Топливо из водорослей — это топливо на основе липидов, экстрагированных из микроводорослей. Альгофуэль — это биотопливо третьего поколения, потенциально способное заменить противоречивые биодизеля первого поколения, полученные из растительного масла наземных растений. Водоросли, биотопливо из водорослей или масло из морских водорослей являются альтернативой жидким ископаемым видам топлива, которые используют водоросли в качестве источника высокоэнергетических масел. Как и ископаемое топливо, водоросли выделяют CO2 при сжигании, но в отличие от ископаемого топлива топливо на основе водорослей и других видов биотоплива выпускает только CO2, недавно удаленный из атмосферы фотосинтезом по мере роста водорослей или растений.

Энергетический кризис и глобальный продовольственный кризис вызвали интерес к выращиванию водорослей для производства биодизеля и других биотоплив на суше, непригодной для обычного сельского хозяйства. Некоторые из привлекательных характеристик топлива на основе водорослей заключаются в том, что их можно выращивать с минимальным воздействием на пресноводные ресурсы, их можно производить с использованием солевого раствора и сточных вод, а также биологически разлагаемыми и относительно безвредными. в случае разлива в естественной среде.

Биотопливо, произведенное полностью из водорослей, считается энергией 3-го поколения, но его производство еще не в этом.

Основные функции
Водоросли являются первым компонентом керогена, из которого получают масло.

Фотосинтез микроводорослей
Диатомовые водоросли и хлорофита имеют процесс фотосинтеза, аналогичный процессу высших растений. Они могут фиксировать, как это делают земные растения, CO2 благодаря ферменту Rubisco (рибулозо-бисфосфаткарбоксилаза). Продукты цикла Кальвина служат отправной точкой для биосинтеза сахаров или липидов. Ферментативный ацетилкофермент Карбоксилаза (АССаза) играет ключевую роль, особенно в диатомовых водородах, в пути синтеза триглицеридов или триацилглицеролов (TAG), молекул, стремящихся получить топливо. Дефицит диоксида кремния, индуцированный в диатомовых водородах, усиливал синтез липидов, что связано с активностью гена АССазы. Этот ген был выделен и клонирован, чтобы стремиться увеличить его экспрессию и, следовательно, производство масла. Усилие азота в зеленых водорослях сопровождается одинаковыми эффектами.

Возвращает
Существуют разные типы возвратов.

Выход биомассы характеризует производство живой материи, этот выход является основой для сравнения источников биотоплива (злаков, водорослей, деревьев и т. Д.). Этот выход особенно используется при анализе замены масла эквивалентной возобновляемой энергией (жидкость, с небольшой модификацией существующих систем, таких как двигатели).
Энергоэффективность характеризует конечную мощность энергии, независимо от ее формы (топлива или электричества). Это глобальный индикатор сравнения.

Выход биомассы
Согласно исследовательской программе Шамаша, координируемой INRIA, некоторые микроводоросли «могут накапливать до 50% своей сухой массы в жирных кислотах». Испытанные микроводоросли — диатомовые и хлорофициевые.

По данным IFREMER, «по оценкам, в мире насчитывается от 200 000 до 1 000 видов водорослей. Это биологическое разнообразие, отвечающее исключительной адаптируемости, позволяет предопределить пропорциональное богатство исходных молекул и липидов (алго-топлива). сравнение с наземными видами нефти, микроводоросли имеют много благоприятных характеристик для производства жирных кислот, которые могут быть использованы для производства топлив-щелочей. Основные активы примерно в 10 раз превышают выход биомассы и не конфликтуют с пресноводными и сельскохозяйственными угодьями. От 20000 до 60000 литров нефти на гектар в год против 6000 литров для пальмового масла, одного из лучших урожаев на суше ».

