# Топливо из Солнца

Роман Михайлович Трахтенберг

Топливо из солнечной энергии


Уже пару десятков лет назад мне явилась и не давала покоя мысль:

"Израиль должен иметь собственное горючее!"

Иначе, как может существовать страна? Наша сила в танках и самолётах, перекроют арабы поставки нефти, и всё встанет.

Но сверлили нашу каменистую землю - пусто.

Создатель заботился об избранном народе. Вместо дармовых ископаемых, что ведут к лени, дал ему ум и предприимчивость (вот настоящий "квиют"!). Да ещё пустыню Негев, явно не для сельхоз применения.

Это должно помочь нам найти способ воспользоваться тем единственным видом энергии, которой у нас в избытке - солнечной.

Да как её взять? Вернее, как сохранить, накопить, заправить ею самолёты и танки?


Предлагается идея, смотрите.


Существует в физике такое опорное понятие - солнечная постоянная.

Она равна 3 кал/см кв. мин.

Это значит, что на каждый квадратный сантиметр освещаемой солнцем поверхности Земли падает в минуту 3 малые калории.

И это совсем не мало. С небольшой площадки размером метр на метр может работать кондиционер, охлаждая или нагревая целую квартиру, или нагреватель воды, или электрическая плита в 2 киловатта, или пылесос со стиральной машиной. А если использовать всю энергию, падающую на крышу нашей квартиры, то её хватило бы на всю эту технику, одновременно включённую. И ещё на 10 этажей внизу.

Одна загвоздка - солнышко зашло за тучку и... всё встало.

А когда заработает? Слушай по радио бюро прогнозов. Конечно, и с вечера до утра надо закутаться и спать.


Ха, скажете вы, так надо поставить аккумулятор, такой как в автомобиле, и накопить энергию.

Замечательная идея! Жаль только, что такой аккумулятор можно заряжать хоть целый день, но больше чем на 5 минут работы приборов он энергии накопить не сможет. В этом вся проблема.

Охапка дров даст тепла на целый день, ведро бензина позволит автомобилю мчаться 150 километров, а заряда аккумулятора хватит лишь на несколько сот метров, и то - проползти.

Не умеем мы накапливать энергию. Не знаем таких приёмов.


Посмотрите, в Израиле на всех крышах выстроились бочки солнечных нагревателей. По-умному сделали, и горячей воды в квартирах хватает.

Имеются в мире солнечные электростанции, в которых огромные зеркала собирают лучи солнца на трубки. В них закипает вода, образуется пар, а дальше, как на обычных электростанциях - турбины, генераторы.

Только на обыкновенной тепловой станции можно на время, пока нет спроса на энергию, пригасить топки. Мазут или газ будут сохраняться, чтобы снова загудели провода, когда потребуется. А на солнечной - извините.


Земля наша удачно зародилась на безопасном, но достаточно близком расстоянии от неисчерпаемого ядерного котла Солнца.

Спустя какой-то миллиард лет, в тепле и влаге появились сгустки живого вещества.

Первичные клетки жили только днём, на ночь они замирали, чтобы с восходом Солнца снова включиться в лихорадочный поиск лучшего способа запасать энергию. В этом была единственная надежда выжить.

И природа изобрела фотосинтез.

Зелёное зёрнышко хлорофилла в листе растения смогло

связать лучик солнца с каплей сока и сделать кусочек топлива.

Растения стали пищей для животных и позволили им жить за счёт накопленной энергии солнца. Иначе бы не только человека, но и никакой малявки не появилось.

Развитие жизни на Земле - это история изобретения и использования метода накопления солнечной энергии.


Почему бы не воспользоваться уже готовым и проверенным открытием? Только подключить сюда современную биологию, химию и технику.

Надо сделать так, чтобы содержащие хлорофилл клетки могли кушать побольше солнечных лучей. Обычные полевые растения или деревья для этого слабоваты. Прикованы их ноги к земле, не могут выставиться на более освещённые места. Верхние листья затеняют нижние.


А что, если в неглубокий бассейн с водой напустить мелких водорослей, а также бактерий и крохотных рачков, которые питаются этими водорослями и удобряют для них среду.

В океане подобное существует и называется "планктоном". Это от него киты такие толстые.

Если лист впитывает солнце поверхностью, то такая плавучая живность поглощает энергию объёмом. Плавучие микросущества в верхних слоях будут активно захватывать солнечную энергию и, "переваривая" её, опускаться глубже, меняясь позицией с голодными собратьями.

За месяц такая биомасса может созреть до плотности 5 килограмм на кубический метр. (Есть такие данные в научных статьях, а в океане криль вырастает до 15 кг/м куб.).

