術(shù)所產(chǎn)生的能量比太陽能或風力發(fā)電場所產(chǎn)生的能量要小，并且可以很容易地在現(xiàn)場為最終用戶部署，從而消除了運輸氫氣的需要。”
將運輸和儲存從綠色氫的圖景中剔除是一種成本節(jié)約。HydGene還指出，它的生物催化劑能產(chǎn)生足夠純凈的氫，直接供燃料電池使用。總而言之，HyGene預(yù)計其工藝可以在成本上與化石來源的氫氣和電解氫展開競爭。
“我們的預(yù)測表明，在大規(guī)模生產(chǎn)氫氣時，我們可以用化石燃料和電解生產(chǎn)具有成本競爭力的氫氣。事實上，由于我們消除了氫的儲存和運輸，對于最終用戶來說，我們的氫平準化成本將比任何其他現(xiàn)有的氫技術(shù)都要便宜。”
在農(nóng)場使用氫氣可以使農(nóng)業(yè)實踐更加可持續(xù)和高效，這有很多好處。HydGene專注于三個領(lǐng)域；氨、運輸和季節(jié)性能源儲存。
“農(nóng)民在化肥中使用氨。這對農(nóng)民來說是一個巨大的痛點，因為世界各地氨的成本一直在上升。用于制造氨的氫氣來自化石燃料行業(yè)，我們需要對氫氣進行脫碳，以制造綠色氨。我們想將其供應(yīng)給農(nóng)民。”。
HydGene設(shè)想農(nóng)民在現(xiàn)場使用他們的技術(shù)，轉(zhuǎn)而使用綠色氫氣生產(chǎn)氨，用于化肥。這就把控制權(quán)交回了農(nóng)民手中——在他們需要的時候，在現(xiàn)場生產(chǎn)化肥。
HydGene對以綠色氫氣為燃料的新型拖拉機、車輛和技術(shù)進入農(nóng)業(yè)部門，以及它們?nèi)绾瓮ㄟ^生產(chǎn)綠色氫氣來支持這一點感到興奮。
“用氫發(fā)電機取代柴油發(fā)電機改變了農(nóng)民的游戲規(guī)則。許多農(nóng)場在風能和太陽能供應(yīng)時斷時續(xù)時使用柴油發(fā)電機，他們需要填補這一能源缺口。然而，如果你有氫和燃料電池，你就可以開始使用綠色氫來填補這一缺口。”
