一個國際研究團隊設計了一種使用微藻生產氫和甲烷的新方法，顯著減少了碳足跡。

莫納什大學化學工程系、IITB-莫納什孟買研究院和印度理工學院化學工程系的研究人員使用反應性閃蒸 (RFV) 氣化技術利用微藻生產氫氣，從而產生更新、更清潔的形式活力。

研究結果表明，與甲烷氣體的蒸汽重整相比，在微藻上使用 RFV 制氫的溫室氣體排放量減少了 36%——這是目前制氫的最佳實踐。

通過將水力發電等額外的可再生能源過程與研究人員的制氫過程相結合，碳排放量可能會下降多達 87%。

發表在《清潔生產雜志》上的這項研究還表明，氫氣的普遍成本為每公斤 10 美元，并使用 RFV 生產天然氣，初始投資的回收期僅為 3.78 年，內部率為 22%返回。

Monash 領導的團隊是 RFV 氣化技術和分析領域的世界領先者。RFV 是一種氣化過程，它使用氧氣和蒸汽將生物質或基于化石燃料的碳材料轉化為氣體。

目前，微藻的生產不能滿足商業需求。然而，研究人員表示，用于能源應用的微藻種植也可以為農村社區提供額外的收入來源，有可能使他們自給自足。

“氫氣和甲烷只有從可再生資源中生產出來，才是燃料和綠色化學合成的清潔來源。目前，96% 的氫氣和所有甲烷都是使用不可再生資源生產的， ”莫納什大學副教授 Akshat Tanksale 和研究合著者說。

“作為原料的微藻具有很高的二氧化碳固定效率、生長速度、光合作用效率、在咸水中生長的能力——如河流和湖泊——以及在不適合農業的土地上種植的能力。

“水和可再生電力與微藻收集相結合可以降低成本并提高該過程制氫的可持續性。”

來自 IITB-Monash 孟買研究院化學工程系的 Yogendra Shastri 博士表示，對氣候變化的擔憂導致人們越來越多地推動更清潔的能源選擇，而微藻可能是生產可再生燃料的潛在候選者。

“氫氣被公認為清潔燃料，因為它在使用時不會導致溫室氣體排放。然而，氫氣的生產也需要是可持續的， ”沙斯特里博士說。

“由于脂質提取效率低（低于 20%）以及微藻收獲和干燥成本高，微藻生物柴油的生產受到限制。

“此外，由于收獲、干燥和脂質提取等昂貴的預處理，基于微藻的氫氣和甲烷生產尚未商業化；低碳轉化效率；和焦油堆積。”

研究人員使用蒸汽作為氣化劑，在 550-650 °C 的溫度范圍內對微藻進行了 RFV。這意味著不需要對微藻進行脫水或干燥，并顯著降低了能耗。

使用位于印度的 JSW Steel（本研究的資助機構）作為其用于微藻培養的 CO 2來源的案例研究，研究小組估計每小時將有不到 12,800 公斤的微藻用于制氫，速度為1240公斤/小時。

雖然開發基礎設施以培育微藻然后將其提煉成氫氣和甲烷的成本很高，但長期的總體投資回報可以使氫氣和甲烷成為具有成本效益和環保的燃料來源。

“假設壓縮到 700 bar 壓力的氫氣市場價格為 10 美元/公斤，氫氣生產的投資回收期為 3.78 年，投資回報率接近 25%。此外，生命周期氣候變化的影響是每生產一公斤氫氣就會產生 7.56 公斤二氧化碳，”孟買 IITB-Monash 研究院的研究生 Pratik Gholkar 博士說。

“在我們尋求減少化石燃料的使用并大幅減少碳排放量的過程中，對世界可用的資源和技術進行了令人興奮的研究。”

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