PNNL的水热液化显示出将有毒藻类转化为生物原油的潜力

作为美国陆军工程兵研究与发展中心(ERDC)牵头的一个为期三年的项目的一部分,该计划旨在缓解有毒藻类大量繁殖的增长,太平洋西北国家实验室(PNNL)正在研究这些藻类作为生物原油燃料和肥料的可行来源。

ERDC项目开展一年后,该团队展示了一种三步走的方法,可以 “净化 “水质,去除水中的藻类和夹带的营养物质,如氮和磷,并将藻类转化为潜在的能源。

该项目名为有害藻类繁殖拦截、处理和转化系统(HABITATS)。其目标是清除大面积水体中的蓝绿藻,同时回收能量和营养物质,如氮和磷–这种方法可以减轻有害藻类大量繁殖的近期影响,并有助于减少未来的大量繁殖。

为了实现这一目标,HABITATS团队部署了一个三阶段的过程:拦截、处理和转化。

  • 第一阶段–拦截–使用撇水装置和吊杆从自然水体表面收集藻类,将藻类引导到收集点。
  • 处理阶段,利用项目合作伙伴AECOM开发的溶解气浮(DAF)技术将藻类从水中分离出来。然后,新净化的水被还原到环境中,同时藻类被进一步浓缩,以最大限度地发挥能量和营养物质回收的潜力。
  • 最后一个阶段是利用PNNL开发的水热液化(HTL)工艺,将浓缩后的藻类生物质转化为生物原油。HTL利用热量和压力(250–380°C和5–28 MPa)将各种原料转化为生物原油。
PNNL的水热液化显示出将有毒藻类转化为生物原油的潜力
通过HTL进行藻类生物精炼的概念。来自 Tian et al. (2017) in the book Algal Biofuels.

2019年,ERDC对HABITATS的三个阶段进行了基线试点研究。地点–佛罗里达州奥基乔比湖–是一个占地约740平方英里的浅水湖,每年都会形成大规模的水花,并且在过去十年中严重程度有所增加。

在试点中,研究团队发现DAF持续地去除水中95%左右的藻类,并极大地浓缩了藻类,使磷、氮和有机碳浓度分别降低了95%、65%和50%以上。换句话说,在去除藻类和相关的磷等营养物质后,回到湖中的水就干净多了。

然后,产生的藻浆被运送到PNNL,使用HTL进行处理,以确定是否可以生产生物原油。HTL模拟了地球制造原油的地质条件,利用高压和高温在几分钟内实现了通常需要数百万年才能实现的目标。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

在HABITATS的第二年,该团队对试点期间确定的藻类浓缩工艺进行了调整,并将进行进一步的测试以完善该工艺。PNNL将应用其催化升级方面的专业知识,以利用HTL生物原油制造柴油系列可再生燃料混合原料。

这项研究是由美国陆军工程兵团赞助的“水生滋生物种研究计划”进行的。

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