Затем с этой делянки готовое сырьё откачивается в химический аппарат и перегоняется на спирт.

Можно из килограмма биомассы получить 150 граммов спирта. (Есть такой опыт и аппарат у каждого уважающего себя россиянина).


Если попросить этой идеей позаниматься биолога, то он с помощью генной инженерии создаст быстро растущие живые формы, которые будут содержать больше сахаров, чтобы ещё увеличить выход спирта.

Если заинтересуется этой идеей химик, то он предложит способ быстрого и дешевого получения из биомассы высококалорийного горючего.

Работа этих учёных позволит повысить продуктивность бассейнов. Но пока остановимся на уже существующих данных.


Сделаем некоторые подсчёты.


Сколько биомассы можно получить с одного гектара (10.000 кв. метров) бассейна глубиной в 1 метр за 9 солнечных месяцев?


5 кг/м куб. х 10.000 м куб. х 9 = 450.000 кг = 450 тонн


Сколько спирта получится?


450.000 кг х 0,15 = 67.500 кг


Калорийность спирта, как топлива, 6.500 килокалорий на килограмм. Пониже, чем бензина - 10.000 ккал/кг. Поэтому, можно считать, что с гектара получим полноценного топлива


67.500 х 6500 : 10.000 = 44.000 кг


Армия в Израиле оснащена, как следует. Военной тайны из этого не делают. Из любой газеты шпион узнает, сколько у нас танков и самолётов. Но для инвесторов - людей, которые имеют деньги и дают их на выгодные проекты - военные дела не интересны. Поэтому прикинем перспективы нашего проекта на обычный транспорт.


Горючего, полученного с одного гектара бассейна, хватит на год для 55 автомашин. Если в Израиле 1,5 миллиона автомобилей, то можно подсчитать, что для их снабжения искусственным топливом потребуется плантации площадью в 273 квадратных километра, т.е. участок 16,5 километров в длину и столько же в ширину. Много это или мало? Для оценки вспомним, что площадь нашей пустыни Негев, которую сердобольное мировое сообщество выделило еврейскому государству, и даже Арафат на неё не претендовал (Всевышний знал об этих ребятах), составляет около 8.000 квадратных километров.


Но может быть цена этого топлива окажется настолько высокой, что никто его не купит? При нынешних ценах на нефть один килограмм бензина обходится производителю в 1,3 доллара. Если принять такую цену для нашего искусственного топлива, то производитель биомассы получит в год с гектара прудов


44.000 х 1,3 = 57.000 долларов.


Сбросим 25% с цены нового топлива, чтобы все ехали на новые заправки. И тогда прибыль составит 42.000 долларов.

Для сравнения укажем, что фермер, выращивающий пшеницу, получает в год с гектара доход 800 долларов. Ну, может быть, пшеницу растить проще. Возьмём для примера хозяина, продающего карпов. Он зарабатывает с гектара прудов 15.000 долларов.

Учтём ещё, что, если поставить дело по-умному, а другого здесь и не ожидается, то кроме спирта при перегонке биомассы будут получены и такие ценные продукты моря, как йод, бром, калий, лекарственные вещества, стоимость которых может перекрыть доход от топлива.


Это всё здорово, скажет проницательный читатель, но где нашему государству взять столько денег, чтобы развернуть это грандиозное строительство? А где в современном мире берут деньги на крупные проекты? Где арабы взяли деньги на разведку и добычу нефти в аравийской пустыне? Разве у этих пастушеских племён были свои учёные и мастера? О, находится столько желающих, что идёт борьба за выигрыш в конкурсе. Например, построили в Ашкелоне большую опреснительную установку, и государство не обязано потратит на это ни шекеля. Оно только должно гарантировать частной фирме право продажи её воды в течение, скажем, 10-ти лет. (Вопреки отчаянному сопротивлению компании, снабжающей нас ныне водой, грозящей забастовкой и кричащей о катастрофе с Кинеретом). И проведут водовод из Турции, и привезут айсберг из Антарктиды. В нашем случае потребуется выделение трёх процентов пустыни Негев и гарантия на 20 лет закупки вместо части нефти своего топлива.


Но с чего начать, как зашуметь на весь мир о таком замечательном проекте?

Вот в этом ключик.

Думаю, из своего опыта контактов с людьми, имеющими деньги, надо начать со встречи, на которой следует предъявить две пробирки: в одной чудесную биомассу, а во второй - искусственное топливо, полученное из неё.

