泰姬陵通过厚的空气污染部分地模糊不清 印度的标志性泰姬陵被大量空气污染窒息。藻类生物燃料可以帮助危机吗?来源:http:///wly/tnkw50eb0bo8e.
首页»未分类的»藻类能帮助解决印度的污染危机吗?为什么一些科学家不放弃

藻类能帮助解决印度的污染危机吗?为什么一些科学家不放弃

印度是世界的第三-最高的二氧化碳排放。作为一个快速发展的国家,印度严重依赖化石燃料满足其能源需求。1https://science.thewire.in/environment/india-fossil-fuels-demand-greenhouse-gas-emissions/因此,空气污染已成为一个主要的公共健康威胁。在全球污染最严重的30个城市中,有22个在印度。2https://www.newindianexpress.com/nation/2021/mar/16/twenty-two-of-the-worlds-30-most-polluted-cities-are-in-india-world-air-quality-report-2020-2277377.html

印度的首都新德里拥有世界上最多的城市最污染的空气每一个冬天。3.https://www.nytimes.com/interactive/2019/12/02/climate/air-pollution-compare-ar-ul.html.在巨大的最污染的日子里,细颗粒水平可达到900微克/ m3。美国环境保护局的定义有害空气相比之下,只有500。4.https://www.airnow.gov/aqi/aqi-basics/: ~:文本=认为% 20 % 20 % 20机能% 20,300% 20代表% 20危险% 20空气质量% 20。2019年印度总理纳伦德拉·莫迪宣布一个雄心勃勃的可再生能源目标,以解决极端的空气污染。Modi承诺将太阳能能力增加到450千兆瓦,到2030年。

这不是印度政府第一次试图解决全国污染危机的可再生能源。十年来,生物燃料是未来的有希望的清洁燃料。特别是藻类被视为生物燃料的主要潜在来源。但令人惊讶的因素阻止了藻类患者达到期望。然而,印度的一些研究人员并没有放弃这项技术的潜力

清洁燃料的诱人前景

2009年,印度政府推出了国家生物燃料政策减少该国对进口化石燃料的依赖。旨在保存印度的政策接近4000万美元的进口,防止碳排放量为4000万美元。之后不久,来自新和可再生能源部的官员呼吁混合到2017年,柴油和汽油中至少有20%的生物燃料。5.http://oar.icrisat.org/6520/1/wps_34.pdf.

生物燃料的主要优势是它在环境中释放净零二氧化碳。在培养过程中,一些生物燃料也可能潜在地隔离或捕获二氧化碳。

生物燃料已经通过了几次迭代在过去的几十年里。6.https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/generation-biofuels生物燃料最初是从甘蔗、甜菜或植物油中提取乙醇,然后转化为工业来源的残留物、伐木废弃物和油籽。1973年的石油危机提示对气体形式燃料的研究,如甲烷和氢气。7.http://allaboutalgae.com/history/从那以后,公共和私营部门对从藻类中提取液体燃料(即第三代生物燃料)的兴趣加强了。迄今为止,美国和全球其他几个国家已经对各种藻类物种或菌株进行了广泛研究。

显微镜下生物燃料的微藻链
微藻含有油脂和Omega - 3脂肪酸,这是生物燃料的关键能源成分。来源:Flickr.

微藻是一种在海中生长的微小,单细胞植物,通过光合作用而捕获碳。这些植物曾经是史前来源今天从地壳中提取的原油。8.http://advancedbiofuelsassociation.com/page.php?sid=2&id=19数百万年前,藻类绽放死亡并沉入海床。最终,地壳内的高压和温度将这些微藻残余物转化为原油。如今,生物燃料源于藻类试图通过创造从微藻中提取脂质的油脂所需的条件来快速跟踪该过程。

自国家生物燃料政策启动以来,这种将海洋生长藻类转化为液体燃料中的液体燃料的加工过程。超过7万种微藻在海水中生长,是海洋的关键食物链9.https://algaeresearchsupply.com/pages/ecological-importance-of-algae要从这些微小的植物中开发燃料,首先需要确定合适的菌株或微藻。理想情况下,含有大量脂质和欧米伽-3脂肪酸的微藻是提取油脂的最佳选择。在印度,藻类通常在室外的大池塘中生长。收获后,藻类的细胞壁被分解,其内部的脂质、碳水化合物和蛋白质被提取并转化为油。

