Der er forskellige typer biobrændstoffer, der kommer fra råmateriale, der kan regenereres. I dag skal vi tale om cellulosebiobrændstoffer. Denne type brændstof kommer fra hurtigt voksende landbrugsrester, træ og græs, der kan omdannes til en række biobrændstoffer, herunder jetbrændstoffer.
I denne artikel skal vi beskrive, hvad cellulosebiobrændstoffer er, og hvilke egenskaber de har.
Hvad er cellulosebiobrændstoffer
For dagens samfund skal det være klart, at vi er nødt til at komme ud af oliesfæren. Afhængighed af dette fossile brændstof udgør utålelige risici for national, økonomisk eller miljømæssig sikkerhed. Den nuværende økonomiske model standser dog ikke brugen af disse fossile brændstoffer. For at finde nye kilder til vedvarende energi er det nødvendigt at finde et nyt middel, der kan drive verdensflåden af køretøjer, da dette er den vigtigste kilde til drivhusgasemissioner i atmosfæren.
Du kan praktisk talt destillere biobrændstoffer fra alt, hvad der er eller nogensinde har været vegetabilsk. De fra den første generation kommer fra spiselig biomasse, blandt andet majs og sojabønner, sukkerrør og rødbeder. De er frugterne mere ved hånden i en skov af potentielle biobrændstoffer, da den nødvendige teknik, der er nødvendig for at udvinde dem, dominerer.
Det skal siges disse biobrændstoffer er ikke en holdbar løsning over tid. En eksisterende agerjord er nødvendig, og kun biobrændstoffer kunne produceres til at dække 10% af alle behov for flydende brændstof i de mest udviklede lande. Ved at kræve større afgrøder bliver husdyrfoder dyrere og på priserne på nogle fødevarer, men ikke så meget, eller som pressen ville have, du tror for et par år siden. Når først de samlede emissioner i den første generation af biobrændstoffer er taget højde for, er det ikke så gavnligt for miljøet, som vi gerne vil have det.
Balance med drivhusgasemissioner
Denne ulempe i balancen mellem drivhusgasser i atmosfæren mellem absorption og dannelse kan afhjælpes ved anvendelse af anden generations biobrændstoffer, der stammer fra cellulosematerialer. Disse cellulosematerialer er: trærester såsom savsmuld og bygningsrester, landbrug såsom majsstilke og hvedestrå. Vi finder også energiafgrøder, det vil sige planter, der har en hurtig vækst og har materiale i gas eller specifikt sået til produktion af biobrændstoffer.
Den største fordel, som disse energiafgrøder har, er at de koster få under deres produktion. Kun rigeligt og påvirker ikke fødevareproduktionen, hvilket er meget vigtigt at tage i betragtning. De fleste energiafgrøder kan dyrkes på marginale arealer, der ikke bruges til landbrug. Nogle af disse kortvarige vedvarende pilafgrøder kan dekontaminere jorden, når de vokser.
Produktion af cellulosebiobrændstoffer
Enorme mængder biomasse kan høstes bæredygtigt til brændstofproduktion. Der er nogle undersøgelser, der bekræfter, at der i det mindste i USA kan produceres mindst 1.200 millioner tons tør cellulosebiomasse om året, uden at dette reducerer den biomasse, der er tilgængelig til konsum, husdyr og eksport. Med dette mere end 400.000 millioner liter biobrændstoffer kunne fås om året. Dette beløb svarer til halvdelen af det nuværende årlige forbrug af benzin og diesel i USA.
Denne genererede biomasse kan omdannes til enhver type biobrændstof: ethanol, almindelig benzin, diesel og endda flybrændstof. Det er meget lettere at fermentere majskerner end at nedbryde de donerede cellulosestængler, men for nylig er der gjort store fremskridt. Kemiske ingeniører har stærke kvantekemiske computermodeller til at opbygge strukturer, der er i stand til at kontrollere reaktioner på atomniveau. Disse undersøgelser skal snart udvide omdannelsesteknikker til raffinaderiets felt. Tiden med cellulosebrændstof er nu inden for vores rækkevidde.
Når alt kommer til alt er det naturlige formål med cellulose at danne strukturen af en plante. Denne struktur består af stive stilladser af låste molekyler, der understøtter lodret vækst, der ihærdigt modstår biologisk henfald. For at frigøre den energi, som cellulose indeholder, for at løsne den molekylære knude, der er skabt af evolutionen.
Energiproduktion gennem cellulosebiomasse
Processen begynder med at nedbryde fast biomasse i mindre molekyler. Disse molekyler er yderligere raffineret for at have brændstoffer. Metoderne klassificeres normalt efter temperatur. Vi har følgende metoder:
- Metoden med lav temperatur: Denne metode fungerer ved temperaturer mellem 50 og 200 grader og producerer sukker, der er i stand til at fermentere til ethanol og andet brændsel. Dette sker på samme måde som den nuværende behandling, der anvendes til majs- og sukkerrørafgrøder.
- Metoden med høj temperatur: Denne metode fungerer ved temperaturer mellem 300 og 600 grader, og der opnås en bioolie, der kan raffineres til at producere benzin eller diesel.
- Den meget høje temperatur metode: Denne metode fungerer ved temperaturer over 700 grader. I denne operation genereres en gas, der kan omdannes til flydende brændstof.
For nu vides det ikke, hvilken metode der vil konvertere den maksimale mængde lagret energi fra flydende brændstof til de lavest mulige omkostninger. Forskellige veje skal muligvis følges for forskellige cellulosebiomassematerialer. Behandling til høje temperaturer kan være optimale til skov, mens lave temperaturer fungerer bedst for græs. Det hele afhænger af mængden af materiale, der skal reduceres for at generere biobrændstoffet.
Sammenfattende består cellulose af kulstof, ilt og brintatomer. Benzin består på sin side af kulstof og brint. Omdannelsen af cellulose til biobrændstoffer består derefter i at eliminere iltet fra cellulosen for at opnå molekyler med høj energitæthed, der kun indeholder kulstof og brint.
Jeg håber, at du med disse oplysninger kan lære mere om cellulosebiobrændstoffer.