焦耳无限(Joule Unlimited)是一家创业公司。其改造的微生物能利用太阳光、水和二氧化碳制造乙醇。上个月,该公司宣布新的示范工厂投入试运行,将在几周内出产乙醇。9月17日,公司又宣布与奥迪(Audi)成为合作伙伴,后者将帮助焦耳无限开发和测试其乙醇燃料。虽然并没有公布合作上的资金细节,但即便不考虑奥迪,焦耳无限也已经募集到了1.1亿美金。
在小规模的室外测试中,焦耳无限展示了其生产工艺每英亩能年产8000加仑乙醇,数倍于其他先进的生物燃料公司。其工艺过程包括了培养经工程改造过微生物的特制透明反应器。公司在将其技术投入市场的过程中,放弃了原先精致复杂的反应器,而采用简单的塑料管道。焦耳无限说这么做使得工艺过程更加经济。
大部分生物燃料公司需要用到诸如玉米、青草、藻类等生物质,通常再借助微生物把它们加工成生物燃料。焦耳无限的工艺尽可能地省去了中间步骤。公司将已知能转化二氧化碳、水和太阳光为乙醇的基因组合植入到一种微生物内(公司并没透露该种微生物的名字)。为了提高其生产效率,微生物自己的基因被尽可能得移去,从而保证了其新陈代谢是协调乙醇的制造而不是自身的生长。当然,前提是微生物不能被杀死。焦耳无限已经在实验室内展示了每亩15000加仑的年产量,不过根据其自己的计算该工艺每英亩的年产量能达25000加仑。公司也在开发可以生产柴油的微生物。
这项工艺的关键是用来培养微生物的透明容器,也被公司称为太阳能转换器。在原先的设计中,这些又平又薄的矩形容器有几米宽,很像太阳能电板,并且有输送水、二氧化碳和收集微生物分泌的乙醇的管道。他们被设计得既能保证微生物得到适足的营养和阳光,又不会过热。平板容器被安装在金属框架上,放置在混凝土板上。这么做的部分原因是为了利用空气流动给容器降温。焦耳无限的创始人戴维?贝里(David Berry)说:“很快我们就发现这种设计的成本并没有竞争力。”他也是旗舰风险投资(Flagship Ventures)的合伙人,为公司提供了一大笔资金。
焦耳无限的解决方法是改用塑料管道,并废除原有的混凝土地基,金属框架和太阳能电板模样的结构。这些塑料管道宽几米,长能达到50米。公司的执行总裁威廉?西姆斯(William Sims)说:“新设计在规模上更大,并且你可以直接铺到地上。这能削减一大笔成本。”
新设计中,微生物、养份和水是循环流动的,从而能优化这些微生物的生长。在太阳光的照射下,制造出的乙醇在管道中被蒸发气化,上升到顶部后就能相对容易地被分离出来(乙醇还需要在一个中央设施进一步提纯)。为了解决热量问题,公司使用了一种能反射太阳光红外线,但同时又让微生物所需光线通过的透明树脂作为管道材料。
焦耳无限计划在新墨西哥州(New Mexico)霍布斯市(Hobbs)占地四英亩的新示范工厂上完成系统的最终设计。对其他生物燃料公司而言,直到在大型商业化设施上大桶大桶得生产生物燃料前,工艺过程的经济效益一直是面临的挑战之一。西姆斯说要验证其工艺过程的经济效益只需要几个他们的塑料太阳能转换器,从而减少了所需的资金。西姆斯说“这就是纯粹的复制。在4亩地上能行得通,在5000亩地上也能行得通。”
焦耳无限自己的计算是,理论上,其微生物能够每英亩年产25000加仑的乙醇,从而使该公司的乙醇生产成本在每加仑1.28美元。不过西姆斯说,其工艺过程在约11000至12000加仑的低生产率下也可能是盈利的。他说,第一个商业化工厂最早可能在2013年年底开始建设。