怀疑和怀疑困扰着生物燃料的过去

2011年,在中央盐海洋和化学研究所(CSMCRI)的领导下,印度9个主要研究机构启动了一个项目,宣布他们已经开发了一种藻类生物柴油(20%)与传统柴油的混合。一辆使用这种生物燃料的汽车成功地行驶了7.7英里。但藻类生物燃料的这个有希望的开端与臭名昭著的失败形成了对比麻疯树繁荣

麻风树是一种热带开花植物,在21世纪初因其含油种子而闻名。从植物的油籽中提取的油后来被称为麻风树生物柴油。尽管印度农民获得了种植麻疯树的激励措施,但到2011年,85%的农民开始种植麻疯树被遗弃的完全成长植物。10.https://wle.cgiar.org/thrive/2013/04/10/jatropha-it-boomed-it-busted-and-now-its-back麻疯树因其能在恶劣条件下生存而受到欢迎。农民被鼓励在贫瘠的土地上种植麻疯树。但农民们很快就了解到,这些植物只有在维持作物生长所需的肥沃和营养丰富的土壤中生长,才能生产出适合提取生物燃料的高质量油籽。麻风树的失败很快给印度的生物燃料带来了阻力。到2017年,政府报道只有2%的生物燃料与汽油混合,约0.1%与柴油混合。

很多专家看看将油脂挤出的高成本,将微藻转化为可持续燃料。11.https://www.iip.res.in/en/“这仍处于实验阶段。藻类生物柴油要成为一种实用的可再生能源还需要很长时间。v sivasubramanian.他是金奈植物光谱环境研究中心的主任。Sivasubramanian补充说:“在收集和干燥微藻,甚至在榨油过程中,都要花费大量的能量。藻类生物资源利用研究。“当与生产藻类生物燃料的能量与其提供的能量进行比较时,其能效为负。”

黄色花的领域和生物燃料植物的烟囱
美国油菜籽生物燃料工厂。在中国,生物燃料普遍处境艰难。来源:Pixabay.

在美国等发达国家,藻类生物燃料产业仍在与这些挑战作斗争。自2007年以来,美国能源部已经投资藻类研究中数百万美元。12.https://www.energy.gov/sites/prod/files/2014/03/f14/arra_summary_factsheet_web.pdf主要的资金也来自2009年获得国家科学基金美国空军一年后,等等。

在私营部门,化石燃料巨头埃克森美孚对一种微藻进行了基因改造声称它能产生两倍多的脂质,这是生物燃料效率的关键部分。2018年,该公司宣布这一生物工程的进步可能会导致到2025年生产1万桶藻类生物燃料。许多人把该公司的藻类项目称为“PR Charade.“。持怀疑态度从2012年壳牌中出现了这一事实宣布它是永久关闭其藻类生物燃料研究计划。一家加利福尼亚州的公司,solazyme.此外,2016年还将双藻生物燃料业务洗掉,并宣布他们将专注于藻类的食物。

放弃藻类生物燃料是否为时过早?

印度的藻类生物燃料似乎正走上与美国一样的悲惨道路。但一些研究人员和藻类生物燃料行业领袖认为,现在就把这项技术视为印度潜在的清洁能源还为时过早。其中之一是Santanu Dasgupta他还在Reliance Industries负责生物/生物技术研发以及从藻类到石油的研发工作。

“目前,我们已经开发了一桶藻类生物柴油,这是一个枪管的价格。随着新技术和工具的进步,我相信藻类油的成本也将落后,“达克斯说。“例如,基因组测序用于每种基因组的成本超过200,000美元。今天,它只有100美元。“

在过去的十年中,达斯格亚和他的Reliance行业的团队一直在开展新的专利藻类生物燃料。大多数企图产生藻类柴油的原因失败了,世界各地的藻类在户外繁殖并长期维持其培养是非常具有挑战性的。Dasgupta补充说,他和他的团队在三年内连续成熟和栽培藻类。

“我们复制了藻类转化为化石燃料的过程,通过高温高压或由我们的信实催化剂驱动的热液液化过程。这就是藻类生物转化为石油的过程。”“但我们不用等100万年,我们可以用藻类在3小时内做到这一点。”

然而,他承认他认为使用藻类作为食物来源而不是清洁燃料的更好潜力。“藻类的最大潜力不是石油,而是如何成为替代食物来源,”Dasgupta说。目前,Dasgupta和他的团队专注于从藻类中制作食品,因为它是丰富的蛋白质,碳水化合物,微量营养素,维生素和矿物质来源。“这对Aquafed,家禽饲料非常有用,蛋白质也可用于人类营养,”Dasgupta说。

