SURSE NOI DE ENERGIE REGENERABILĂ

ProEtica- Revistă Culturală

 ISSN 2734-8954

ISSN-L 2734-8954

04.05.2022

SURSE NOI DE ENERGIE REGENERABILĂ

Prof. Postolache Dumitrita

Liceul Tehnologic ,,Mihai Viteazu"Vulcan,Hunedoara

La nivel mondial, pe fondul cererii tot mai mari de energie, tendinţele de creştere a preţului petrolului, reducere a rezervelor de combustibili fosili, dependenţă energetică de ţările cu rezerve semnificative de gaze naturale şi petrol, au făcut ca oamenii să îşi îndrepte atenţia spre alte surse de energie, mai ales cele care se pot regenera.

La ora actuală, algele reprezintă una dintre cele mai noi surse de energie reînnoibilă. Organisme uşor adaptabile, cu putere de regenerare şi rate de creştere mari, ele se dezvoltă utilizând din aer. Pe lângă o multitudine de întrebuinţări în industria farmaceutică şi zootehnie, acum algele pot fi utilizate şi pentru producerea de biocombustibili. Acesta este încadrat în clasa celor de nouă generaţie şi randamentul de producere a biocombustibililor din alge este foarte bun, ele generând de 30 de ori mai multă energie pe decât culturile pe teren. Se estimează că pentru înlocuirea întregii cantităţi de petrol necesar Statelor Unite ale Americii ar fi nevoie de cultură de alge, care ar fi aproximativ de dimensiunea statului Maryland.[Sână,2011]

În prima etapă a procesului de producere de biocombustibil trebuie ales tipul de algă potrivit în funcţie de cost, eficienţă şi eventuale dificultăţi în obţinerea, respectiv creşterea acestora. Conform specialiştilor, una dintre cele cele mai ieftine variante este Chlorella care, după extragerea uleiului poate fi folosită şi ca nutrient, ceea ce extinde utilitatea ei. Alte alge cum ar fi Dunaliella şi Botryococcus au un conţinut mai mare de ulei.

Hrana acestor organisme trebuie să includă nutrienţi bogaţi în azot, fosfor, potasiu, dar şi siliciu, fier şi clor.[Ivan,2012]

Un element extrem de important în procesul de creştere al algelor este dioxidul de carbon. Cuplarea fermelor în care algele se cultivă pe scară largă cu centrale sau alte facilităţi industriale care produc pot diminua simţitor dependenţa energetică de statele deţinătoare de petrol concomitent cu reducerea eliberării în atmosferă a acestui gaz cu puternic efect de seră.[AB] Cu toate că pare extrem de atractiv, producţia de biocombustibil nu trebuie să depindă de o centrală pentru că o astfel de strategie nu este eficientă pe termen lung.[Oilgae]

Algele pot fi cultivate în bazine deschise cu apă naturală sau bazine deschise artificiale (containere) care au marele avantaj că sunt uşor de construit, amenajat şi de operat, iar costurile sunt reduse. Deşi există o multitudine de probleme legate de prezenţa algelor în astfel de spaţii deschise: utilizarea mai puţin eficientă a luminii naturale, pierderi de apă prin evaporare, difuzia dioxidului de carbon în atmosferă, suprafeţe mari de teren necesare, contaminarea, etc, funcţionarea lor în zone cu climă caldă este posibilă. [Tampier,2009]

Cele mai bune dar şi cele mai scumpe sisteme de creştere sunt fotobioreactoarele: tuburi de sticlă sau plastic transparent (care permit trecerea luminii naturale), prevăzute cu pompe pentru împrospătarea constantă a apei, având însă costuri de 10 ori mai mari decât bazinele. Ele sunt realizate sub acoperişuri ca cele de la sere, construite de obicei din plexiglas. Rezultatul este un sistem mai mic ca dimensiuni dar care rezolvă multe din problemele care apar la creşterea algelor în

bazine deschise, permiţând în plus cultivarea mai multor specii simultan, un control facil al parametrilor (temperatură, pH) şi creşterea cantităţii de , acestea ducând la intensificarea ritmului de creştere. [Ivan,2012], [Tampier,2009] Dacă sera este încălzită şi zona nu este prea rece, ele pot fi crescute pe tot parcursul anului.[Oilgae] Mai mult, algele pot fi cultivate pe direcţie verticală în interiorul unor saci de plastic, fiind expuse la soare pe două părţi, protejate de ploaie, soare puternic şi contaminare, realizând astfel o creştere a productivităţii.[AB]

Fermentatoarele sunt sisteme de creştere care nu folosesc lumina solară, dar necesită o sursă organică de carbon deoarece acest tip de alge consumă zaharuri din plante care au crescut la lumină. Recoltarea se face în proporţie de 90% pentru a permite refacerea culturii. [Tampier,2009]

