Του Χαρίτου Αναστασίου,
Η ανάκτηση ενέργειας μέσα από τα απορρίμματα αποτελεί το επόμενο σκέλος των δεύτερης γενιάς. Το υψηλό οργανικό κλάσμα των αστικών λυμάτων, των αγροτικών αποβλήτων, αλλά και αυτών που προέρχονται από σφαγεία, ελαιουργία ή βιομηχανίες τροφίμων μπορεί μέσα από την αναερόβια του ζύμωση να προσφέρει σημαντικές ποσότητες βιοαερίου, μείγματος πλούσιου σε μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα. Ο περαιτέρω καθαρισμός του βιοαερίου μπορεί να οδηγήσει ακόμη και σε μία εναλλακτική του φυσικού αερίου, το ανανεώσιμο φυσικό αέριο, ικανό να διοχετευτεί στο κανονικό δίκτυο. Αντίστοιχα η αεριοποίηση των στερεών καυσίμων σε υψηλές θερμοκρασίες προσφέρει όπως προαναφέρθηκε το syngas, πηγή και ανανεώσιμου υδρογόνου για την βιομηχανία και τις μετακινήσεις, μετά τον καθαρισμό του. Τέλος τα χρησιμοποιημένα φυτικά έλαια συνεχίζουν να αποτελούν μία πρώτης τάξεως πηγή για βιοντήζελ. Η καλύτερη διαχείριση των αυξανόμενων όγκων απορριμμάτων που αφήνει ο άνθρωπος επιταχύνει την έρευνα στην ενεργειακή αξιοποίηση των τελικών τους υπολειμμάτων, με την κεντρική και βόρεια Ευρώπη να έχει τον κυρίαρχο και πάλι λόγο.
Παρόλα αυτά οι ποσότητες και των δεύτερης γενιάς δεν επαρκούν: τα απόβλητα είναι ικανά να προσφέρουν μικρό μόνο μέρος των τεράστιων ενεργειακών μας αναγκών και η ξυλώδης μάζα δεν είναι το ίδιο άφθονη παντού. Η επεξεργασία τους δε είναι δυσχερής και χαμηλών αποδόσεων. Εδώ έρχεται η τρίτη γενιά, που σταδιακά βγαίνει όλο και πιο έντονα από το ερευνητικό στάδιο. Την πρώτη ύλη πλέον αποτελούν τα μικροφύκη ή άλγες, μονοκύτταροι ή απλοί πολυκύτταροι μικροοργανισμοί του θαλάσσιου περιβάλλοντος. Ανταγωνιστικά τους πλεονεκτήματα η ικανότητα τους να παράγονται καθ’ όλη την διάρκεια του χρόνου, εξαιρετικά μεγάλες αποδόσεις σε έλαιο (12,000 λίτρα ανά εκτάριο), σχεδόν στο 25-50% της ξηρής τους μάζας, ικανότητα να μεγαλώνουν σε θαλασσινό ή υφάλμυρο νερό, δίχως απαίτηση σε εντομοκτόνα ή λιπάσματα. Αντίθετα με τις ενεργειακές καλλιέργειες που είναι υποκείμενες στον κύκλο των εποχών, απαιτούν σημαντικές εκτάσεις γης και ποσότητες νερού και είναι πολύ χαμηλότερων αποδόσεων (1,190 λίτρα ανά εκτάριο η ελαιοκράμβη). Ακόμη καλύτερα οι άλγες μπορούν να λειτουργήσουν σαν μικροοργανισμοί μονάδας βιολογικού καθαρισμού, λαμβάνοντας άνθρακα και θρεπτικές ουσίες (νιτρικά και φωσφορικά) από το ρυπασμένο νερό ώστε να αναπτυχθούν. Στο κομμάτι δε των εκπομπών έχουν την ικανότητα να απορροφούν τεράστιες ποσότητες διοξειδίου από την ατμόσφαιρα ως προς την μάζα τους, σε αναλογία 1.83 κιλά αερίου ανά κιλό βιομάζας, χάριν της εξαιρετικά μεγάλης τους φωτοσυνθετικής ικανότητας. Σε συνδυασμό με άλλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ηλιακή ή αιολική) οι άλγες έχουν ένα εξαιρετικό δυναμικό να λύσουν το ενεργειακό ζήτημα του πλανήτη. Όχι όμως δίχως τεχνικές δυσχέρειες.
