Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι βιοκαυσίμων που προέρχονται από πρώτες ύλες που μπορούν να αναγεννηθούν. Σήμερα πρόκειται να μιλήσουμε κυτταρινικά βιοκαύσιμα. Αυτός ο τύπος καυσίμου προέρχεται από ταχέως αναπτυσσόμενα γεωργικά υπολείμματα, ξύλο και χόρτα που μπορούν να μετατραπούν σε μια ποικιλία βιοκαυσίμων, συμπεριλαμβανομένων των καυσίμων αεριωθούμενων.
Σε αυτό το άρθρο θα περιγράψουμε τι είναι τα κυτταρινικά βιοκαύσιμα και ποια χαρακτηριστικά έχουν.
Τι είναι τα βιοκαύσιμα κυτταρίνης
Για τη σημερινή κοινωνία θα πρέπει να είναι σαφές ότι πρέπει να βγούμε από την πετρελαϊκή σφαίρα. Η εξάρτηση από αυτό το ορυκτό καύσιμο δημιουργεί αφόρητους κινδύνους για την εθνική, οικονομική ή περιβαλλοντική ασφάλεια. Ωστόσο, το τρέχον οικονομικό μοντέλο δεν σταματά τη χρήση αυτών ορυκτά καύσιμα. Για να βρούμε νέες πηγές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, είναι απαραίτητο να ανακαλύψουμε έναν νέο παράγοντα ικανό να προωθήσει τον παγκόσμιο στόλο οχημάτων, καθώς αυτή είναι η κύρια πηγή εκπομπών αερίων θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα.
Μπορείτε ουσιαστικά να αποστάξετε βιοκαύσιμα από οτιδήποτε είναι ή ήταν φυτικό. Αυτές της πρώτης γενιάς προέρχονται από βρώσιμη βιομάζα, κυρίως καλαμπόκι και σόγια, ζαχαροκάλαμο και τεύτλα, μεταξύ άλλων. Είναι τα φρούτα που βρίσκονται περισσότερο σε ένα δάσος με πιθανά βιοκαύσιμα, καθώς κυριαρχεί η απαραίτητη τεχνική που απαιτείται για την εξαγωγή τους.
Πρέπει να ειπωθεί ότι Αυτά τα βιοκαύσιμα δεν αποτελούν ανθεκτική λύση με την πάροδο του χρόνου. Απαιτείται μια υπάρχουσα αρόσιμη γη και μόνο βιοκαύσιμα θα μπορούσαν να παραχθούν για να καλύψουν το 10% όλων των αναγκών σε υγρά καύσιμα των πιο ανεπτυγμένων χωρών. Απαιτώντας μεγαλύτερες καλλιέργειες, οι ζωοτροφές καθίστανται πιο ακριβές και στις τιμές ορισμένων τροφίμων, αν και όχι τόσο πολύ όσο όσο και ο Τύπος θα πίστευες πριν από μερικά χρόνια. Μόλις ληφθούν υπόψη οι συνολικές εκπομπές που περιέχονται στα βιοκαύσιμα πρώτης γενιάς, δεν είναι τόσο ευεργετικό για το περιβάλλον όσο θα θέλαμε να είναι.
Ισορροπία εκπομπών αερίων θερμοκηπίου
Αυτό το μειονέκτημα στην ισορροπία των αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα μεταξύ απορρόφησης και παραγωγής μπορεί να μετριαστεί με τη χρήση βιοκαυσίμων δεύτερης γενιάς που προέρχονται από κυτταρινικά υλικά. Αυτά τα κυτταρινικά υλικά είναι: υπολείμματα ξύλου όπως πριονίδι και υπολείμματα κατασκευής, γεωργικά όπως μίσχοι καλαμποκιού και καλαμάκια σιταριού. Βρίσκουμε επίσης ενεργειακές καλλιέργειες, δηλαδή, φυτά που έχουν ταχεία ανάπτυξη και έχουν υλικό σε αέριο ή έχουν σπαρθεί ειδικά για την παραγωγή βιοκαυσίμων.
Το κύριο πλεονέκτημα που έχουν αυτές οι ενεργειακές καλλιέργειες είναι ότι κοστίζουν λίγα κατά την παραγωγή τους. Μόνο άφθονο και δεν επηρεάζει την παραγωγή τροφίμων, το οποίο είναι ζωτικής σημασίας να ληφθεί υπόψη. Οι περισσότερες ενεργειακές καλλιέργειες μπορούν να καλλιεργηθούν σε οριακή γη που δεν χρησιμοποιείται για καλλιέργεια. Μερικές από αυτές τις ανανεώσιμες καλλιέργειες ιτιάς μικρής περιστροφής μπορούν να απολυμάνουν το έδαφος καθώς μεγαλώνουν.