По словам Юсуфа Чисти из Университета Масси в Новой Зеландии (Институт технологии и техники), урожайность диатомовых водорослей и хлорофиция намного выше, чем у наземных растений, таких как изнасилование, потому что они одноклеточные организмы; их рост в суспензии в водной среде позволяет им лучше иметь доступ к ресурсам: воде, CO2 или минералам. По словам ученых из Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL), микроскопические водоросли способны «синтезировать в 10 раз до 100 больше нефти с гектара, чем наземные нефтяные заводы, используемые для производства агротоплива».

Топливо, необходимое для автомобильного транспорта в Соединенных Штатах, может быть покрыто за счет производства альгофуэлей на площади 90 000 км 2, что примерно соответствует общей площади Венгрии. Производительность, сопоставимая с характеристикой пальмового масла, которая для такого же использования потребует общей площади такой страны, как Пакистан. Исследователь, который провел исследование для Министерства энергетики Соединенных Штатов, считает, что топливо, используемое сегодня в Соединенных Штатах, может быть произведено на меньшей площади поверхности, эквивалентной площади штата Мэриленд, которая составляет 27 091 км2, или квадрат из 165 км на стороне. Для сравнения, Сахара составляет 9 400 000 км2.

Энергоэффективность
В докладе «Agrofuels and Environment», опубликованном в конце 2008 года во Франции министерством экологии, со своей стороны говорится, что эффективность преобразования солнечной энергии микроводоросами составляет порядка W m2, что в два-десять раз меньше энергии ветра (от 5 до 20 Вт м2) или горной гидроэлектроэнергии (от 10 до 50 Вт м2). Вывод, сделанный в этом отчете, состоит в том, что «агротопливо находится в зоне наименьших урожаев, они фактически ограничены выходом фотосинтеза, который очень низок (1%). Третье поколение, использующее водоросли, останется в основном менее эффективны, чем любые «электрические» решения, в том числе использование солнечной энергии », поэтому агротопливо не имеет другого оправдания, чем для обеспечения пригодного для использования топлива для транспортных альтернатив ископаемым видам топлива».

Стоимость
Оценки себестоимости промышленного производства различаются.

Французская научная команда «Шамаш» оценивает в январе 2009 года 10 евро за литр стоимости промышленного производства альгокарбуранта.
Канадская компания Seed Science Ltd оценивает стоимость промышленного производства в развитых странах на уровне от 3,5 до 6,9 евро за литр (от 4,5 до 9 долларов США).
В программе Biomass, Министерство энергетики США оценивает стоимость промышленного производства более чем на 8 долларов за галлон, или 1,80 евро за литр, учитывая известные данные 2008 года.
Algenol объявляет о недорогом распределении 1,30 доллара США за галлон в 2015 году 18, или 0,30 евро за литр.

Воздействие на окружающую среду
По сравнению с наземными культурами биотоплива, такими как кукуруза или соевые бобы, производство микроводорослей приводит к значительно менее заметному загрязнению почвы из-за более высокой продуктивности нефти из микроводорослей, чем все другие масличные культуры. Водоросли также могут выращиваться на маргинальных землях, бесполезных для обычных культур и имеющих низкую природоохранную ценность, и могут использовать воду из соляных водоносных горизонтов, которая не полезна для сельского хозяйства или питья. Водоросли также могут расти на поверхности океана в мешках или плавающих экранах. Таким образом, микроводоросли могут обеспечить источник чистой энергии, мало влияя на обеспечение достаточного питания и воды или сохранение биоразнообразия. Выращивание водорослей также не требует внешних субсидий инсектицидов или гербицидов, устраняя риск возникновения связанных с ними потоков отходов пестицидов. Кроме того, биотопливо водорослей гораздо менее токсично и деградирует гораздо легче, чем топливо на основе нефти. Однако из-за легковоспламеняющейся природы любого горючего топлива существует опасность для некоторых опасных факторов окружающей среды, если они воспламеняются или разливаются, что может произойти в результате крушения поезда или утечки трубопровода. Эта опасность снижается по сравнению с ископаемым топливом из-за возможности производства биотоплива на водорослей гораздо более локализованным образом и из-за более низкой токсичности в целом, но опасность все еще сохраняется. Таким образом, биологические виды водорослей следует обрабатывать аналогичным образом с использованием нефтяных топлив при транспортировке и использовании с достаточными мерами безопасности на месте в любое время.

