Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разработали инновационную технологию, которая решает сразу две важные задачи: утилизирует углекислый газ из промышленных выбросов и одновременно производит экологически чистое топливо — биоводород. Результаты этого исследования были опубликованы в научном издании International Journal of Hydrogen Energy.
Предложенная технология основана на использовании микроводорослей. Промышленные газы, содержащие CO2, пропускаются через специальный водоем, который авторы назвали “биопруд”. В этом пруду микроводоросли поглощают углекислый газ в процессе своей жизнедеятельности. Образовавшаяся биомасса микроводорослей далее используется для получения биоводорода с помощью метода темной ферментации.
Будущее устойчивой энергетики — не в борьбе с природой, а в сотрудничестве с ней. Микроводоросли — это крошечные союзники, способные преобразовать промышленные отходы в чистую энергию. В этой работе мы показали, что на стыке биотехнологий и экологии рождаются решения, которые действительно могут изменить мир.
— Наталья Политаева, профессор Высшей школы гидротехнического и энергетического строительства СПбПУ
Получаемый таким способом биоводород обладает широким спектром применения. Его можно использовать как топливо для различных энергетических нужд, например, для производства электроэнергии и тепла непосредственно на промышленных предприятиях. Также биоводород может применяться в водородных топливных элементах и служить в качестве биотоплива для транспортных средств.
По мнению исследователей СПбПУ, их разработка представляет особый интерес для крупных источников углекислого газа, таких как угольные электростанции.
Инженер учебной лаборатории инженерной экологии и мониторинга СПбПУ Ксения Вельможина привела пример: угольная электростанция мощностью 500 мегаватт ежедневно выбрасывает 11 400 тонн углекислого газа. Интеграция предложенной схемы не только позволит существенно сократить объемы выбросов и, соответственно, уменьшить штрафы за загрязнение, но и превратить эти “отходы” в ценный энергетический ресурс.
Согласно расчетам, внедрение такой системы способно повысить общую энергоэффективность предприятий на 20–30 процентов. Метод универсален и может быть успешно применен в любой стране, сталкивающейся с проблемой больших объемов промышленных выбросов.
Ключевое преимущество разработанной технологии заключается в ее комплексности. Она уникальным образом объединяет три основных процесса: эффективное улавливание углекислого газа, переработку полученной биомассы и генерацию биоводорода. Такая интеграция обеспечивает высокую степень устойчивости и создает практически замкнутый цикл производства.
На текущем этапе основной задачей ученых является проведение пилотных испытаний технологии на реальном промышленном объекте. Также предстоит работа по адаптации метода к различным климатическим условиям. В перспективе команда планирует расширить возможности системы, добавив функции очистки сточных вод и получения других ценных биопродуктов с высокой добавленной стоимостью.
Дмитрий Верхов