Πρώτα από όλα η βιολογία και οι μεταβολικοί δρόμοι αυτών των μικροσκοπικών συστημάτων έχει πολλά μυστικά ακόμη για μας. Ο τρόπος έκφρασης των γονιδίων τους, οι μεταλλάξεις τους και οι αποδόσεις τους απαιτούν αρκετή έρευνα ακόμη. Μεγάλο ζήτημα είναι και ο τρόπος διάχυσης του ζωογόνου φωτός και του άνθρακα στις υδατικές τους καλλιέργειες. Άλλο ζήτημα η συλλογή των μικροφυκών από ένα τόσο αραιό διάλυμα όπου οι μικροοργανισμοί είναι σε πλήρη αιώρηση. Βασικότερο δε, ο αριθμός των καλλιεργειών τους ανά τον κόσμο είναι μικρός και ακόμη μικρότερος αυτός που ασχολείται με την παραγωγή βιοκαυσίμων από αυτά. Η μεγάλη τους μάζα αξιοποιείται για παραγωγή προϊόντων υψηλής προστιθέμενης αξίας, όπως ασταξανθίνης ή λιπαρών Ω-3 τα οποία και πωλούνται ως φαρμακευτικά πρόσθετα. Απουσιάζει δηλαδή μία αναλυτική τεχνικοοικονομική μελέτη ή έστω επαρκή στοιχεία πραγματικής βιομηχανικής παραγωγής βιοντήζελ, ενώ πρέπει να βρεθεί και η χρυσή τομή ανάμεσα στο ποσοστό των μικροφυκών που θα πηγαίνουν για καύσιμα και άλλα βασικά χημικά προϊόντα και αυτών που θα προσφέρουν υψηλής ποιότητας προϊόντα.
Η απλούστερη λύση παραγωγής είναι οι επιμήκεις λεκάνες, φθηνές και εύκολες στην διαχείριση τους με κύρια μειονεκτήματα την απώλεια αρκετού νερού λόγω εξάτμισης, την ευκολία επιμολύνσεων, τις χαμηλές συγκεντρώσεις και την μέτρια τροφοδοσία τους με αέριο διοξείδιο. Δεύτερη λύση οι αυλωτοί φωτοβιοαντιδραστήρες, μικρής διαμέτρου διαφανείς σωληνώσεις όπου οι μικροοργανισμοί μας αναπτύσσονται σε πολύ πιο ελεγχόμενες συνθήκες, με ικανοποιητική διάχυση διοξειδίου και σε αρκετά μεγαλύτερες αποδόσεις. Εδώ η κύρια απαίτηση είναι ο κατάλληλος τους προσανατολισμός ώστε να αξιοποιούν καλύτερα το φως του ήλιου, ενώ μεγάλο πρόβλημα είναι η δυσκολία καθαρισμού από αποθέσεις και ακαθαρσίες τόσων λεπτών σωλήνων που λειτουργούν συνεχώς. Υπάρχουν επίσης και άλλα είδη φωτοβιοαντιδραστήρων, το καθένα με τα δικά του ζητήματα και ευκολίες τα οποία όμως και δεν μπορούν να αναλυθούν εκτενέστερα εδώ. Σίγουρα το ζήτημα διάχυσης του φωτός είναι ένα ακανθώδες ζήτημα το οποίο συχνά λύνεται με συνδυασμό οπτικών ινών τεχνητού φωτός με το ηλιακό φως. Το μέλλον είναι πολλά υποσχόμενο. Πρόσφατα η NASA πρότεινε ένα σύστημα αποτελούμενο από πολλές κλειστές μεμβράνες σε σειρά στον ωκεανό. Οι ίδιες ήταν διαπερατές από αέριο διοξείδιο και σε αυτές θα ρίχνονταν ρυπασμένο νερό στην αρχή, αυτό θα τις διέσχιζε σταδιακά με τα μικροφύκη να τρέφονται από το ίδιο καθαρίζοντας το προτού αυτό βρεθεί καθαρό στην θάλασσα. Αποτελεί μία από τις προτάσεις για αμεσότερη αξιοποίηση των τεράστιων θαλάσσιων εκτάσεων που συνιστούν το 70% του πλανήτη.