Urmează etapa extragerii uleiului din algele uscate în prealabil. Există diferite metode dar cea mai simplă este cu ajutorul presei de ulei care poate extrage aproximativ 75% din uleiul conţinut de alge.[AB] O altă metodă presupune utilizarea de hexan, un solvent relativ ieftin care se adaugă la algele presate, ceea ce permite extragerea a până la 95% din conţinutul lor de ulei. Se impun precauţii atunci când se manevrează hexan, fiind volatil şi producând efecte asupra muşchilor şi sistemului nervos periferic în cazul expunerilor prelungite.[Hathaway,1991] Metoda fluidelor supercritice presupune utilizarea de în stare supercritică (la presiuni şi temperaturi ridicate) care se adaugă la alge pe care le transformă în ulei în proporţie de 100%. Deoarece necesită echipamente speciale, metoda este mai puţin utilizată.[AB]

Uleiul produs din alge poate fi transformat într-o varietate de biocombustibili: bioetanol, biodiesel, biobutanol, metan şi chiar combustibil pentru avioane (kerosen). [Ivan,2012]

Un studiu efectuat pentru Consiliul Inovaţiei din Columbia Britanică a arătat că tehnologiile folosite în producerea de biocombustibili din alge nu sunt eficiente din punct de vedere al costurilor unul din motive fiind faptul că producţia s-a realizat la scară mică. Dezvoltarea acestora şi cultivarea pe scară largă vor permite într-un viitor nu prea îndepărtat obţinerea de biocombustibili din alge la un preţ competitiv. Faptul că există o paletă largă de alte produse care se pot obţine din alge: farmaceutice, cosmetice, chimice, ş.a. trebuie luat în considerare şi poate determina trecerea la cultivarea lor pe scară largă.

Deşi tehnologiile sunt în stadiu incipient şi este încă nevoie de cercetare pentru a face ca acest proces să fie eficient, deşi creşterea algelor în bazine deschise este riscantă datorită expunerii nemijlocite la soare, la variaţiile de temperatură şi la contaminări care pot distruge întreaga recoltă, există totuşi avantaje multe care cântăresc greu în balanţa obţinerii de energie din surse regenerabile. Algele au rate de creştere ridicate, iar culturile se regenerează rapid. Producţia de biocombustibil din alge pe hectar este de aproximativ 18000 litri pe an faţă de palmier (6000 litri), trestie de zahăr (4300 litri), porumb (doar 2500 litri). [Ivan,2012]

Cultivarea lor nu necesită suprafeţe mari şi reduce poluarea deoarece ele consumă azotul şi fosforul din apele reziduale. Nu intră în competiţie cu culturile de plante alimentare pentru că pot fi produse pe suprafeţe care sunt improprii acestora.[Tampier,2009] Investiţia în ferme de cultivare a algelor şi producere de biocombustibili creează noi locuri de muncă şi duce la dezvoltarea economiei ţării. Uleiul obţinut din alge poate fi utilizat direct la motoarele Diesel sau poate fi procesat pentru a se produce diverse tipuri de biocombustibili care sunt biodegradabili, netoxici, nu conţin plumb, sulfuri sau alţi aditivi. Algele necesită pentru a creşte astfel încât pot fi utilizate pentru a-l captura pe cel provenit de la procese industriale sau centrale termoelectrice. [Knol]

Rezolvând problemele care reprezintă dezavantajele acestui mod de obţinere a biocombustibililor, vom avea în alge nu doar o nouă sursă de energie regenerabilă ci şi un puternic aliat în lupta pentru reducerea emisiilor de în atmosferă. Consider că diseminarea informaţiilor cu privire la noile surse de energie regenerabilă, la tehnologiile prin care se produc biocombustibili din alge cu avantajele şi dezavantajele acestora, duce la acceptarea lor mai uşoară şi deschide calea pentru iniţierea de programe şi proiecte de obţinere a energiei din noile surse reînnoibile.

Bibliografie

[AB] Algae Biodiesel: Oil from Algae, https://electrictreehouse.com/algae-biodiesel-extracting-oil-from-algae

[Hathaway,1991] Hathaway GJ, Proctor NH, Hughes JP, and Fischman M (1991). Proctor and Hughes' chemical hazards of the workplace. 3rd ed. New York, NY: Van Nostrand Reinhold;

[Ivan,2012] Ivan Fernolendt Alice - Biocombustibili din alge, Sesiunea Euroregională de Comunicări Ştiinţifice pentru Profesori, Ed. A II-a, ISSN 2248-3985;

[Knol] Biofuel from algae - promising potential for next generation biofuels www.knol.google.com

[Oilgae] www.oilgae.com

[Sână,2011] Sână Sonia, Socaciu Carmen, Scridon S. - Inventarierea celor 4 generaţii de biocombustibili, ProEnvironment 4 (2011) 147 - 150

[Tampier,2009] Tampier M. - A Sober Look at Biofuels From Algae, Biodiesel Magazine, March, 2009, www.biodieselmagazine.com