Исследования показали, что замена ископаемого топлива возобновляемыми источниками энергии, такими как биотопливо, способна сократить выбросы CO2 до 80%. Система на основе водорослей может захватывать приблизительно 80% СО2, выделяемого на электростанции при наличии солнечного света. Хотя этот CO2 позже будет высвобожден в атмосферу, когда топливо будет гореть, этот CO2 попал бы в атмосферу независимо. Таким образом, возможность сокращения общего объема выбросов CO2 заключается в предотвращении выброса CO2 из ископаемых видов топлива. Кроме того, по сравнению с топливом, таким как дизельное топливо и нефть, и даже по сравнению с другими источниками биотоплива, производство и сжигание биотоплива из водорослей не образует оксидов серы или оксидов азота, а также уменьшает количество монооксида углерода, несгоревших углеводородов и уменьшает выброс других вредных загрязнителей. Поскольку наземные растительные источники производства биотоплива просто не имеют производственных мощностей для удовлетворения текущих потребностей в энергии, микроводоросли могут быть одним из единственных вариантов подхода к полной замене ископаемых видов топлива.

Производство микроводорослей также включает в себя возможность использования солевых отходов или сточных потоков CO2 в качестве источника энергии. Это открывает новую стратегию производства биотоплива в сочетании с очисткой сточных вод, а также способна производить чистую воду в качестве побочного продукта. При использовании в микроальгальном биореакторе собранные микроводоросли будут захватывать значительное количество органических соединений, а также загрязняющих веществ из тяжелых металлов, абсорбированных из потоков сточных вод, которые в противном случае были бы непосредственно выгружены в поверхностные и грунтовые воды. Кроме того, этот процесс также позволяет извлекать фосфор из отходов, что является существенным, но редким элементом в природе, запасы которого, по оценкам, истощены за последние 50 лет. Другая возможность — использование систем производства водорослей для очистки неточечного источника загрязнения в системе, известной как скруббер для водорослей (ОВД). Было продемонстрировано снижение уровня азота и фосфора в реках и других крупных водоемах, затронутых эвтрофикацией, и строятся системы, которые будут способны обрабатывать до 110 миллионов литров воды в день. ОВД также может использоваться для лечения загрязнения точечного источника, такого как упомянутые выше сточные воды, или для очистки сточных вод.

поликультур
Почти все исследования в области биотоплива на водорослей сосредоточены на культивировании отдельных видов или монокультур микроводорослей. Однако экологическая теория и эмпирические исследования показали, что поликультуры растений и водорослей, т. Е. Группы множественных видов, имеют тенденцию давать более высокие урожаи, чем монокультуры. Эксперименты также показали, что более разнообразные водные микробные сообщества, как правило, более стабильны во времени, чем менее разнообразные сообщества. Недавние исследования показали, что поликультуры микроводорослей дают значительно более высокие выходы липидов, чем монокультуры. Поликультуры также, как правило, более устойчивы к вспышкам вредителей и болезней, а также вторжению других растений или водорослей. Таким образом, культивирование микроводорослей в поликультуре может не только повысить урожайность и стабильность выработок биотоплива, но и снизить воздействие на окружающую среду водорослевой биотопливной промышленности.

Экономическая жизнеспособность
Очевидно, что спрос на устойчивое производство биотоплива, но будет ли конкретное биотопливо использоваться в конечном итоге, зависит не от устойчивости, а от экономической эффективности. Поэтому исследования фокусируются на сокращении стоимости производства биотоплива на водорослей до такой степени, что он может конкурировать с обычной нефтью. Производство нескольких продуктов из водорослей было упомянуто [ласковые слова] как наиболее важный фактор для того, чтобы сделать производство водорослей экономически жизнеспособным. Другими факторами являются улучшение эффективности солнечной энергии до эффективности преобразования биомассы (в настоящее время 3%, но 5-7% теоретически достижимо) и облегчения добычи нефти из водорослей.

В отчете за 2007 год была получена формула оценки стоимости водорослей, чтобы она была жизнеспособной заменой нефтяного дизельного топлива:

Согласно имеющимся технологиям, стоимость производства микрогалогенной биомассы составляет 2,95 долл. / Кг для фотобиореакторов и 3,80 долл. США за кг для открытых прудов. Эти оценки предполагают, что двуокись углерода доступна бесплатно. Если ежегодная мощность производства биомассы увеличена до 10 000 тонн, стоимость производства на килограмм сократится примерно до 0,47 и 0,60 доллара соответственно. Предполагая, что биомасса содержит 30 мас.% Масла, стоимость биомассы для обеспечения литра масла будет составлять приблизительно 1,40 долл. США (5,30 долл. США / галлон) и 1,81 долл. США (6,8 долл. США / галлон) для фотобиореакторов и дорожек качения соответственно. По оценкам, нефть, полученная из биомассы с более низкой стоимостью, производимой в фотобиореакторах, обойдется в 2,80 долл. США / л, при условии, что процесс восстановления вносит 50% в стоимость конечной добытой нефти. Если существующие проекты в области водорослей могут достичь целевых показателей производства биодизеля менее чем на 1 долл. США за галлон, Соединенные Штаты могут реализовать свою цель заменить до 20% транспортных топлив к 2020 году, используя экологически и экономически устойчивое топливо из производства водорослей.

В то время как технические проблемы, такие как сбор урожая, успешно решаются отраслью, высокопрофессиональные инвестиции в объекты из водорослей и биотоплива рассматриваются многими как серьезное препятствие для успеха этой технологии. Лишь немногие исследования экономической жизнеспособности являются общедоступными и часто должны полагаться на небольшие данные (часто только инженерные оценки), доступные в общественном достоянии. Дмитров осмотрел фотобиореактор GreenFuel и подсчитал, что масло из водорослей будет только конкурентоспособным по цене в $ 800 за баррель. Исследование Alabi et al. исследовали дорожки качения, фотобиореакторы и анаэробные ферментеры для производства биотоплива из водорослей и обнаружили, что фотобиореакторы слишком дороги для производства биотоплива. Ракеты могут быть экономически эффективными в теплом климате с очень низкими затратами на рабочую силу, а ферментеры могут стать экономически эффективными после значительных улучшений процесса. Группа обнаружила, что капитальные затраты, затраты на рабочую силу и эксплуатационные расходы (удобрения, электричество и т. Д.) Сами по себе слишком велики, поскольку биотопливо из водорослей является конкурентоспособным по стоимости с использованием обычных видов топлива. Аналогичные результаты были найдены другими, что указывает на то, что если не будут найдены новые, более дешевые способы использования водорослей для производства биотоплива, их большой технический потенциал никогда не сможет стать экономически доступным. Недавно Родриго Э. Тейшейра продемонстрировал новую реакцию и предложил процесс сбора и извлечения сырья для производства биотоплива и химикатов, требующего доли энергии существующих методов, при извлечении всех клеточных составляющих.

Использование побочных продуктов
Многие побочные продукты, полученные при переработке микроводорослей, могут использоваться в различных областях применения, многие из которых имеют более длительную историю производства, чем биотопливо для водорослей. Некоторые из продуктов, не используемых в производстве биотоплива, включают натуральные красители и пигменты, антиоксиданты и другие высокоценные биоактивные соединения. Эти химические вещества и избыточная биомасса нашли широкое применение в других отраслях. Например, красители и масла нашли место в косметике, обычно в качестве загущающих и водосвязывающих агентов. Открытия в фармацевтической промышленности включают антибиотики и противогрибковые средства, полученные из микроводорослей, а также натуральные продукты для здоровья, которые в последние десятилетия стали популярными. Например, Спирулина содержит многочисленные полиненасыщенные жиры (Омега 3 и 6), аминокислоты и витамины, а также пигменты, которые могут быть полезными, такие как бета-каротин и хлорофилл.

