Доктор Хартмут Михель получил Нобелевскую премию по химии в 1988 году за работы по фотосинтезу. В настоящее время немецкий ученый возглавляет отдел молекулярной биологии мембран клеток Института биофизики Макса Планка. Справедливости ради стоит сказать, что Михель не только один из самых умных людей в мире, но и ведущий эксперт в области механизма превращения солнечного света в энергию внутри растений. Именно поэтому к мнению ученого по вопросам биотоплива нужно прислушаться. Так что же Хартмут Михель думает об экологичной замене бензину?

Цифры не сходятся. В ходе интервью изданию Wiley ученый оценивал физические ограничения, возникающие на каждом этапе рассматриваемого процесса. Затем Михель суммировал все факторы, чтобы понять, что мы имеем на выходе. Вот выдержки из статьи, где приводятся его рассуждения:
 

1. Насколько эффективным является фотосинтез?

Пигменты фотосинтетического аппарата растений могут поглощать и использовать только 47% (в отношении энергии) солнечного света. Зеленый свет, УФ- и ИК-излучения не используются. [...] Фотосинтез является наиболее эффективным при низкой интенсивности света. От максимально интенсивного солнечного света насыщение достигается при уровне преобразования энергии в 20%, при этом 80% света не используется [...] В результате ограничений, описанных выше, 4.5% рассматривается как верхний предел для C3-растений (прим. растения, в которых первым продуктом фотосинтеза является трехуглеродная фосфоглицериновая кислота). Однако, в действительности, наблюдается уровень лишь около 1% даже для быстрорастущих деревьев, таких как тополь.

Таким образом, изначально растения преобразовывают лишь около 1% солнечной энергии в энергию химическую. 99% энергии остается не у дел - не очень хороший старт.

2. Насколько эффективно мы можем превращать биомассу в биотопливо?

Когда известен уровень получаемого с гектара сельхозугодий биотоплива, можно легко подсчитать, сколько энергии солнечного света в нем сохранятся. Для немецкого "биодизеля", который создается на основе рапса, показатель меньше 0,1%. При производстве биоэтанола уровень менее 0,2%. Для биогаза он составляет около 0,3%.

Однако при получении этих цифр аналитики не принимали во внимание, что более 50% энергии в эквиваленте выходного объема биотоплива должно было быть потрачено на получение биомассы (для производства удобрений и пестицидов, для вспашки полей и транспортировки), а также на химические преобразования. Идущую на эти цели энергию обычно получают из ископаемых видов топлива.

Следовательно, в биотопливо попадает лишь незначительная доля солнечной энергии, но большая часть конечного продукта производится при помощи ископаемого топлива. Это означает, что сокращение выбросов углекислого газа являются минимальными, а иногда их может даже и не быть вовсе. При этом для производства биомассы мы должны использовать большое количество пахотных земель и пускать на эти цели продовольственные товары, что приводит к увеличению их цен.

3. Можем ли мы улучшить процесс?

Доктор Михель также рассмотрел возможности повышения эффективности фотосинтеза. Возможно множество вариантов (например, использование растений, которые поглощают свет в более широком спектре), но коренным образом мы ничего не изменим. Ученый полагает, что будущее нашего индивидуального транспорта за электродвигателями.

Улучшение фотосинтеза возможно и является верным шагом на пути к обеспечению продовольственной безопасности, но этот факт не может изменить превосходство комбинации фотоэлектрических элементов / аккумуляторных батарей / электрических двигателей. [...] Из-за низкой эффективности фотосинтеза и конкуренции между производителями биотоплива и поставщиками продуктов питания мы не должны двигаться в этом направлении. Рост популярности биотоплива, несомненно, приведет к росту цен на продовольствие, что напрямую ударит по развивающимся странам.

4. Использование биотоплива: насколько эффективны двигатели внутреннего сгорания?

Электромобили кажутся еще более перспективными, если к рассуждениям обладателя Нобелевской премии добавить еще одно нехитрое умозаключение, сравнив эффективность двигателей внутреннего сгорания с электродвигателями. В среднем КПД автомобиля с бензиновым ДВС колеблется между 20 - 30%. Для дизелей этот показатель может быть в пределах 30 - 40%. Но данные уровни не идут ни в какое сравнение с КПД Tesla Roadster (88%). К этой цифре придется добавить еще несколько процентных пунктов, когда технология станет более совершенной. Интересно, что эти выводы очень похожи на рассуждения Элона Маска из Tesla, который также не поддерживает биотопливо. Как говорится, мысли великих умов текут в одинаковом направлении.

Использованы материалы Wiley и Climate Sanity

Источник: energysafe.ru