但尽管藻类生物燃料的商业活力周围,但印度的生物工程和生物技术学家仍仍然努力证明反对者是错误的。在喀拉拉邦,南印度国家技术研究所一支队伍,由T. Mathimani孤立的菌株领导生物燃料生产的微藻去年8月。

在印度西海岸发现的生物燃料挑战的潜在答案

有黑发的印地安妇女一件蓝色衬衣和微笑对照相机的肩膀袋子
Sandhya Mishra是印度中央盐海洋和化学研究所从事藻类生物燃料研究的首席科学家。来源:Sandhaya Mishra

在印度西海岸,科学家古吉拉特族的中央盐海洋和化学研究所(CSMCRI),并于2012年成功开发出一种藻类生物燃料,这是第二种用于汽车的藻类生物燃料。但在当时,他们不需要将生物燃料与柴油或汽油混合。

CSMCRI主要科学家Sandhya Mishra发现了古杰拉特的两个沿海地区厚实的漂浮微藻垫中所需的脂肪酸组成的最佳菌株。Mishra和她的团队培养了藻类菌株,小球藻摘要占地772平方米的未利用盐场。研究人员从盐田中收集藻类垫后,将它们洗净并磨成绿色粉末,然后再进行采油过程。在最后一个阶段,研究人员使用了大量的电力,而不是太阳能。

她解释说:“藻类菌株在古吉拉特邦夏季的温度在40到45摄氏度(104华氏度到113华氏度)之间变化时旺盛生长。”

Sourish Bhattacharya(CSMCRI)的科学家Sourish Bhattacharya表示,在高峰夏季生产的藻类生物量左右的藻类生物量左右的藻类生物量。藻类生物量大约100升生物柴油。在季风期间,随着盐锅溢出水,他们停止了藻类的培养,并在室内保存了他们,直到雨季结束。

目前,生产一升藻类生物柴油的成本约为1美元。这意味着每桶原油的价格可能高达159美元。然而,由于缺乏资金,该项目于2013年被迫关闭。米什拉的团队原计划于2020年重新开始工作,但他们的努力因COVID-19大流行而进一步受阻。

室外藻类池塘为生物燃料在印度与工人
Sandhya Mishra[黄色]和她的团队在他们的户外微藻池塘讨论下一步。来源:CSMCRI
生产藻类生物燃料的高成本不是唯一的障碍。空气传播的污染物和空气污染会影响其质量,以及在大规模开放培养期间微藻脂质含量的季节性变化。坎南索丁瓦萨CSMCRI的主任表示,它可能需要五到七年来扩大藻类生物柴油的生产。对于生物工程技术,他表示,最大的约束是在规模上产生藻类生物量。

扩大规模,微藻原料的质量和数量需要大幅增加。需要培养微藻,同时收获几个月,以高温和精确的盐度水平。如果生物化学组合物不完善,微藻的培养可能会失败。“我们已经建立了生物柴油提取过程,但我们仍需要足够的藻类进料[藻类生物柴油生产水平],”Srinivasan说。“

科学家们现在正在努力捕获来自热电厂烟气排放的另一个项目,通过微藻,通过藻类光合螯合二氧化碳。Mishra解释了油萃取后的残留藻类生物量可用于各种目的,例如废物管理和制造其他藻类生物化学效果。

“我们制作了沼气和生物认用器,如玉米这样的作物植物,并且使用残留的藻类生物量在气化器中产生电力,”Mishra说。“通过综合方法,藻类生物柴油的成本可以降低,同时生产藻类生物柴油更节能。”虽然印度的基于藻类的生物燃料比一个人的希望更慢地进步,但许多人仍然被驱使将这种技术引导到其全部潜力。他们是否成功仍然不清楚,但许多人希望多年的奉献仍然会得到回报。


想了解更多合成生物产业的发展方向吗?请访问我们的前9个小组讨论,听听合成生物学投资者、企业家和思想领袖对该行业未来的展望。今天加入生物经济革命!

5.
阿瓦拉纳西

阿瓦拉纳西

Anuradha Varanasi是一位自由职业者和记者。她涵盖可持续发展,气候变化,环境健康和传染病。Anuradha对海洋保护充满热情。

点击此处加入我们的每周时事通讯。我们想听听你对这篇文章的看法。有给我们新闻团队的建议吗?写信给editorial@www.leverage-llc.com。