211service.com
Brint fra alger
Alger er en lovende kilde til biobrændstoffer: Udover at være lette at dyrke og håndtere, er nogle sorter rige på olie svarende til den, der produceres af sojabønner. Alger producerer også et andet brændstof: brint. De laver en lille mængde brint naturligt under fotosyntesen, men Anastasios Melis , en plante- og mikrobiel-biologi professor ved University of California, Berkeley, mener, at gensplejsede versioner af de bittesmå grønne organismer har en god chance for at være en levedygtig kilde til brint.
Algekraft: Mens almindelige grønne alger absorberer det meste af det lys, der falder på dem (højre), lader alger, der er konstrueret til at have mindre klorofyl, noget lys slippe igennem (venstre). Når de dyrkes i store åbne bioreaktorer i tætte kulturer, vil de klorofylmangelfulde alger lade sollys trænge ind til de dybere algelag og derved udnytte sollys mere effektivt.
Melis har skabt mutantalger, der udnytter sollys bedre, end deres naturlige fætre gør. Dette kan øge den brint, som algerne producerer, med en faktor tre. Det ville også sætte skub i algernes produktion af olie til biobrændstoffer.
Det nye fund vil være vigtigt for at maksimere produktionen af brint i kommercielle bioreaktorer i stor skala. I et laboratorium, siger Melis, laver vi kulturer med lav tæthed og har tynde flasker, så lyset trænger ind fra alle sider. På grund af dette bruger cellerne alt det lys, der falder på dem. Men i en kommerciel bioreaktor, hvor tætte algekulturer ville blive spredt ud i åbne damme under solen, absorberer de øverste lag af alger alt sollys, men kan kun bruge en brøkdel af det.
Melis og hans kolleger designer alger, der har mindre klorofyl, så de absorberer mindre sollys. Det betyder, at mere lys trænger ind i de dybere algelag, og til sidst bruger flere celler sollyset til at lave brint.
Forskerne manipulerer generne, der styrer mængden af klorofyl i algernes kloroplaster, de cellulære organer, der er centre for fotosyntese. Hver kloroplast har naturligt 600 klorofylmolekyler. Indtil videre har forskerne reduceret dette tal til det halve. De planlægger at reducere størrelsen yderligere til 130 klorofylmolekyler. På det tidspunkt ville tætte algekulturer i store bioreaktorer lave tre gange så meget brint, som de laver nu, siger Melis.
Hvis du kan øge produktiviteten ved at udtynde [klorofyl], vil det påvirke ethvert produkt, du laver, siger Rolf Mehlhorn , en energiteknolog ved Lawrence Berkeley National Laboratory. Alger, der bruger sollys mere effektivt, ville producere mere olie, siger han. Startups som Solix Biofuels, baseret i Fort Collins, CO, og LiveFuels, baseret i Menlo Park, Californien, forsøger at udvinde olie fra alger; olien kan raffineres til diesel og jetbrændstof.
Processen er stadig mindst fem år fra at blive brugt til brintproduktion. Forskere skal først øge algernes kapacitet til at producere brint. Under normal fotosyntese fokuserer alger på at bruge solens energi til at omdanne kuldioxid og vand til glukose, hvorved der frigives ilt i processen. Kun omkring 3 til 5 procent af fotosyntesen fører til brint. Melis anslår, at hvis hele kapaciteten af fotosyntesen af algerne kunne rettes mod brintproduktion, kunne der produceres 80 kg brint kommercielt pr. hektar pr. dag.
Det er muligvis ikke muligt at skifte 100 procent af algernes fotosyntese til brint. Tommelfingerreglen er, at hvis vi bringer det op på 50 procent, ville det være økonomisk rentabelt, siger Melis. Med en kapacitet på 50 procent kunne en hektar alger producere 40 kg brint om dagen. Det ville bringe omkostningerne ved at producere brint op på 2,80 $ pr. kilogram. Til denne pris kunne brint konkurrere med benzin, da et kilogram brint svarer i energi til en gallon benzin.
I 2000 fandt Melis, i samarbejde med forskere ved National Renewable Energy Laboratory (NREL), ud af, at ved at fratage algerne svovlnæringsstoffer tvang cellerne til at lave mere brint. Forskerne var kun i stand til at fratage algerne svovl i et par dage ad gangen, men i løbet af den tid gik omkring 10 procent af algernes fotosyntesekapacitet til at lave brint.
Forskere ved NREL gør fremskridt med at øge effektiviteten af brintproduktionen, ifølge ledende forsker Michael Seibert . De kan nu tvinge algerne til at generere brint i op til tre måneder, i modsætning til blot et par dage. Seibert forventer, at Melis’ klorofyltrimmede alger vil være nyttige, når processen overføres til store bioreaktorer. Indtil NREL-forskerne tester mutantalgen, siger han dog, at det kan være for tidligt at sige.