Поэтому для начала дела требуется собрать под крылом смелого бизнесмена трёх способных учёных - биолога, химика и энергетика, дать им год на работу в подходящих и весьма скромных условиях. На это потребуется инвестировать не миллиарды, а всего один миллион долларов. Но потом инвестору придётся ожидать возврата своих денег, пока не построят километры прудов? Ничуть.

Полученные две пробирки уже явятся тем товаром, который можно будет продать, как реальный базис большого проекта получения топлива из солнечной энергии.


Пытался ли я осчастливить человечество сообщением о новом неисчерпаемом источнике горючего. Ведь придёт время, когда высосут из земли нефть. Или цены на неё взвинтят так, что придётся людям выбирать - или ездить или кушать. Угонщики автомобилей переквалифицируются в управдомы. На дорогах мальчики будут гонять на самокатах. Самолёты не будут падать.

Или... или построят цветущие пруды по моему предложению.


После сложных переговоров - никто не хочет тебя слушать - пришёл я в замечательный "Солнечный дом", что высится у нас в Реховоте в институте имени Вайцмана. Сидят в кабинетах за компьютерами учёные.

Один из них и согласился меня принять. Предложил присесть, вежливо, косясь на свои бумаги, послушал с видимым усилием сохранявшего спокойствие посетителя.

- Не интересует ли вас это предложение?

- Видите ли, я занимаюсь другими вопросами. Скоро отчёт.

- Не могли бы порекомендовать кого-нибудь, я готов поделиться всем, начиная с авторства?

- Я мало кого знаю. Могу только сделать вам несколько копий ваших бумаг.

У меня ещё хватило нахальства попросить позвонить учёному одного из институтов биологии. Взял трубку, тот оказался на месте, назначил мне время встречи.

После я хотел навестить Главного учёного. Секретарша подозрительно посмотрела на олима, представившегося профессором, но не записанного на приём. Мои испытанные методы подхода к секретаршам не сработали.

Попросила мой телефон, чтобы позвонить и сообщить время встречи. Три года ещё не прошло...


Пришёл в институт биологии. Тесно живут здесь учёные. Много места занимают всякие термостаты, центрифуги... Биолог был очень занят. Но обещал переговорить с начальником отдела, когда он вернётся из заграничной поездки. Звонил биологу месяца два. Наконец, просто зашёл к начальнику. Доброжелательный пожилой человек в кипе показал несколько журналов и обещал связаться со специалистом по водорослям. Правда, тот уже очень пожилой и на работе бывает редко...


Нашёл способ связаться с известным профессором Луисом Барнетом в США. Довольно быстро получил ответ. Он находит изложенную идею и расчёты имеющими право на жизнь. Но в настоящее время не имеет возможности заниматься чем-то иным, кроме своей основной темы.


Выступал в Ашкелоне на научной конференции. Передал свой проект в руки дамы из нашего министерства промышленности. По телефону туда не пробиться.


Написал о своём предложении в книге, вот теперь помещу в Интернет.


Пока всё. Не считая разговоров с несколькими пенсионерами, бывшими в Союзе крупными специалистами, а теперь пытающимися занять своё время и мозги. С ними беседовать легко, не остаётся тягостного чувства. Не так просто привыкнуть к виду благополучных учёных, занимающихся делом, к их снисходительности в вынужденном разговоре с не званым посетителем.

К счастью, период моей активной деятельности завершён, могу укрыться в собственной квартире и с тобой, мой компьютер, поделиться.


Под Саудией, недавно ещё нищей страны в мёртвой пустыне, инженеры свободного мира обнаружили океан нефти, вывели её наружу, поставили краны и отдали их в руки королю. Отдадим ему должное, он не всё золото взял себе. Поделился с сотнями детей из своей семьи. Ещё оставалось столько, что хватило каждому бедуину на Мерседес. Но мир повис на настроении властителя этой страны. Вот сегодня цены на нефть рванули за 60 долларов (вместо недавних 15 и 30). И обещают, что это лишь цветочки.


Колокол звучит. А аятоллы в Иране смеются. Мир обязан очнуться и осознать, что в 21-м веке не стоит оставлять вожжи от своих коней в руках фанатов, склонных к терроризму.


P.S. Последние события (март-апрель 2011) - опаснейшие аварии на японских (!) атомных станциях - должны привести человечество к единственному выводу.

Цепные ядерные реакции и жизнь - несовместимы


Из моего обращения к президенту Израиля в 2002 году

- Аtomic power stations will constantly sow on the planet a poisonous crop, and every day threaten with catastrophes. Nuclear processes are widespread at the cosmos, but a life and nuclear chain reactions are incompatible.

- Атомные электростанции на тысячелетия засевают планету отравленным урожаем, и каждый день угрожают катастрофами. Жизнь на нашей планете и ядерные цепные реакции несовместимы.


