Pięć lat intensywnej pracy. I jest! Pokazali, jak wykorzystać mikroalgi do produkcji paliwa. I nie tylko. To może być przełom
Rozmowa z prof. Małgorzatą Hawrot-Paw i prof. Adamem Koniuszym z Katedry Inżynierii Odnawialnych Źródeł Energii na Zachodniopomorskim Uniwersytecie Technologicznym.
To unikalne miejsce w skali światowej. Na Zachodniopomorskim Uniwersytecie Technologicznym powstało laboratorium, gdzie algi dostały drugie, a raczej nowe życie.
Prof. Małgorzata Hawrot-Paw: Jesteśmy w Katedrze Inżynierii Odnawialnych Źródeł Energii. I tu nas najbardziej zainteresowało wykorzystanie alg do produkcji energii. Dla nas algi to taki zielony magazyn energii. Czyli biomasa, a raczej składniki, jakie są w tej biomasie zgromadzone. A my je wykorzystujemy, aby przygotować z nich różne rodzaje biopaliw.
Jakie biopaliwa można z nich przygotować?
prof. M H-P: To jest biodiesel, bioetanol, biometan, a także biowodór, czyli odpowiedniki znanych choćby na stacjach benzynowych paliw.
To znaczy, że my możemy liczyć na to, że teraz na tych stacjach benzynowych będziemy tankować algi?
Prof. M H-P: Chcielibyśmy, aby tak było. To jednak wymaga odpowiedniej infrastruktury. Przede wszystkim rozwoju tej technologii, czyli zwiększenia skali produkcji. Uważamy, że pierwsze będzie zastosowanie alg jako biokomponentu, a dopiero później zastępowanie w ten sposób paliw kopalnych.
Co jest potrzebne, aby powstało paliwo z alg?
Prof. Adam Koniuszy: Algi są jedynie magazynem energii, a tę energię do naszych instalacji dostarcza słońce, dzięki któremu one się namnażają. Algi to zielony magazyn energii. Szacunki mówią, że energia słoneczna dochodząca do Ziemi w ciągu tylko jednego dnia wystarczyłaby na pokrycie potrzeb energetycznych całego świata przez rok. Oczywiście jest to niemożliwe, bo nie mamy tylu instalacji fotowoltaicznych. Ale jeślibyśmy tę energię słoneczną przeznaczyli na hodowlę alg, to możemy ją dowolnie przechowywać w postaci biomasy alg w długim czasie i wykorzystywać, kiedy nam będzie potrzebna.
Czyli te algi mogą spełniać teraz rolę baterii?
prof. AK: Tak. Przecież w tej chwili mamy okresy nadprodukcji energii z OZE. I my nie wiemy, co mamy z tą energią robić. A algi są świetną na to odpowiedzią. Latem energię ze słońca możemy zużyć na produkcję alg, a zimą wykorzystywać biomasę powstałą z tych wyprodukowanych alg na produkcję energii elektrycznej lub ciepła.
To taka hybryda?
prof. M H-P: Dokładnie tak. Mamy już w naszym laboratorium przykład takiej instalacji hybrydowej. To połączenie fotobioreaktora z instalacją paneli fotowoltaicznych.
Czyli teoretycznie możliwe jest, że my w tej chwili, mając na dachu w domu fotowoltaikę, powinniśmy się zastanowić nad tym, gdzie wygospodarować miejsce w ogródku czy w garażu na produkcję alg, aby zimą nie mieć kłopotu z energią?
prof. AK: Jeżeli ktoś ma wystarczająco dużo miejsca (wiadomo, że nie zrobi tego w mieszkaniu w bloku, ale przy domku jednorodzinnym jest to możliwe), to dzięki przetestowanej przez nas instalacji możliwe jest połączenie tych dwóch światów, czyli świata biologii i techniki. W tej chwili w budownictwie energooszczędnym możliwe jest całkowite uniezależnienie się od energii z zewnątrz - dzięki wykorzystaniu energii z mikroalg z zapasów, które wyprodukujemy sobie latem.
To możemy stać się zupełnie niezależni w swoich domach od węgla, gazu, elektryczności. Co algi jeszcze potrafią?
prof. M H-P: Wiele. Na przykład doskonale radzą sobie ze ściekami. To jest kolejna zaleta alg, ponieważ one do wytworzenia biomasy potrzebują oprócz dwutlenku węgla i światła także składników pokarmowych i wody. W przypadku alg nie musi to być słodka woda, bo z nią na Ziemi jest problem, ale może to być woda słona, woda zasolona i mogą to być ścieki. One dodatkowo mogą być źródłem nie tylko wody do hodowli, ale też innych składników organicznych, których w oczyszczalniach chcemy się pozbyć.
Jak to?
prof. M H-P: Algi wykorzystują te składniki organiczne, które znajdują się w ściekach, do budowy swoich komórek. To też już przetestowaliśmy. Wykorzystaliśmy osady ściekowe pochodzące z komunalnej oczyszczalni konwencjonalnej. Przetestowaliśmy także ścieki pochodzące z akwakultury, czyli np. stawów. Algi po prostu wykorzystują to, co w tych ściekach się znajduje. A my mamy produkcję biomasy i jednocześnie oczyszczone środowisko.
To kolejna zaleta alg, która może każdego z nas uniezależnić od infrastruktury komunalnej.
prof. M H-P: Taka jest idea. To myśl, jaka nam przyświeca. Mamy w laboratorium prototyp małego domku, gdzie znajdują się instalacje hybrydowe, które mają to umożliwić. Chodzi nam także o to, aby w domku wykorzystywana była nie tylko energia z instalacji fotowoltaicznej, ale także z tego, co w takim budynku może powstawać, oczywiście z korzyścią dla użytkowników. Chcemy użytkownikom domku zapewnić i ciepłą wodę, i ciepło w domu, i dostęp do energii elektrycznej, czyli aby powstał taki dom, który może funkcjonować całkowicie niezależnie.