преимущества

Простота роста
Одним из основных преимуществ использования микроводорослей в качестве сырья по сравнению с традиционными культурами является то, что его можно выращивать гораздо легче. Водоросли можно выращивать на суше, которые не считаются пригодными для выращивания регулярно используемых культур. Было показано, что наряду с этим сточные воды, которые обычно препятствуют росту растений, очень эффективны в выращивании водорослей. Из-за этого водоросли можно выращивать, не занимаясь пахотными землями, которые в противном случае использовались бы для производства продовольственных культур, а лучшие ресурсы могли бы быть зарезервированы для нормального производства сельскохозяйственных культур. Microalgae также требует меньше ресурсов для роста, и мало внимания необходимо, что позволяет выращивать и выращивать водоросли очень пассивным процессом.

Воздействие на продукты питания
Многие традиционные сырьевые материалы для биодизеля, такие как кукуруза и пальма, также используются в качестве корма для скота на фермах, а также для ценного источника пищи для людей. Из-за этого использование их в качестве биотоплива уменьшает количество продуктов, доступных для обоих, что приводит к увеличению стоимости как для продуктов питания, так и для производства топлива. Использование водорослей в качестве источника биодизеля может облегчить эту проблему несколькими способами. Во-первых, водоросли не используются в качестве первичного источника пищи для людей, а это значит, что его можно использовать исключительно для топлива, и в пищевой промышленности мало повлияет. Во-вторых, многие из отработанных экстрактов, образующихся при переработке водорослей для биотоплива, могут использоваться в качестве достаточного корма для животных. Это эффективный способ минимизировать отходы и гораздо более дешевую альтернативу более традиционным кормовым или зерновым кормам.

Минимализация отходов
Было также показано, что растущие водоросли как источник биотоплива обладают многочисленными экологическими преимуществами и представляют собой более экологически безопасную альтернативу нынешним биотопливам. Во-первых, он может использовать сток, воду, загрязненную удобрениями и другими питательными веществами, которые являются побочным продуктом сельского хозяйства, в качестве основного источника воды и питательных веществ. Из-за этого он предотвращает смешивание этой загрязненной воды с озерами и реками, которые в настоящее время поставляют нашу питьевую воду. В дополнение к этому, аммиак, нитраты и фосфаты, которые обычно делают воду небезопасной, фактически служат прекрасными питательными веществами для водорослей, а это означает, что для выращивания водорослей требуется меньше ресурсов. Многие виды водорослей, используемые при производстве биодизеля, являются отличными биофиксирующими средствами, что означает, что они могут удалять углекислый газ из атмосферы, чтобы использовать его в качестве энергии для себя. Из-за этого они нашли применение в промышленности в качестве способа обработки дымовых газов и сокращения выбросов парниковых газов.

Недостатки

Коммерческая жизнеспособность
Биодизель водорослей по-прежнему является довольно новой технологией. Несмотря на то, что исследования начались более 30 лет назад, он был приостановлен в середине 1990-х годов, главным образом из-за отсутствия финансирования и относительно низких цен на нефть. В течение следующих нескольких лет водоросли биотоплива мало внимания уделяли; только до пикового уровня в начале 2000-х годов он в конечном итоге активизировал поиск альтернативных источников топлива. Несмотря на то, что существует технология сбора и конверсии водорослей в пригодный для использования источник биодизеля, она до сих пор не реализована в достаточно больших масштабах для поддержки текущих потребностей в энергии. Дальнейшие исследования потребуют более эффективного производства биотоплива из водорослей, и в настоящее время его удерживают лоббисты в поддержку альтернативных видов биотоплива, таких как продукты из кукурузы и зерна. В 2013 году председатель и главный исполнительный директор Exxon Mobil Рекс Тиллерсон заявил, что после первоначального намерения потратить до 600 млн долларов на развитие в совместном предприятии с синтетической геномикой Дж. Крейга Вентера, водоросли «вероятно, дальше», чем «на 25 лет» от коммерческой жизнеспособности , хотя Solazyme и Sapphire Energy уже начали небольшие коммерческие продажи в 2012 и 2013 годах, соответственно. К 2017 году большинство усилий было отменено или изменено на другие приложения, и осталось всего несколько.