Астрономы видят какие эффекты гудят в мертвой вселенной, для начала обратите внимание на черные дыры, уничтожающие даже звезды. Совсем не обязательно физикам тащить их на нашу Землю.


Похоже, Создатель не предусматривал изобретение людьми атомных станций. Ему пришлось на примере Чернобыля, а теперь и авторитетной и несчастной Японии - напомнить о ТАБУ на атомные фокусы.


Письмо президенту Израиля


Sun energy, delivered in Negev,

allows Israel to give up oil   Prof. Roman Trachtenberg

Time to begin the industrial manufacture of artificial Fuel on the basis of the use of solar energy


Introductory remarks


- Oil prices beat all records. In obedience to prognoses their growth will proceed. It allows the totalitarian regimes to blackmail the world.

- Atomic power stations sow a planet with the poisoned crop for the millenniums, and every day threaten with catastrophes. Nuclear processes are widespread at the cosmos, but a life and nuclear chain reactions are incompatible.

- The army cannot protect the country reliably without a national fuel sources.

- The know-how of "solar-fuel" will be in itself a profitable export product.

- In Israel there are all necessary terms for the reliable and permanent providing of the needs by the fuel of own production.


Why today the solar energy is used only in a small degree (5 % from electric)? The main reason will be, that economic ways of accumulation of a natural sunlight are not found.

The concentration of energy by mirrors appeared very expensive. The use of semiconductor elements requires excessive areas. Other ideas, type of pumping of laser and chemical sun pipe developed already many years without noticeable successes.

For some reason searches were concentrated in the direction of physical and chemical methods.

While a biological method is a long ago invented and successfully used nature. It is photosynthesis in the molecules of chlorophyll.

Really, almost all energy used by the humanity, is made in oil, gas, a corner, peat and wood - initially vegetable products.


Let's estimate opportunities of biotechnology of artificial fuel reception.


The Proposal


А) To grow the organic environment consisting from micro algae, bacteria and other microorganisms in conditions of symbiosis (it is short - a biomass), into open pools with a sea water.


В) The received biomass is processed by chemical way in artificial fuel (such as spirit).


Quantitative estimations


1. Productivity of a biomass


The plankton (Krill) in natural conditions in seawater has density up to 15 kg/m3 (dry weight, here and below ).

In freshwater ponds for fattening of cattle rear biomass a closeness to 8 kg/m3. In freshwater ponds for fattening of cattle grow biomass a closeness to 8 kg/m3.


It is possible to assume that in a shallow pond at optimum conditions specially neat association of water-plants, bacteria and other microorganisms will have density of 5 kg/m3.


It is known that bacteria propagate oneself extraordinarily quickly and arrive at complete maturity for time less than 3 days. It is known also, that the generation of such high-organized insects, as drosophilae, grows for 10 days.


We assume that in a pond a "harvest" will ripen for 15 days.


As a result amount of biomass from a 1 hectare (10000 m2) of pond in depth in a 1 meter for 9 sun months in a year will make:


5kg/m3 * 10000m3 * 30/15 days * 9 months = 900 tons.


We will notice for comparison, that the productivity of wheat to 9 tons/ha, sugar-cane - 20 tons/ha, corn - 60 tons/ha, algae to 160 tons/ha.


2. Energy equivalent of biomass


Artificial high molecular combustible type of oil from organic mass not produced until now

Possible to be oriented on decomposition of biomass to make of low-molecular combustible type of alcohol.


General equalization of photosynthesis:


6CO2 + 6H2Ohn = C6H12O2 + 6O2 ,


From glucose C6H12O2 by ordinary technology get the methyl alcohol of C5H11OH.


It is possible to accept, that an exit of alcohol from biomass will be 8 %. For comparison take into account that a sugar-cane contains 8 %, and vine to 12.5 % alcohol.


At calorie content of alcohol 6500 kcal/kg will get a from 1 hectare in a year:


900000kg * 0.08 * 6500kcal/kg = 0.468 *109 kcal


3. Power balance


It is known, that the Solar constant is equal 3 cal/min*sm2.

That is 3 calories of energy of a Sun fall at a minute on the 1 square centimeter of Earth surface.

Complete energy, falling from a Sun on a 1 hectare for year (9 months) and 8 clocks in day, makes therefore:


3 cal/min*sm2 * 108 sm2 * 480 min * 270 day * 10-3 kcal * 0.854 * 0.75 =

= 24.9 * 109 kcal.


Coefficients 0.854*0.75 take into account deviation of a Sun from a zenith and transparency of atmosphere.


Thus, in a calculation assumed the use


0.468/24.9 = 0.0188, that is 1.88 % to all of energy.


