Плавающий вихревой аквареактор
Растущий объем потребления природных топливных ресурсов (нефти, газа), при сокращении их запасов ставит задачу поиска новых источников энергии. Наиболее перспективным является путь использования возобновляемых экологически безопасных источников энергии.
В настоящее время в качестве возобновляемых источников энергии в основном рассматривается выращивание и использование биомассы различных зерновых и масляничных культур. Из них получают биоэтанол и биодизель.
Мир стоит на пороге значительной трансформации сельского хозяйства и масштабных вырубок лесов.
Вырубка тропических лесов под посадки сахарного тростника и масляничных культур ведет к изменению климата и серьезным экологическим проблемам.
Одной из главных причин, определяющих в долгосрочной перспективе невозможность производства биотоплива из используемых «топливных культур» в количествах достаточных для существенной замены нефтяного топлива, является ограниченность имеющихся на Земле ресурсов пресной воды.
Почему микроводоросли? Эффективной возобновляемой культурой, обладающей наибольшим потенциалом с точки зрения выработки энергии, для которой не нужны пахотные земли, которая в процессе жизнедеятельности потребляет СО2, а выделяет О2 является микроводоросли.
Микроводоросли по энергетическому выходу значительно превосходят пальмовое и рапсовое масло, обычно применяемое для производства биодизеля.
С одного акра земли можно получить 265 литров рапсового масла, или 2400 литров пальмового масла в год.
С такой же площади водной поверхности можно получать более 20 000 литров водорослевого масла.
обладают самым эффективным аппаратом по биоконверсии солнечной энергии и являются ее природными биоаккумуляторами.
Современное состояние исследований и разработок.
В настоящее время разработки способов выращивания микроводорослей и конструирование различных типов аппаратов для этого ведут многие корпорации, начиная от мировых гигантов в энергетической области таких какChevron, Shell заканчивая корпорациями De Beers, Nestle для которых энергетический бизнес не является профильным, а также потребители топлива компании Boing, Chysler NextDiesel и т.д.
Ведущиеся работы направлены на снижение себестоимости получаемой биомассы водорослей путем использования для выращивания микроводорослей открытых естественных водоемов, водоемов очистных сооружений, попутных газов электростанций, применения комбинированных способов использования открытых и закрытых систем для выращивания.
Открытые системы - это открытые емкости, естественные водоемы, пруды, искусственные бассейны в которых выращиваются микроводоросли(Royal Dutch Shell на Гавайских островах, Algae BioFuels США в Алабаме, Aquaflow Bionomic Corporation в Новой Зеландии, Mitsubishi Япония и т.д.) Комбинированные системы выращивания водорослей - Hybrid Algae Production System (HAPS) –(Green Star Products, GreenShift США).
Данные способы выращивания микроводорослей не обеспечивают высокого выхода и стандартного качества получаемой биомассы. Процессы не контролируемы с точки зрения обеспечения оптимальных условий для выращивания, зависят от внешних природных факторов. Существует возможность загрязнения культивируемой культуры дикими и патогенными микроорганизмами.
Закрытые системы
Более перспективным для получения бимассы микроводорослей с заданными свойствами (высоким содержанием жиров и т.д) является выращивание их в специально разработанных закрытых системах - биореакторах, в которых создаются оптимальные условия - требуемые температура и освещенность, необходимый газообмен и подвод питательных веществ.
Наиболее известны в этой области разработки - компании Valcent Products США (технология Vertigro), корпорации GreenFuel Technologies и компании Arizona Public Service (биореактор ETB), компании BioKing.
Средняя получаемая продуктивность в этих системах - 98 г/м² - 125 г/м² в день (беззольная основа сухого веса.
Однако, созданные конструкции биореакторов для выращивания микроводорослей имеют серьезные недостатки: - светопринимающие поверхности биореакторов зарастают и их необходимо постоянно очищать, это ведет к удорожанию и усложнению конструкции - в этих конструкциях биореакторов перемешивание идет хаотично, не эффективно, высоки затраты энергии на организацию перемешивания - массо- и газообмен малоуправляемы - при продувке газа через жидкость идет большое пенообразование, что мешает созданию оптимальных условий и не позволяет использовать весь объем биореактора - при использовании насосов для обеспечения циркуляции жидкости микроводоросли травмируются - при горизонтальном расположении светопринимающих труб, они занимают большие площади земли.
В докладе организации Worldwatch Institute, по биотопливу, указано, что разработанные в настоящее время конструкции биореакторов для выращивания водорослей малоэффективны.
Научная новизна предлагаемых в проекте решений.
Разработан новый концептуальный подход решения задачи экономически эффективной масштабной наработки биомассы микроводорослей и создан вихревой плавающий аквареактор для ее реализации.
Вихревые плавающие аквареакторы – это принципиально новый тип аппаратов, не имеющий аналогов в мире.
Научная новизна определяется: • использованием принципиально нового эффективного и экономичного способа объемного перемешивания жидкости структурированным воздушным потоком и вихревым плавающим аквареактором, его реализующим. • размещением свободно плавающего аппарата в окружающей воде и использование ее в качестве культуральной жидкости.
Основные преимущества вихревых плавающий аквареакторов Вихревые плавающие аквареакторы позволяют: - использовать дешевые «мягкие» материалы - полимерные пленки, для создания крупнотоннажных аппаратов - использовать окружающей воду как основу культуральной жидкости при выращивании микроводорослей - поддерживать необходимую температуру в аппарате вне зависимости от ее возможных перепадов в дневное и ночное время.
Вихревые плавающие аквареакторы: • обеспечивают высокий массообмен по СО2 • решают проблему освещенности культивируемой жидкости • имеют зону повышенной концентрации биомассы • универсальны, обеспечивают возможность культивирования любых, в том числе и без оболочных форм фотосинтезирующих микроорганизмов • дешевы, за счет использования пленочных полимерных материалов • энергоэкономичны, не занимают площадей земли.
Проведены лабораторные испытания выращивания микроводорослей в вихревом аквареакторе. Изготовлен опытно-промышленный вихревой плавающий аквареактор объемом 1куб.м. Успешно проведены его технические испытания.
Расчетная продуктивность промышленного вихревого плавающего аквареактора 4800г/м²/день(беззольная основа сухого веса).
Размещение вихревых плавающих аквареакторов в акватории морей, озер, бухт прибрежных мегаполисов, в бассейнах очистных сооружений предприятий с большим выделением СО2 позволяет использовать морскую, озерную, сточную воду в качестве культуральной жидкости, решая задачу масштабной дешевой наработки биомассы микроводорослей, улучшая при этом экологическую обстановку.
Разработка и широкое внедрение вихревых аквареакторов является прорывным шагом в области решения задачи крупнотоннажного экономически эффективного производства биомассы микроводорослей.
ООО "Центр вихревых технологий" 630559, Новосибирская область, Новосибирский район, р.п.Кольцово, ул.Технопарковая, д.1
Тел. + 7(383) 2145285, телефон/факс +7(383) 306-15-96
Директор Рамазанов Юрий Ахметович
| 