Η βιομάζα των μικροφυκών μπορεί να προσφέρει πλήθος ενεργειακών μορφών. Μία πολύ ενδιαφέρουσα είναι η βιοφωτόλυση όπου ένα γενετικά τροποποιημένο κύτταρο καταφέρνει την αναερόβια μετατροπή μέρους των υδατανθράκων του σε υδρογόνο και οξυγόνο. Σε μία εποχή που η ζήτηση του υδρογόνου αυξάνει όχι μόνο για την βιομηχανία αλλά και για τις μεταφορές οι άλγες μπορούν να μειώσουν σημαντικά το κόστος παραγωγής του αειφόρου υδρογόνου, που δεν προέρχεται δηλαδή από ορυκτές πηγές. Όπως επίσης προαναφέρθηκε οι μεγάλες ποσότητες ελαίου της βιομάζας μπορούν να αξιοποιηθούν στην παραγωγή βιοντήζελ, με την κατάλληλη επεξεργασία η ελαιώδης μάζα είναι δυνατόν να διαχωριστεί από τα υπόλοιπα φυτικά κυτταρικά μέρη. Κυτταρικά μέρη απαρτιζόμενα από λιγνοκυτταρικές δομές και σάκχαρα, ικανά να προσφέρουν και ποσότητες βιοαιθανόλης. Η αναερόβια τέλος πέψη των υπολειμμάτων της οδηγεί σε έκλυση βιοαερίου, άλλα κατάλοιπα μπορούν να οδηγήσουν σε βιολογική πίσσα με ιδιότητες ανάλογες της ασφάλτου. Σε συνδυασμό με τις πολύτιμες ουσίες που μπορούν να απομακρυνθούν από αυτά, τα μικροφύκη είναι δυνατό με τον κατάλληλο σχεδιασμό να μετατραπούν σε μοναδικές πηγές πλούτου, μέσα από την αειφορία, για όποιον τα αξιοποιήσει καλύτερα.
Για να ολοκληρώσουμε όλο αυτό το ρεύμα βιομάζας προϋποθέτει τον κατάλληλο χώρο επεξεργασίας της. Εκεί έρχεται η ιδέα του βιοδιυλιστηρίου, ενός διυλιστηρίου ικανού να μετατρέπει με αειφόρες μεθόδους την ακατέργαστη και απίστευτα ετερογενής βιομάζα σε χρήσιμα καύσιμα, χημικά προϊόντα, φάρμακα ή τρόφιμα υψηλής προστιθέμενης αξίας, καθώς και σε θερμότητα ή ηλεκτρισμό. Όπου αξιοποιώντας μία μεγάλη πληθώρα διεργασιών από μηχανικές (άλεση, κοσκίνιση κλπ) και φυσικές (εκχύλιση, απόσταξη) μέχρι και χημικές, ενζυμικές ή κυτταρικές αερόβιες και αναερόβιες μεθόδους μετατροπής, θα είναι ικανό να αξιοποιήσει άψογα κάθε εισροή ασχέτως αν προέρχεται από το δάσος, το αγρόκτημα, την κτηνοτροφία, το σπίτι, την βιομηχανία ή την υδατοκαλλιέργεια. Όπου θα τα αξιοποιεί για την παραγωγή των πλέον ακριβών σκευασμάτων, των βασικότερων καυσίμων και θα μετατρέπει τα τελικά τους υπολείμματα σε θερμότητα και ρεύμα, όλα εναρμονισμένα σε μία ελεύθερη οικονομία της αγοράς, με περιβαλλοντικό πρόσημο. Ασχέτως αν στοχεύουν στην παραγωγή προϊόντων (product driven) ή ενέργειας (energy driven), καλλυντικών, πλαστικών ή καυσίμων, τα βιοδιυλιστήρια έχουν πολλά να προσφέρουν στο μέλλον. Από τοπικό επίπεδο ή επίπεδο γειτονιάς σε εθνικό και υπερεθνικό, έρχονται να σηματοδοτήσουν την μεγάλη επιστροφή του ανθρώπου στην βιολογική βάση. Μετά από ένα «σύντομο» διάλειμμα στους ρυπογόνους ορυκτούς πόρους, να γυρίσει με την τεχνολογική του εξέλιξη στην ξυλεία, τις ίνες και τα έλαια που επί χιλιετίες τον ζέσταιναν, έντυναν και συντηρούσαν…