It is known that at photosynthesis a plant is utilized by all of a to 4% energy. So this limitation is not exceeded, and there is certain reserve.


4. Proposal realization Remarks


Immobile plants shade each other inevitably. It limits intensity of absorption of sun energy.

Efficiency of photosynthesis will substantially higher for micro organisms, which freely move in a pond. They will be able periodically to rise in the epiphyses of water, satiated energy of a Sun, and to go down deep into for its mastering, yielding to a place the masses of "hungry" particles.

Biomass will take in sun energy by a not area (square meters), but volume (cubic capacity).

Efficiency of processes of air saturation, interfusion and filtration of biomass, will be also increasing using energy of a sun.

Basic part of biomass after the selection of alcohol will go back into a pond, facilitating saving of balance of matter.


4. Finances


The complete estimation of new technology requires conducting of experiments.

. On the preliminary stage it is possible to be oriented on information of analogical productions.


We accept the cost of crude oil 80 dollars for a barrel (160 liters). On leaving of petrol 40% and his specific gravity 0.7 kg/l, initial cost of petrol


80/(160 * 0.4 * 0.7) = $1.79 for 1 kg


The cost of artificial fuel of type of alcohol with calorie content of 6500 kcal/kg must be below, than petrol with calorie content of 10000 kcal/kg. We will take into account also an unusual for the users of new type of fuel - by the coefficient of 0.75:


$1.79 * 0.75 * 6500/10000 = $ 0.87 for 1 kg.


In accordance with п.2 on 1 kg of alcohol 12.5 kg of biomass will be required. We will accept expenses on the manufacture of alcohol in 25% from the cost of product.

Therefore possible cost of biomass


0.75 * 0.87/12.5 = $ 0.0522 за 1 кг.


Then the overall cost of products (biomass) from a 1 hectare in a year will make


900000kg * 0.0522 = $ 46980.


For comparison will notice: the cost of wheat makes from a 1 hectare of the field $ 800. In fish-farming economies at the productivity 60 metric centers from a hectare and to the price $3 for 1 kg, the overall cost of products makes 6000 kg * 3 = $ 18000.


It is here necessary to take into account that at the chemical processing of biomass a many of other valuable products can be got.


6. Multi-tonnage production


For an example will estimate the necessary area of ponds for providing the fuel of motor-car park of Israel.


1.7 million cars, passing for a year for 15000 kilometers and expending for 10 liters on 100 kilometers, are consumed


1700000 * 15000km * 0.1 l/km = 2.55 * 109 liters of petrol.


For making of equivalent amount of artificial fuel will be required an area


10000/6500*2.55*109 *0.8 kg/l * 12.5 l/l / (900000 kg/he * 100 he/km2) = 436 km2


For a reference: area of Negev about 8000 km2 .


7. Organization of works


To be found of acceptable technology of making of biomass create a research group in a staff of biologist, chemist and energy specialist.

On the initial stage a perceptible job performance will be become by

two test tubes - with biomass and alcohol,

to show investors together with calculations.

This result will allow creating a firm and selling technology. Experiments more scale will be unfolded in future.


One-time large investments are not required for realization of idea. Every businessman builds a pond at own desire and possibilities. He buys "zatravku" from a firm-developer, grows biomass which after sells a factory on processing.

The scale production of biomass will be in the beginning dispersed on the great number of separate economies.

In passing a country will get development of shallow and middle business and a new workplaces.


Conclusion


Development of life on Earth in a space scale this is history of "invention", improvement and mass use of methods of accumulation of sun energy.

Earth appeared successfully located on secure and enough small distance to the inexhaustible nuclear caldron of a Sun.

Primary cages lived only in the day-time. They always entered for the night in anabiosis, to join with a sunrise again to the feverish race of search of the best method of accumulation of sun energy. Herein there was the unique hope to survive and perfect oneself without continuous dependence on sun illumination.

The greatest event on our young planet it was a moment, when the granule of chlorophyll managed to bind the ray of a sun to a drop of water and particle of carbon dioxide, and do the crumb of new matter.

Perhaps, the greatest event on our young planet it was a moment, when the granule of chlorophyll managed to bind the ray of a sun to a drop of water and particle of carbon dioxide, and do the crumb of new matter.


The level of development of modern biology, chemistries and techniques, in Israel allows in short time and at small expenses to decide the problem of accumulation of energy of a Sun,to decrease substantially dependence on oil.


At the earth of Israel there is not the oil a gift for a little time. In exchange she has Negev (about 8000 km2), capable constantly provide energy all needs of country, if her peoples have sufficient quick wits and enterprise.