長(zhǎng)期以來，生物燃料專家一直在尋求一種更經(jīng)濟(jì)可行的方法，將藻類轉(zhuǎn)化為生物原油，為動(dòng)力車輛，船舶甚至是噴氣式飛機(jī)提供動(dòng)力。猶他大學(xué)的研究人員相信他們已經(jīng)找到了答案。他們開發(fā)了一種異?？焖俚姆椒ǎ褂脤ｉT設(shè)計(jì)的噴射混合器大量提供具有成本效益的藻類生物原油。

在池塘，湖泊和河流中生長(zhǎng)的微生物中包含脂質(zhì)，脂質(zhì)是含有油的脂肪酸分子，可以被提取以驅(qū)動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。提取時(shí)，脂質(zhì)稱為生物原油。這使得諸如微藻的生物體成為生物質(zhì)的有吸引力的形式，有機(jī)物質(zhì)可用作可持續(xù)的燃料來源。這些脂質(zhì)也存在于各種其他單細(xì)胞生物中，例如用于干酪加工的酵母。但是將藻類用于生物質(zhì)的問題一直是從含水植物中提取脂質(zhì)或生物原油所需的能量。在目前的方法中，將藻類轉(zhuǎn)化為生物原油需要更多的能量，而不是從它中回收的能量。

猶他大學(xué)化學(xué)工程師團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型噴射混合器，能夠以比舊提取方法更少的能量提取脂質(zhì)，這一重要發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在使這種形式的能源更接近成為一種可行的，具有成本效益的替代方案汽油。新的攪拌器也很快，可在幾秒鐘內(nèi)提取脂質(zhì)。

該團(tuán)隊(duì)的成果發(fā)表在一份新的同行評(píng)審期刊“ 化學(xué)工程科學(xué)X”上。文章“使用受限沖擊噴射混合器進(jìn)行藻類脂質(zhì)提取”可以在這里下載。

“這里的關(guān)鍵是試圖獲得能量平價(jià)。我們還沒有，但這是實(shí)現(xiàn)它的非常重要的一步，”該論文的共同作者Leonard Pease博士說。“我們已經(jīng)取消了一個(gè)重要的發(fā)展障礙，使藻類生物燃料生產(chǎn)更加高效和智能化。我們的方法使我們更加接近于創(chuàng)造比以往更多的生物燃料能源平價(jià)。”

目前，為了從藻類中提取富含油脂的脂質(zhì)，科學(xué)家們必須首先從藻類中提取水，留下生物質(zhì)的漿液或干粉。這是該過程中最耗能的部分。然后將該殘余物與溶劑混合，其中脂質(zhì)與生物質(zhì)分離。剩下的是一種前體，即生物原油，用于生產(chǎn)藻類生物燃料。然后將該燃料與柴油混合，為長(zhǎng)途卡車，拖拉機(jī)和其他大型柴油動(dòng)力機(jī)械提供動(dòng)力。但是因?yàn)樵谠撨^程開始時(shí)需要如此多的能量來從植物中提取水，所以將藻類轉(zhuǎn)化為生物燃料迄今為止還不是一種實(shí)用，有效或經(jīng)濟(jì)的方法。

“已經(jīng)有許多值得稱道的研究努力推進(jìn)藻類生物燃料，但還沒有產(chǎn)生能夠吸引商業(yè)開發(fā)的價(jià)格點(diǎn)。我們的設(shè)計(jì)可能會(huì)改變這個(gè)等式，并將藻類生物燃料重新發(fā)揮作用，”猶他大學(xué)化學(xué)工程助理教授說。 Swomitra“Bobby”Mohanty，論文的共同作者。其他合著者是前U化學(xué)工程博士生Yen-Hsun“Robert”Tseng和U化學(xué)工程副教授John McLennan。

該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了一種新的混合提取器，一種在藻類噴射器上噴射溶劑射流的反應(yīng)器，產(chǎn)生局部湍流，其中脂質(zhì)“跳躍”一小段距離進(jìn)入溶劑流。然后取出溶劑并且可以再循環(huán)以在該過程中再次使用。“我們的設(shè)計(jì)確保您不必花費(fèi)所有能量來干燥藻類，并且比競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)更快，”Mohanty指出。

Mohanty說，這項(xiàng)技術(shù)還可以應(yīng)用于藻類之外，包括各種微生物，如細(xì)菌，真菌或任何微生物衍生的油。

根據(jù)美國(guó)能源部的數(shù)據(jù)，2017年，美國(guó)一次能源使用總量中約有5%來自生物質(zhì)。其他形式的生物質(zhì)包括燃燒木材用于電力，乙醇由玉米和甘蔗等作物制成，以及垃圾中的食物和庭院垃圾轉(zhuǎn)化為沼氣。藻類的好處是它可以在池塘，水道或定制設(shè)計(jì)的生物反應(yīng)器中生長(zhǎng)，然后收獲以產(chǎn)生大量的燃料。如此大量生長(zhǎng)的藻類也可以通過減少空氣中的二氧化碳量來積極地影響大氣。

“這是改變游戲規(guī)則的，”皮斯談到他們?cè)谠孱愌芯糠矫娴墓ぷ鳌?ldquo;我們正在創(chuàng)造的突破性技術(shù)可以推動(dòng)藻類和其他細(xì)胞衍生生物燃料發(fā)展的革命。夢(mèng)想可能很快就會(huì)實(shí)現(xiàn)。”