To wszystko powstaje u nas w Szczecinie?
prof. M H-P: (śmiech) To już w znacznej części u nas powstało. Jesteśmy na etapie tworzenia takiego domku, w którym już pewne elementy zastosowaliśmy. Przed nami jeszcze kilka kolejnych etapów, ale docelowo tak to właśnie ma wyglądać.
prof. AK: Kolejną gałęzią energetycznego wykorzystania mikroalg jest transport. Mikroalgi mogą być odpowiedzią na elektromobilność. My nie jesteśmy w stanie zasilić wszystkich pojazdów silnikami elektrycznymi. W transporcie osobowym to nam się może jeszcze udać, ale co z transportem towarowym? Po co wytwarzać jakieś wielkie systemy, ciężkie akumulatory, jeśli możemy biomasę algową przeznaczyć na produkcję biopaliw alternatywnych, które nie szkodzą środowisku.
Mamy już w swoim laboratorium stanowiska do testowania takiego paliwa z alg w silnikach spalinowych. Wkrótce więc może się okazać, że do miast będą mogły wjeżdżać samochody elektryczne i samochody zasilane biopaliwem z alg.
To będą raczej samochody algowe (śmiech)...
prof. MH-P: Może nie do końca należałoby się uśmiechać, bo rzeczywiście w USA powstał samochód, który się nazywał Algaeus i nawet w ten sposób opisany był na karoserii. Był też lot samolotu, który napędzany był paliwem z alg.
Czy to znaczy, że paliwo z alg może być dobrą alternatywą do wykorzystania podczas lotów w kosmos np. przez Elona Muska?
prof. M H-P: Nie wiem, czy jako paliwo do lotów w kosmos, ale rzeczywiście jest taki pomysł trochę innego wykorzystania. Jest problem na stacjach kosmicznych z produkcją dwutlenku węgla (produkuje się go dużo). I jest problem z produkcją żywności. I jest więc pomysł, aby ten dwutlenek węgla wykorzystać do produkcji biomasy z algi i tym samym jednocześnie mieć źródło białka, bo w algach może być czystego białka od 50 do 70 proc. A tego białka potrzebujemy do naszego funkcjonowania.
Tu od państwa dowiedziałam się już, że algi mogą posłużyć nam do produkcji biopaliw, do oczyszczania ścieków i stawów, do transportu ciężarowego, ba, nawet do lotów w kosmos. Czy jest coś jeszcze, gdzie możemy zastosować algi?
prof. M H-P: Do produkcji tlenu, a co ciekawe, ten wyprodukowany dzięki algom tlen jest traktowany jako produkt uboczny tej całej produkcji. Możemy też algi zastosować jako nawóz naturalny do uprawy żywności. Możemy je wykorzystywać w przemyśle farmaceutycznym, w przemyśle kosmetycznym, bo w biomasie z alg gromadzone są niesamowite barwniki i pigmenty. Można je wykorzystać do produkcji biotworzyw, takich bioplastików. W ogóle algi są niesamowite.
Skąd pomysł, aby w ogóle zająć się tematem alg?
prof. M H-P: Biopaliwa są już produkowane i wykorzystywane. Tylko to są biopaliwa pierwszej generacji.
Co to znaczy?
Prof. M H-P: Wszystkie paliwa, ze względu na substraty, które są wykorzystane do ich produkcji, zostały podzielone na tzw. generacje. My już od wielu lat produkujemy paliwa pierwszej generacji. Te surowce, które są wykorzystywane, są też składnikami pokarmowymi, mogą być wykorzystywane na pokarm czy paszę. I jest problem, bo powstała konkurencja - czy wykorzystywać te surowce na produkcję żywności, czy biopaliw. To ekonomiczny, ale też moralny problem. Taka konkurencja nie jest korzystna. Pojawił się więc pomysł, aby te biopaliwa zacząć wytwarzać z innych substratów. I tak powstała generacja druga, czyli biopaliwa powstające z roślin, które nie są składnikami żywności.
A algi należą do której generacji?
prof. M H-P: To trzecia generacja. Przypisana jest tylko algom. A że my tu na ZUT w Szczecinie zajmujemy się biopaliwami, więc w sposób naturalny skierowaliśmy swoje zainteresowania na te biopaliwa, które uznawane są za najbardziej zaawansowane. Do zainteresowania nimi skłoniły nas także przepisy, które mówią o tym, aby biopaliwa były na Ziemi coraz powszechniej wykorzystywane ze względu na środowisko. Pomyśleliśmy więc, dlaczego nie interesować się tymi biopaliwami, które są bardziej przyjazne środowisku? Połączyliśmy naszą wiedzę i zainteresowania naukowe. I udało się.
prof. AK: Obracamy się w świecie biologii, w świecie przyrody. Dostępność mikroalg na świecie w morzach i oceanach jest bardzo, bardzo duża.
prof. M H-P: Poza tym algi namnażają się niezwykle szybko i nie obowiązuje je żaden sezon wegetacyjny, mogą się rozmnażać przez okrągły rok. To jest kolejna ich zaleta.
Algi mają jakieś wady?
prof. AK: Na razie my ich nie widzimy (śmiech). Za to widzimy jeszcze jedną zaletę alg - estetyczną. Wszelkie elewacje budynków, na których znajdują się algi, są bardzo przyjazne dla oka.
