环境科学家希望从湖泊中提取碳中性“生物燃料”

从湖泊中提取甲烷

储存湖泊可能适用于提取甲烷以供能量产生。(Garichti水库在Glarus的州。照片:W *** / Flickr | CC By-NC 2.0)

湖泊可能适合提取甲烷用于能源生产。

湖泊储存了大量的甲烷。在一项新的研究中,巴塞尔大学的环境科学家提供了如何提取和用作甲醇形式的能源的建议。

关于目前的气候危机通常侧重于二氧化碳(CO2)。温室气体甲烷不太众所周知,但虽然大气中有很大罕见,但其全球变暖潜力为80至100倍,每单位更高。

人类活动造成的甲烷有一半以上来自石油生产和农业化肥。但是这种气体也是由微生物对生物质的自然分解产生的,比如在湖泊中。巴塞尔大学环境科学系博士后Maciej Bartosiewicz和生物地球化学研究小组负责人Moritz Lehmann教授在他们最近发表的论文中说,yabovip2021概述利用湖泊和其他淡水水体的甲烷进行可持续能源生产的潜力和理论可能性。

来自湖泊和水库的甲烷占全球天然甲烷排放的约20%。“理论上,理论上是足以满足世界的能源需求,”巴特奥韦斯说。湖泊不断吸收有限公司2通过浮游植物的生长来从大气层中。微生物在处理生物质时将通过光合作用固定的碳转化为甲烷。这样,在燃烧过程中,在甲烷中结合的碳仍然在自然循环内。化石燃料可部分取代“天然”可再生甲烷。甲烷气体已经在燃气发电厂燃烧,用于电力生产,用作液体甲醇形式的燃料。

瑞士湖泊是巨大的能源储备

文章中描述的想法并不是全新的:自2016年以来,卢旺达和民主共和国之间的Kivu湖中的甲烷已从260米的深度中提取,清洁,并通过发电机直接用于能源供应。“甲烷在那里的湖床上大量的高浓度发生,”Bartosiewicz解释道。“甲烷浓度比普通湖泊高约100倍。”从常规湖泊中提取甲烷的低浓度在几年前似乎过于技术上困难。但由聚合物材料制成的新型微孔膜现在允许气体更有效地与水分离。

从湖底提取甲烷

一项技术实施的概念设计:一个配备了高性能膜的移动设备自动搜索湖底的最高甲烷浓度。经过处理的气体通过软管输送到岸上的收集站,在那里被加工成用于能源生产的甲醇。资料来源:巴塞尔大学

研究人员在这方面进行了第一具体建议:使用疏水性气液膜接触器(GLMC),可以将甲烷的气体混合物与水分离,甲烷浓缩。沸石矿物特别适用于富集,因为疏水性结晶物质可以吸附和释放气体。

Bartosiewicz说:“实际上,瑞士就是为从湖泊中提取甲烷而生的。”原因是该国拥有大量的储气库:“我们最近了解到,这些储气库还会产生大量甲烷,并将其排放到大气中。”此外,苏黎世联邦理工学院多相催化的主席也参与了这项研究,在使用沸石的吸附过程中拥有广泛的专业知识。

对生态系统的潜在积极影响

Bartosiewicz说:“有了我们的想法,我们希望就这种技术的潜力、可行性和风险展开广泛的讨论。”“到目前为止,还没有研究解决甲烷去除对湖泊生态系统功能的影响,但根据我们目前的了解,还不能预见立即产生的负面影响。”然而,去除多余的碳甚至可以帮助抑制浮游植物大量繁殖,减少湖泊的天然温室气体排放。Bartosiewicz说,在这个最初的理论想法付诸实践之前,还需要做更多的工作。但他确信:“这一概念有一天会为实现我们的气候目标做出重要贡献。”

参考文献:Maciej Bartosiewicz、Przemyslaw Rzepka和Moritz F. Lehmann合著的《利用淡水获取甲烷和能源》,2021年3月5日,环境科学与技术
DOI:10.1021 / ACS.EST.0C06210

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