Vodní řasy pro energetiku – zkušenosti z Nizozemska

Vodní řasy mají výborný energetický potenciál a v blízké budoucnosti mohou být významnou složkou z oblasti obnovitelných zdrojů energie. A tak se velmi pravděpodobně za několik let v Nizozemí budou mnohem více využívat. Fakt, že biopaliva z vodních řas mohou být přímo používána v autech s dieselovým motorem bez výrazné technické úpravy motoru, je považován za jednu z největších výhod energetického využití vodních řas. V přírodě jich existuje přibližně 80 000 druhů a odrůd, k pěstování jich bude využíváno jen pár druhů.

Pěstování vodních řas se jako zdroj energie v Nizozemí rychle prosadí. Dá se říci, že v oblasti výzkumu, zabývajícím se výrobou biopaliva z vodních řas, patří Nizozemsko mezi přední země. Příkladem úspěšného nizozemského pokusu je program nizozemské firmy Biosoil, která připravila model rozšíření kapacity testovacího reaktoru na pěstování vodních řas. Podle vyjádření ředitele firmy Arnouta van Diema se již pracuje na získání patentu na toto zařízení.

Výhody biopaliva z vodních řas

Vývoj biopaliva z vodních řas je velmi žádoucí vzhledem k nedávným evropským problémům výroby biopaliv z biomasy takzvané první generace - nedostatek zemědělské půdy a prokázané zdražení cen potravin. Pěstované vodní řasy tyto negativní jevy nezpůsobí a v dobrých podmínkách se mohou vodní řasy ve vodních nádržích donekonečna rozmnožovat. Očekává se však, že běžné pěstování vodních řas pro energetiku na komerční bázi může být v Nizozemí zahájeno až za tři až pět let.

Důležitý krok byl uskutečněn v dubnu letošního roku. Vědecko-technologický institut Wetsus voor Watertechnologie v městě Leeuwardenu společně s Wageningskou univerzitou a 11 velkými firmami působícími v oblasti energetického, chemického, potravinářského a ropného průmyslu se zavázaly k nové formě získání nových poznatků. Každá z 11 firem bude ročně přispívat 27 500 Eura, aby výzkumníci z institutu Wetsus a zmíněnou univerzitou mohli najít neúčinnější a nejlevnější způsob rozmnožování vodních řas.

Názorové spektrum „ideální technologie“

Největší výzvou spojenou s pěstováním vodních řas pro energetické využití je najít způsob, jak udělat jejích pěstování maximálně cenově přístupné a rentabilní. V současné době jsou ve světě, (jeden z nich je v Nizozemí) dva tábory debatující o nejrentabilnější metodě pěstování vodních řas. V prvním táboře jsou příznivci metody pěstování v takzvaných “otevřených vodních nádržích”, druhý tábor preferuje takzvané “uzavřené systémy” (dále jen „otevřená” a „uzavřená metoda”). Představitel prvního tábora Wouter Wilders, vědecký pracovník prestižní Nizozemské technické univerzity v městě Delft (TU Delft), hájí otevřenou metodu s tím, že výhodou je relativně nízká investice. Zástupce druhého tábora profesor René Wijffels z Wageningské univerzity ji však naopak kritizuje. Podle jeho názoru jsou otevřené vodní nádrže citlivější, než uzavřené systémy kvůli dešťovým srážkám, suchu, změnám teplot a možnosti kontaminace jinými druhy vodních řas. Navíc je obtížnější uměle přidávat k řasám pro podporu růstu CO₂ a v neposlední řadě je k pěstování nezbytná větší plocha. Wijffels hájí uzavřenou metodu především proto, že tento systém umožní větší možnosti regulace vhodných růstových podmínek ovlivňujících růst vodních řas.

Wijffels nyní porovnává dva druhy uzavřených systémů: takzvaný “trubicový“ a “plechový“ reaktor. V plechovém reaktoru je krátká světelná cesta a díky intenzivnímu míchání vody se přítomný kyslík velmi efektivně odvede. Sklizeň je vysoká, proces míchání je však energeticky náročný. V trubicovém reaktoru rostou řasy v trubici, které jsou 100 až 200 metrů dlouhé. Na jedné straně je trubicemi přivedený CO₂, čím jsou trubice delší, tím vyšší je koncentrace kyslíku, který zpomaluje růst řas. Tato metoda míchání vody je energeticky méně náročná, sklizeň je však nižší. Pro obě metody platí, že je určující pro rentabilitu pěstování především periferní zařízení na míchání vody (udržení proudícího stavu vody) a sklízení prostřednictvím centrifugování řasy z vody. Když se porovnala účinnost pěstování při otevřené metodě s účinností při uzavřené metodě, ukázalo se následující: litr vody v otevřené vodní nádrži obsahoval 0,5 gramů řasové masy, trubicový reaktor 3 až 4 gramů a plechový reaktor 10 gramů.

Wijffels společně s nizozemskou firmou Delta provedl nákladovou analýzu (analýzu rentability) pěstování vodních řas (dosud totiž nebylo dost spolehlivých nákladových analýz provedeno). Výsledky byly překvapující: místo očekávaného faktoru 10 (10x méně rentabilní) byl rozdíl s nynějšími cenami klasických paliv pouze na úrovni faktoru 2 až 3 (4 až 5 Eura za litr), nezávisle na druhu reaktoru, který se používal. Prostřednictvím vylepšení pěstební metody a zvýšení obsahu oleje v řasách se podle Wijffelse dá očekávat, že první komerční pěstování může začít přibližně za pět let. V této chvíli se vodní řasy dají pěstovat s 40% obsahem oleje, obrovský krok vpřed by byl, kdyby rychlerostoucí řasy obsahovaly 60 % oleje.

O vodní řasy začíná být zájem i u velkých firem

V Nizozemí se pěstování vodních řas věnuje řada malých firem, jako je např. zmíněný Biosoil, který rozvíjí program na výrobu biopaliv z řas. Zájem však zaznamenaly i velké společnosti jako např. KLM (původem nizozemská letecká společnost). Ta oznámila, že do dvou let chce používat pro letadla paliva s podílem biopaliv, což podle některých odborníků může být předčasné. Průlom zaznamenáváme ale i u dalších společností - britsko-nizozemské společnosti Royal Dutch Shell a firmy HR Biopetroleum, které stanovily společný plán na vybudování velkého testovacího zařízení na výrobu biopaliva z vodních řas na pobřeží Havajských ostrovů. Pokud bude plán úspěšný, bude se projekt dále objemově rozšiřovat. Aby při těchto procesech nebyla příliš využívána stále vzácnější sladká voda, společnost Shell chce řasy pěstovat v nádržích plněnou slanou mořskou vodou (otevřená metoda). V zařízení, které má velikost 2,5 hektarů, budou zahájeny testy v následujících dvou letech.

I když Nizozemí v průzkumu energetického využití vodních řas značně pokročilo, někteří experti pochybují o tom, zda Nizozemí lze považovat za nejvhodnější budoucí lokalitu pro výrobu vodních řas ve velkém. Jihoafrický vědec Grobbelaar vidí spíše budoucnost pěstování v suchých přímořských oblastech, kde se ve velkém nepěstuje žádná jiná komodita.

Tento článek byl publikován v rámci spolupráce redakce časopisu Alternativní energie a CZ Biom.

Tweet

Odpadové hospodářství: Pozitivní trendy a výzvy do budoucna

Novinky z Prodevalu: zkapalňování CO2, Valopur DFM a nová výrobní linka na jihu Francie

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky