В ближайшие пять лет производство бурбона — кукурузного виски — в Кентукки, если верить прогнозам, удвоится. В то же время, поголовье крупного рогатого скота в штате достигло минимального уровня с 1951 года. Эти два факта могут способствовать превращению заводов по производству виски в новый источник биотоплива.

Источник изображения: research.uky.edu

После перегонки бурбона у производителей остаются отходы — вещество, которое называется барда. Оно состоит из зёрен, мёртвых дрожжевых клеток и продуктов ферментации. Это материал с высоким содержанием белка, который часто используется в качестве корма для крупного рогатого и другого скота. В 2020 году только в Кентукки было произведено 481,5 млн литров виски, и на каждую единицу объёма напитка приходится десять единиц барды.

Применение этого материала в качестве корма для животных помогает сократить отходы от процесса дистилляции, но его транспортировке сопутствует значительный углеродный след. Иногда барду подвергают дополнительной обработке, удаляя из жидкости твёрдые частицы — транспортировка этого сиропа меньше вредит экологии, но данный процесс является энергоёмким, и небольшие предприятия, на которые приходятся 60 % производства в Кентукки, не имеют возможности осуществлять его. А с учётом того, что поголовье крупного рогатого скота в штате сократилось до минимального с 1951 года значения, использование барды в качестве корма становится всё менее жизнеспособным вариантом утилизации.

В поисках более эффективного решения исследователи из Института кентуккийских спиртных напитков им. Джеймса Бима (Великобритания) изучили возможность превращать этот материал в природный газ — метан. Бурбонная барда включает отходы зерновых культур, в том числе кукурузы, ячменя, ржи и пшеницы, и учёные провели ряд экспериментов, чтобы понять, как различные комбинации этих зёрен реагируют при их скармливании анаэробным бактериям. Как выяснилось, вещество с высоким содержанием кукурузы даёт самый высокий выход метана.

Когда метан выходит в атмосферу в чистом виде, он действует как парниковый газ, выступая источником глобального потепления. Но при сгорании он оказывается чище угля, то есть представляет собой довольно чистое топливо. Другими словами, барду можно превращать в газ, пригодный для использования на ликёро-водочном производстве, для заправки грузовиков, отопления домов и выработки электроэнергии. Учёные предлагают выстроить циклическую систему по превращению отходов в топливо — благодаря этому Кентукки может стать лидером не только в производстве бурбона, но и в области возобновляемой энергии.

Технологии, разработанные для использования в космосе и на других планетах, вполне могут найти применение и на Земле. Стартап General Galactic, изначально планировавший предложить SpaceX реакторы для использования на Марсе, способные преобразовывать углекислый газ в метан, теперь собирается с их помощью выпускать замену природному газу, добываемому из месторождений на Земле.

Источник изображения: CheapStockImage_com/Pixabay

Стартап General Galactic, вышедший из скрытого режима в апреле этого года, был создан выходцем из SpaceX Халеном Мэттисоном (Halen Mattison) и Люком Нейзом (Luke Neise), который ранее работал в Vanderbilt Aerospace Design Laboratory и Varda Space Industries.

General Galactic создал пилотную систему, способную производить 2000 литров метана в день. Технический директор General Galactic Люк Нейз рассказал ресурсу TechCrunch, что производительность установки будет расти благодаря замене используемых готовых компонентов на детали собственной разработки.

В коммерческих масштабах реакторы компании будут собираться с применением методов массового производства, что отличается от способов строительства большинства нефтехимических и энергетических предприятий, где используются индивидуальные проекты.

При этом Мэттисон, возглавляющий General Galactic, отметил, что компания не стремится вытеснить природный газ из энергетики. Она будет предлагать метан компаниям, использующим его в качестве ингредиента или для обеспечения питания процессов, например, в химическом или пластмассовом производстве. Он также сообщил, что General Galactic работает над разработкой производства других углеводородов, которые могут использоваться, например, в качестве реактивного топлива.

Первые модули для производства метана будут собраны в 2025 году. Для этого стартап недавно привлёк $8 млн в рамках посевного раунда, совместно проведённого Harpoon Ventures и Refactor Capital при участии BoxGroup, Climate Capital, Impact First, Pathbreaker, Plug and Play и Seraphim. Эти модули можно будет подключать к существующей инфраструктуре, что позволит ускорить внедрение технологии по сравнению с развертыванием других видов топлива, таких как водород.