стабильность
Биодизель, полученный при переработке микроводорослей, отличается от других видов биодизеля в содержании полиненасыщенных жиров. Полиненасыщенные жиры известны своей способностью сохранять текучесть при более низких температурах. Хотя это может показаться преимуществом при производстве во время более низких температур зимы, полиненасыщенные жиры приводят к более низкой стабильности при регулярных сезонных температурах.

Исследование

Текущие проекты

Соединенные Штаты
Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) является основной национальной лабораторией Министерства энергетики США по исследованиям и разработкам в области возобновляемых источников энергии и энергоэффективности. Эта программа участвует в производстве возобновляемых источников энергии и энергоэффективности. Одним из его самых современных подразделений является программа биомассы, которая занимается характеристикой биомассы, биохимическими и термохимическими технологиями конверсии в сочетании с разработкой и анализом биомассы. Программа направлена ​​на создание энергоэффективных, экономичных и экологически чистых технологий, которые поддерживают сельскую экономику, уменьшают зависимость стран от нефти и улучшают качество воздуха.

В Океанографическом институте Вудс-Хоул и океанографическом институте порта Харбор сточные воды из отечественных и промышленных источников содержат богатые органические соединения, которые используются для ускорения роста водорослей. Департамент биологической и сельскохозяйственной инженерии в Университете Джорджии изучает производство микрогалогенной биомассы с использованием промышленных сточных вод. Algaewheel, основанная в Индианаполисе, штат Индиана, представила предложение о строительстве объекта в озере Кедар, штат Индиана, который использует водоросли для очистки городских сточных вод, используя побочный продукт для производства биотоплива. Аналогичный подход сопровождается Algae Systems, компанией, базирующейся в Дафне, штат Алабама.

Sapphire Energy (Сан-Диего) произвела зеленую нефть из водорослей.

Солазиме (Южный Сан-Франциско, Калифорния) выпустил топливо, подходящее для подачи реактивных самолетов из водорослей.

Станция морских исследований в гавани Кеч, Новая Шотландия, участвует в выращивании водорослей в течение 50 лет. Национальный исследовательский совет (Канада) (NRC) и Национальная программа по побочным продуктам предоставили 5 миллионов долларов для финансирования этого проекта. Цель программы состояла в том, чтобы построить экспериментальный завод по культивации мощностью 50 000 литров на гавани Кетч. Станция принимала участие в оценке того, как лучше всего выращивать водоросли для биотоплива, и занимается исследованием использования многочисленных видов водорослей в регионах Северной Америки. СРН объединила свои усилия с Департаментом энергетики Соединенных Штатов, Национальной лабораторией по возобновляемым источникам энергии в штатах Колорадо и Сандиа в Нью-Мексико.

Европа
Университеты Соединенного Королевства, которые работают над добычей нефти из водорослей, включают: Манчестерский университет, Университет Шеффилда, Университет Глазго, Брайтонский университет, Кембриджский университет, Университетский колледж Лондона, Имперский колледж Лондона, Университет Крэнфилда и Университет Ньюкасла. В Испании также актуальным является исследование, проведенное Институтом биологической биотехнологии CSIC в Севилье (Microicgae Biotechnology Group, Севилья).

Европейская ассоциация биомассы водорослей (EABA) — европейская ассоциация, представляющая как исследования, так и промышленность в области технологий водорослей, в настоящее время насчитывает 79 членов. Штаб-квартира ассоциации находится во Флоренции, Италия. Общая цель EABA заключается в содействии взаимному обмену и сотрудничеству в области производства и использования биомассы, включая использование биотоплива и все другие виды использования. Он направлен на создание, развитие и поддержание солидарности и связей между ее членами и защиту их интересов на европейском и международном уровнях. Его основная цель — стать катализатором для усиления взаимодействия между учеными, промышленниками и лицами, принимающими решения, для содействия развитию исследований, технологий и промышленных возможностей в области водорослей.