Παραγωγή κυτταρινικών βιοκαυσίμων
Τεράστιες ποσότητες βιομάζας μπορούν να συλλεχθούν βιώσιμα για την παραγωγή καυσίμων. Υπάρχουν ορισμένες μελέτες που επιβεβαιώνουν ότι, τουλάχιστον, στις Ηνωμένες Πολιτείες, τουλάχιστον 1.200 εκατομμύρια τόνοι ξηρής κυτταρινικής βιομάζας μπορούν να παραχθούν ετησίως χωρίς αυτό να μειώσει τη διαθέσιμη βιομάζα για ανθρώπινη κατανάλωση, ζώα και εξαγωγές. Με αυτό περισσότερα από 400.000 εκατομμύρια λίτρα βιοκαυσίμων θα μπορούσαν να ληφθούν ετησίως. Αυτό το ποσό αντιστοιχεί στο ήμισυ της τρέχουσας ετήσιας κατανάλωσης βενζίνης και ντίζελ στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Αυτή η βιομάζα που δημιουργείται μπορεί να μετατραπεί σε οποιονδήποτε τύπο βιοκαυσίμου: αιθανόλη, συνηθισμένη βενζίνη, ντίζελ και ακόμη και καύσιμα jet. Είναι πολύ πιο εύκολο να ζυμώσουμε τους πυρήνες του καλαμποκιού παρά να αποσυνθέσουμε τους δωρεούς μίσχους κυτταρίνης, αλλά πρόσφατα έχει σημειωθεί μεγάλη πρόοδος. Οι χημικοί μηχανικοί διαθέτουν ισχυρά μοντέλα κβαντικών χημικών υπολογιστών για την κατασκευή δομών ικανών να ελέγχουν τις αντιδράσεις σε ατομικό επίπεδο. Αυτές οι έρευνες έχουν ως στόχο να επεκτείνουν σύντομα τις τεχνικές μετατροπής στον τομέα των διυλιστηρίων. Η εποχή των κυτταρινικών καυσίμων βρίσκεται πλέον στα χέρια μας.
Σε τελική ανάλυση, ο φυσικός σκοπός της κυτταρίνης είναι να σχηματίσει τη δομή ενός φυτού. Αυτή η δομή αποτελείται από άκαμπτα ικριώματα κλειδωμένων μορίων που υποστηρίζουν την κάθετη ανάπτυξη που αντιστέκεται επίμονα στη βιολογική αποσύνθεση. Προκειμένου να απελευθερωθεί η ενέργεια που περιέχει η κυτταρίνη για να ξεμπλοκάρει τον μοριακό κόμπο που δημιουργείται από την εξέλιξη.
Διαδικασία παραγωγής ενέργειας μέσω κυτταρινικής βιομάζας
Η διαδικασία ξεκινά με τη διάσπαση της στερεάς βιομάζας σε μικρότερα μόρια. Αυτά τα μόρια εξευγενίζονται περαιτέρω για να έχουν καύσιμα. Οι μέθοδοι ταξινομούνται συνήθως κατά θερμοκρασία. Έχουμε τις ακόλουθες μεθόδους:
- Η μέθοδος χαμηλής θερμοκρασίας: Αυτή η μέθοδος λειτουργεί με θερμοκρασίες μεταξύ 50 και 200 βαθμών και παράγει σάκχαρα ικανά να ζυμώσουν σε αιθανόλη και άλλα καύσιμα. Αυτό συμβαίνει με τον ίδιο τρόπο όπως η τρέχουσα επεξεργασία που χρησιμοποιείται για καλλιέργειες καλαμποκιού και ζαχαροκάλαμου.
- Η μέθοδος υψηλής θερμοκρασίας: Αυτή η μέθοδος λειτουργεί σε θερμοκρασίες μεταξύ 300 και 600 βαθμών και λαμβάνεται ένα βιο-λάδι που μπορεί να εξευγενιστεί ώστε να παράγει βενζίνη ή ντίζελ.
- Η μέθοδος πολύ υψηλής θερμοκρασίας: Αυτή η μέθοδος λειτουργεί σε θερμοκρασίες πάνω από 700 βαθμούς. Σε αυτή τη λειτουργία παράγεται ένα αέριο που μπορεί να μετατραπεί σε υγρό καύσιμο.
Προς το παρόν, δεν είναι γνωστό ποια είναι η μέθοδος που θα μετατρέψει τη μέγιστη ποσότητα αποθηκευμένης ενέργειας από υγρό καύσιμο στο χαμηλότερο δυνατό κόστος. Ίσως χρειαστεί να ακολουθήσετε διαφορετικές διαδρομές για διαφορετικά υλικά βιομάζας κυτταρίνης. Θεραπεία προς Οι υψηλές θερμοκρασίες μπορεί να είναι βέλτιστες για τα ξύλα, ενώ οι χαμηλές θερμοκρασίες θα λειτουργούσαν καλύτερα για χόρτα. Όλα εξαρτώνται από την ποσότητα του υλικού που πρέπει να μειωθεί για την παραγωγή του βιοκαυσίμου.
Συνοπτικά, η κυτταρίνη αποτελείται από άτομα άνθρακα, οξυγόνου και υδρογόνου. Η βενζίνη, από την πλευρά της, αποτελείται από άνθρακα και υδρογόνο. Η μετατροπή της κυτταρίνης σε βιοκαύσιμα συνίσταται στην απομάκρυνση του οξυγόνου από την κυτταρίνη για τη λήψη μορίων υψηλής ενεργειακής πυκνότητας που περιέχουν μόνο άνθρακα και υδρογόνο.
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τα κυτταρινικά βιοκαύσιμα.