На шельфе 
В условиях глобального стремления к декарбонизации мировая энергетика активно ищет устойчивые альтернативы традиционному ископаемому топливу. Биотопливо долгое время рассматривалось как краеугольный камень этого перехода, особенно для таких «тяжелых» секторов, как авиация и морской транспорт. Однако, согласно недавнему отчету GlobalData «Next-Generation Fuels: Market Outlook, Trends and Opportunities», этот сектор сталкивается с надвигающейся проблемой: сложные цепочки поставок и ограниченность доступности отработанных липидов, которые исторически служили основным сырьем, создают серьезное узкое место, грозящее сдерживать дальнейший рост.
За последние годы наблюдался стремительный рост производства альтернативных видов топлива, таких как устойчивое авиационное топливо (SAF) и возобновляемое дизельное топливо. По прогнозам GlobalData, среднегодовой темп роста этих видов топлива между 2025 и 2030 годами составит 16%, при этом к 2030 году мировые мощности удвоятся. Этот бурный рост во многом обеспечивался за счет отработанных липидов — главным образом, животных жиров и использованного кулинарного масла (UCO).
Популярность отработанных липидов неслучайна, что подтверждает энергетический аналитик GlobalData Кларисса Брамбилла. По ее словам, «животные жиры и UCO стали предпочтительным сырьем, поскольку они хорошо известны, доступны и поддерживаются надежными сетями сбора, созданными для производства биодизеля и возобновляемого дизельного топлива». С технической точки зрения, эти вещества содержат высокую долю легко конвертируемых липидов, что упрощает переработку и снижает капиталоемкость по сравнению с лигноцеллюлозными или другими отходами. Государственная политика также активно стимулировала использование отработанных липидов, стремясь поддержать развивающийся сектор и избежать дискуссий типа «еда против топлива», характерных для биотоплива на основе сельскохозяйственных культур. Вместо угрозы продовольственной безопасности отработанные липиды соответствуют принципам циркулярной экономики, что привело к появлению таких механизмов, как система двойного учета EU RED III и калифорнийский стандарт низкоуглеродного топлива.
Однако, несмотря на текущую популярность, отработанные липиды имеют конечное предложение. Международное энергетическое агентство не ожидает, что поставки кулинарного масла когда-либо превысят 20 миллионов тонн в год. Эта ограниченность ставит под угрозу дальнейшее масштабирование биотопливной отрасли. В отсутствие альтернативного сырья дефицит отработанных липидов может затормозить рост всего сектора.
В поиске решения этого узкого места, критически важного для поддержки развития альтернативных видов топлива, Кларисса Брамбилла указывает на микроводоросли как на «наиболее многообещающий вариант». Микроводоросли — это микроскопические одноклеточные фотосинтезирующие организмы, способные существовать индивидуально или в колониях. Их основное преимущество как биотопливного сырья заключается в возможности культивирования в контролируемых прудах или фотобиореакторах на непригодных для сельского хозяйства землях. Это обеспечивает эффективное использование земельных ресурсов, превосходящее другие виды биомассы, такие как непищевые масла или лесные остатки, которые требуют значительных площадей и конкурируют с сельскохозяйственным производством.
В отличие от других видов биомассы, таких как пальмовое, соевое или растительное масло, которые вызывают критику из-за негативного влияния на продовольственную безопасность и доступность воды, биорефайнерии микроводорослей не конкурируют с пищевыми рынками, что делает их устойчивое масштабирование вполне возможным. В отличие от отработанных липидов, водоросли не ограничены продовольственными системами, доступностью земли или фрагментированными цепочками поставок. Вместо этого они представляют собой «обильное, более равномерно распределенное и масштабируемое» решение для биотопливного сырья.
Биорефайнерии микроводорослей могут быть удобно расположены вблизи производств для оптимизации цепочек поставок и снижения транспортных расходов. К примеру, в испанской Чиклане проект All-gas, финансируемый ЕС, использует муниципальные сточные воды для выращивания культур микроводорослей. Сточные воды, остаточная биомасса и углекислый газ используются в качестве входных ресурсов, обеспечивая полный производственный цикл от водорослей до биотоплива. Этот проект демонстрирует устойчивое крупномасштабное производство биотоплива, которое может быть размещено рядом с промышленными или городскими центрами. Другой пример — проект FUELGAE, нацеленный на производство передовых видов биотоплива для транспортных секторов с высоким уровнем выбросов. При поддержке ЕС в размере 5 миллионов евро проект пилотирует интегрированное культивирование водорослей на сталелитейном заводе в Румынии и на предприятии по производству 2G этанола в Испании.
Хотя эти проекты подтверждают техническую осуществимость использования водорослей в качестве сырья, высокие производственные затраты, обусловленные инфраструктурой культивирования, энергоемкими процессами сбора урожая и переработки, продолжают создавать препятствия. Это подчеркивает важность постоянной государственной поддержки и инвестиций в исследования и разработки. Технология все еще находится на стадии исследований, разработок и пилотных проектов. По мнению Клариссы Брамбиллы, «значительное масштабирование топлива на основе водорослей маловероятно до начала-середины 2030-х годов, и более реалистично — к 2035–2040 годам, когда ожидается улучшение производственных затрат и эффективности преобразования».
Сегодня наибольшее препятствие для масштабирования заключается в высоких затратах, связанных с культивированием, сбором и переработкой микроводорослей. Инвесторам необходимо преодолеть операционные расходы, включая разработку и установку специализированной инфраструктуры, а также затраты на энергоемкие методы сбора и сушки, такие как центрифугирование, фильтрация и флокуляция. Оптимизация культивирования требует строго контролируемых условий, включая адекватное освещение, подачу углекислого газа и поддержание температуры в диапазоне от 15°C до 30°C — все это энергоемкие и, следовательно, дорогостоящие факторы. Пока инновации работают над снижением этих затрат, использование микроводорослей для устранения дефицита сырья для биотоплива остается среднесрочной и долгосрочной перспективой. До 2030 года отработанные масла и животные жиры будут оставаться основным сырьем для биогазового сектора, поддерживая производство возобновляемого дизельного топлива и устойчивого авиационного топлива. Тем не менее, в долгосрочной перспективе, как заключает Брамбилла, «микроводоросли, с их масштабируемостью, поглощением CO2 и высокой урожайностью, представляют собой самого сильного кандидата на роль сырья завтрашнего дня, при этом твердые бытовые отходы и лигноцеллюлозная биомасса играют дополняющие роли».
