碳中和前沿——微藻被鉴定为生产氢气的清洁来源

发布时间:2021-08-09浏览:75

莫纳什大学

图片:维基百科。


莫纳什大学化学工程系、印度理工学院孟买莫纳什研究院和印度理工学院化学工程系的研究人员利用反应性闪速挥发(RFV)气化技术利用微藻生产氢气,带来了更新和更清洁的能源形式。

研究结果显示,与甲烷蒸汽重整法(目前制氢的最佳做法)相比,在微藻上使用RFV制氢的温室气体排放量减少了36%。

通过将水电等其他可再生能源过程与研究人员的制氢过程相结合,碳排放可以减少87%。

这项发表在《清洁生产杂志》上的研究还表明,在氢的普遍成本为每公斤10美元的情况下,使用RFV生产天然气,初始投资的回收期仅为3.78年,内部回报率为22%。

莫纳什领导的团队在RFV气化技术和分析方面处于世界领先地位。RFV是一种利用氧气和蒸汽将生物质或化石燃料基碳材料转化为气体的气化过程。

目前,微藻的生产还不能满足商业需求。然而,研究人员说,用于能源应用的微藻栽培也可以为农村社区提供额外的收入来源,有可能使他们自给自足。

“氢和甲烷是清洁的燃料来源和绿色的化学合成,只有当它们是由可再生资源生产的。目前,96%的氢气和所有甲烷都是利用不可再生资源生产的。”莫纳什大学副教授、该研究的合著者Akshat Tanksale说。

“微藻作为原料是有吸引力的,因为它的高二氧化碳固定效率,生长速度,光合效率,在咸水中生长的能力,比如河流和湖泊,以及在不适合农业的土地上种植它的能力。

“将水和可再生电力与微藻收集相结合,可以降低成本,并提高这一过程中产氢的可持续性。”

 

印度理工学院孟买莫纳什研究院化学工程系的Yogendra Shastri博士说,对气候变化的担忧促使人们越来越多地寻求清洁能源,微藻可能是生产可再生燃料的潜在候选能源。

“氢被公认为清洁燃料,因为它在使用时不会排放温室气体。然而,氢的生产也需要可持续,”沙斯特里说。

“由于微藻油脂提取效率低,低于20%,以及微藻收获和干燥成本高,从微藻生产生物柴油受到限制。 

“此外,基于微藻的氢气和甲烷生产还没有商业化,因为预处理成本很高,比如收获、干燥和油脂提取;低碳转化效率;和焦油积累。”

研究人员使用蒸汽作为气化剂,在550-650°C的温度范围内进行微藻的RFV。这意味着微藻不需要脱水或干燥,显著降低了能源消耗。

以印度的JSW Steel(这项研究的资助机构)为案例研究,研究小组估计,微藻养殖所需的二氧化碳来源每小时不到12800公斤,可用于生产氢气,速度为1240公斤/小时。

虽然开发培育微藻并将其提炼成氢气和甲烷的基础设施的成本很高,但长期投资的总体回报可以使氢气和甲烷成为具有成本效益和环境友好的燃料来源。

“假设700 bar压力下氢气的市场价格为10美元/公斤,氢气生产的回收期为3.78年,投资回报率接近25%。此外,气候变化对生命周期的影响是,每生产一公斤氢气,就会产生7.56公斤的二氧化碳。”

“在我们寻求减少化石燃料的使用和大幅减少碳排放的过程中,这是对世界可用资源和技术的一个令人兴奋的展望。”


来源——微藻博士