Google объявила о партнёрстве с некоммерческим Фондом защиты окружающей среды (EDF) для составления карт нефтегазовой инфраструктуры и источников выбросов метана. В марте EDF планирует запустить свой спутник MthanSAT, который будет отслеживать выбросы метана, обладающего более сильным парниковым эффектом, чем углекислый газ. Google применит ИИ для идентификации объектов нефтегазовой инфраструктуры и создания глобальной карты источников загрязнения.

Источник изображений: Google

«Инфраструктура быстро меняется, и поддержание такой карты в актуальном состоянии требует постоянного ввода данных. Но это именно та область, где мы накопили большой опыт, — считает руководитель группы Google Geo Sustainability Яэль Магуайр (Yael Maguire). — Эта информация невероятно ценна для энергетических компаний, исследователей и государственного сектора, поскольку позволяют прогнозировать и снижать выбросы метана».

В то время как многие правительственные организации и частные компании в борьбе с изменением климата сосредоточены на углекислом газе, образующемся в результате сжигания ископаемого топлива, на сегодняшний день именно выбросы метана внесли почти 30 % вклада в глобальное потепление на планете. Метан является основным компонентом так называемого природного газа и регулярно просачивается по всей длине цепочек его поставки от скважин до трубопроводов и газовых приборов. Свалки и животноводство также являются крупными источниками загрязнения метаном.

В первые 20 лет после попадания в атмосферу парниковый эффект от метана проявляется в 80 раз сильнее, чем от CO₂. К счастью, продолжительность нахождения метана в атмосфере гораздо меньше, чем у углекислого газа, действие которого растягивается на сотни лет. Учёные полагают, что предотвращение загрязнения метаном может оказать ощутимое и, что самое важное, немедленное влияние на стабилизацию климата. «Время имеет значение. Если мы действительно быстро и резко сократим выбросы метана, мы сможем значительно снизить темпы потепления в ближайшие десятилетия», — заявил главный научный сотрудник EDF Стивен Гамбург (Steven Hamburg).

Исследования EDF и других групп показали, что многие страны, включая США, значительно занижают количество утечек метана из нефтегазовой инфраструктуры. В качестве решения EDF запустила инициативу MthanSAT, которая получила поддержку множества известных спонсоров. В частности, EDF сотрудничает с Космическим агентством Новой Зеландии, что делает MthanSAT первой космической миссией страны, финансируемой государством. В 2020 году «Фонд Земли» Джеффа Безоса (Jeff Bezos) выделил EDF $100 млн на поддержку программы MthanSAT.

Запуск спутника миссии MthanSAT планируется произвести при помощи ракеты SpaceX Falcon 9 в следующем месяце. Совершая 15 витков вокруг Земли в сутки, спутник будет измерять уровни выброса метана в крупнейших нефтегазодобывающих регионах мира. Алгоритмы на базе Google Cloud позволят EDF отслеживать общий объём выбросов. В этой миссии EDF сотрудничает с «Центром астрофизики» — совместным проектом Гарварда и Смитсоновского института.

Уже в этом году первые данные, собранные MthanSAT, станут доступны исследователям и политикам через веб-сайт MthanSAT и Google Earth Engine, облачную платформу геопространственных данных компании. «К концу 2025 года у нас должна быть очень чёткая картина в глобальном масштабе по всем основным нефтегазовым бассейнам мира», — говорит Гамбург.

Google уже оказывала содействие EDF в прошлом: в 2013 году компания разместила датчики для определения утечек метана на своих автомобилях Street View. Теперь Google приступает к созданию одной из самых подробных карт мировой нефтегазовой инфраструктуры и источников загрязнения метаном. ИИ обучен обнаруживать площадки скважин, насосные станции, резервуары для хранения и другую инфраструктуру ископаемого топлива. Эти данные помогут идентифицировать источники загрязнения и затем принять меры по снижению утечек. На сегодняшний день в США на утечки уходит примерно 1 процент годовой добычи газа, что составляет 6,5 миллионов тонн метана в год.

­К сожалению, устранения этих утечек недостаточно для достижения глобальных климатических целей. По мнению радикальных экологов, только переход на чистую энергию может остановить изменение климата. Идя навстречу их требованиям, Google пообещала прекратить создание специальных инструментов ИИ для увеличения добычи нефти и газа. Однако защитники окружающей среды не удовлетворены и требуют от Google разорвать все существующие контракты с компаниями, работающими на ископаемом топливе.