Инновации CMCL и Кембриджский университет проводят детальное проектно-конструкторское исследование установки C-FAST (углерод-отрицательные топлива, полученные из водорослей и солнечных технологий). Основная задача — создать опытный завод, который может продемонстрировать производство углеводородных топлив (включая дизельное топливо и бензин) в качестве устойчивых углерод-отрицательных энергоносителей и сырья для химической сырьевой промышленности. Этот проект будет представлен в июне 2013 года.

Украина планирует производить биотопливо с использованием особого вида водорослей.

Проект кластерного проекта Европейской комиссии по водорослям, финансируемый в рамках Седьмой рамочной программы, состоит из трех проектов по производству биотоплива с водорослями, каждый из которых стремится к разработке и созданию различного биологического топлива для водорослей, охватывающего 10 га земли. Проекты — BIOFAT, All-Gas и InteSusAl.

Поскольку различные виды топлива и химические вещества могут быть получены из водорослей, было предложено изучить возможность осуществления различных производственных процессов (обычная экстракция / разделение, гидротермальное сжижение, газификация и пиролиз) для применения в интегрированном биогазе для водорослей.

Индия
Надежные отрасли в сотрудничестве с Algenol, США, заказали пилотный проект по производству биогаля водорослей в 2014 году. Спирулина, которая является водорослями с богатым содержанием белков, была коммерчески культивирована в Индии. Водоросли используются в Индии для очистки сточных вод в открытых / естественных водоохлаждающих прудах. Это снижает потребность в биологическом кислороде (БПК) сточных вод, а также обеспечивает биомассу водорослей, которая может быть преобразована в топливо.

Другой
Организация биомассы водорослей (ABO) является некоммерческой организацией, чья миссия заключается в «содействии развитию жизнеспособных коммерческих рынков для возобновляемых и устойчивых товаров, получаемых из водорослей».

Национальная ассоциация водорослей (NAA) является некоммерческой организацией исследователей водорослей, компаний по производству водорослей и инвестиционного сообщества, которые разделяют цель коммерциализации водорослей в качестве альтернативного сырья для рынков биотоплива. NAA предоставляет своим членам форум для эффективной оценки различных технологий водорослей для потенциальных возможностей компании на ранней стадии.

Pond Biofuels Inc. в Онтарио, Канада имеет действующую экспериментальную установку, где водоросли выращиваются непосредственно от выбросов дымовых труб на цементном заводе и высушиваются с использованием отработанного тепла. В мае 2013 года Pond Biofuels объявили о партнерстве с Национальным исследовательским советом Канады и Canadian Natural Resources Limited с целью создания демонстрационного биогаза для водорослей на участке нефтеносных песков вблизи Боннивилла, Альберта.

Ocean Nutrition Canada в Галифаксе, Новая Шотландия, Канада, обнаружила новый штамм водорослей, который, по-видимому, способен производить нефть со скоростью, в 60 раз превышающей другие типы водорослей, используемых для производства биотоплива.

VG Energy, дочерняя компания Viral Genetics Incorporated, утверждает, что обнаружила новый способ увеличения производства липидов водорослей, нарушая метаболические пути, которые в противном случае отвлекали бы энергию фотосинтеза на производство углеводов. Используя эти методы, компания заявляет, что производство липидов может быть увеличено в несколько раз, что потенциально делает биотопливо из водорослей конкурентоспособным по стоимости с существующим ископаемым топливом.

Производство водорослей из тепловой воды на атомной электростанции было пилотировано Патриком К. Кангасом на атомной электростанции Peach Bottom, принадлежащей Exelon Corporation. Этот процесс использует воду с относительно высокой температурой для поддержания роста водорослей даже в зимние месяцы.

