Получение энергии из растении

Большинство опытов по выращиванию водорослей и других растений проводилось с целью получения из них пищевых продуктов. Водоросли хорошо себя зарекомендовали в этом качестве. По относительному содержанию белков, жиров и витаминов водоросли превосходят почти все другие растительные продукты. Возможно, вследствие малых размеров и водной природы водоросли гораздо легче усваиваются в организме животных, чем ткани высших растений. Было установлено, что высушенные водоросли по питательным свойствам приближаются к дрожжам и некоторым богатым белками продуктам животного происхождения, таким, как сливки и яйца. Вот почему водоросли исследуются как потенциально возможные новые источники белков, недостаток которых все острее ощущается на земном шаре. Однако здесь водоросли интересуют нас как потенциальные источники энергии, и по этим показателям они оказываются несколько предпочтительнее высших растений.

Один из недостатков использования водорослей состоит в том, что их приходится выделять из слабой водной суспензии, а на это требуется энергия. Даже выделенные из водной среды организмы на 75% состоят из воды, поэтому для хранения и транспортировки их необходимо высушивать. И снова нужна энергия; даже при сушке на солнце потребляется энергия потенциального источника. Высушенные водоросли представляют собой кусочки материала диаметром около 1 мкм каждый. В прошлом к сжиганию такого мелкого порошка не предъявляли каких-то особых требований - казалось, что этот процесс не представляет значительной технической трудности. Но для подачи подобного топлива в топку парового котла, в газовую турбину или тепловую машину необходимо приготовить смесь порошка с воздухом.

Вместо сушки иногда осуществляют разложение водорослей в закрытых камерах без доступа кислорода под воздействием другого вида бактерий. Такие бактерии, живущие в бескислородной атмосфере, называются анаэробными. Подобный метод широко применяется при обработке сточных вод, и его технология достаточно хорошо отработана. Массу, состоящую из частично обработанных сточных вод и водорослей, помещают в закрытые емкости, где органические вещества почти полностью разлагаются, образуя богатый нитратами и фосфатами водный раствор (используемый для удобрения) и горючий газ. Этот газ более чем на 60% состоит из метана CH₄, простейшего члена парафинового ряда. Хотя точка кипения его значительно ниже, чем у родственного ему пропана C₃H₈ (последний широко используется в качестве топлива), его можно сжижать, хранить и легко транспортировать. Один из возможных вариантов устройства для производства энергии на основе рассмотренной методики схематически показан на рис. 81.

Рис. 81. Энергетическая установка с использованием микробиологической системы

Подобное получение метана считается наиболее простым и дешевым методом использования водорослей в качестве топлива. Возможен и другой процесс - преобразование углеводов в спирт с помощью дрожжей; он описывается уравнением Гей-Люссака:

Названные способы применимы и для более высокоорганизованных растений. Однако к. п. д. преобразования солнечной энергии, например в электрическую, через промежуточную стадию получения растительного вещества оказывается очень низким по сравнению с к. п. д. других методов преобразования энергии, рассмотренных в предыдущих главах. Как при выращивании водорослей в резервуарах, так и при возделывании плантаций более высокоорганизованных растений ежедневное количество полученной энергии не превысит 70 ^Вт/_м². В следующей, последней главе нашей книги мы обсудим вопрос о месте, которое может занять каждая из рассмотренных энергетических систем в общем энергобалансе земного шара с учетом потребностей в новых источниках энергии.