Такие компании, как Sapphire Energy и Bio Solar Cells, используют генную инженерию для повышения эффективности производства водорослей. По словам Клейна Ланкхорста из био-солнечных элементов, генная инженерия может значительно улучшить эффективность использования водорослей, поскольку водоросли можно модифицировать, чтобы строить короткие углеродные цепи вместо длинных цепей углеводов. Sapphire Energy также использует химически индуцированные мутации для получения водорослей, пригодных для использования в качестве культуры.

Некоторые коммерческие интересы в крупномасштабных системах выращивания водорослей стремятся привязать к существующим инфраструктурам, таким как цементные заводы, угольные электростанции или очистные сооружения. Этот подход изменяет отходы в ресурсы для обеспечения сырьем, СО2 и питательными веществами для системы.

Технико-экономическое обоснование с использованием морских микроводорослей в фотобиореакторе осуществляется Международным исследовательским консорциумом по континентальным полям в Университете Джейкобса в Бремене.

Департамент наук об окружающей среде в Университете Ateneo de Manila на Филиппинах работает над выпуском биотоплива из местных видов водорослей.

Генная инженерия
Генетические инженерные водоросли использовались для увеличения производства липидов или роста. Текущие исследования в области генной инженерии включают либо введение, либо удаление ферментов. В 2007 году Освальд и др. вводили монотерпеновую синтазу из сладкого базилика в Saccharomyces cerevisiae, штамм дрожжей. Эта конкретная монотерпена-синтаза вызывает синтез de novo больших количеств гераниола, а также выделяет его в среду. Гераниол является основным компонентом розового масла, масла пальмарозы и масла цитронеллы, а также эфирных масел, что делает его жизнеспособным источником триацилглицеридов для производства биодизеля.

Фермент ADP-глюкоза-пирофосфорилаза жизненно важна для производства крахмала, но не имеет никакого отношения к синтезу липидов. Удаление этого фермента привело к мутации sta6, которая показала повышенное содержание липидов. После 18 часов роста в среде с дефицитом азота мутанты sta6 имели в среднем 17 нг триацилглицеридов / 1000 клеток по сравнению с 10 нг / 1000 клеток в клетках WT. Это увеличение производства липидов было связано с перераспределением внутриклеточных ресурсов, поскольку водоросли отвлекали энергию от производства крахмала.

В 2013 году исследователи использовали «сбивание» жирореактивных ферментов (многофункциональная липаза / фосфолипаза / ацилтрансфераза) для увеличения количества липидов (масел) без ущерба для роста. В исследовании также был представлен эффективный процесс скрининга. Антисмысловые экспрессирующие штаммы нокаута 1А6 и 1В1 содержали в 2,4 и 3,3 раза более высокое содержание липидов во время экспоненциального роста и в 4,1 и 3,2 раза более высокое содержание липидов через 40 ч голодания кремния.

Программы финансирования
Были созданы многочисленные программы финансирования с целью содействия использованию возобновляемой энергии. В Канаде инициатива ecoAcriculture по биотопливу ecoAgriculture (ecoABC) предоставляет 25 миллионов долларов США на каждый проект, чтобы помочь фермерам в строительстве и расширении производства возобновляемых видов топлива. Для этих проектов выделено 186 миллионов долларов. Программа устойчивого развития (SDTC) также применила 500 миллионов долларов в течение 8 лет, чтобы помочь в строительстве возобновляемых видов топлива следующего поколения. Кроме того, за последние 2 года было предоставлено 10 млн. Долл. США для исследований и анализа возобновляемых источников топлива

В Европе седьмая рамочная программа (FP7) является основным инструментом финансирования исследований. Аналогичным образом, NER 300 является неофициальным независимым порталом, посвященным проектам по возобновляемым источникам энергии и сетям. Другая программа включает в себя программу Horizon 2020, которая начнется 1 января, и объединит рамочную программу и другие финансовые ресурсы для инноваций и исследований ЕС в новую интегрированную систему финансирования

Американская программа развития сырьевого сырья НББ направлена ​​на производство водорослей на горизонте для устойчивого использования доступных материалов для биодизеля.