Uusiutuvista raaka-aineista peräisin olevia biopolttoaineita on erilaisia. Tänään puhumme selluloosaiset biopolttoaineet. Tämän tyyppinen polttoaine on peräisin nopeasti kasvavista maatalousjäämistä, puusta ja ruohoista, jotka voidaan muuntaa erilaisiksi biopolttoaineiksi, mukaan lukien lentopolttoaineet.
Tässä artikkelissa kuvataan mitä selluloosabiopolttoaineet ovat ja mitä ominaisuuksia niillä on.
Mitä ovat selluloosaiset biopolttoaineet
Nykypäivän yhteiskunnalle pitäisi olla selvää, että meidän on päästävä ulos öljyalueelta. Riippuvuus tästä fossiilisesta polttoaineesta aiheuttaa sietämättömiä riskejä kansalliselle, taloudelliselle tai ympäristöturvallisuudelle. Nykyinen talousmalli ei kuitenkaan pysäytä niiden käyttöä fossiiliset polttoaineet. Uusien uusiutuvien energialähteiden löytämiseksi on löydettävä uusi tekijä, joka kykenee ajamaan maailman ajoneuvokantaa, koska tämä on tärkein kasvihuonekaasupäästöjen lähde ilmakehään.
Voit tislata biopolttoaineita mistä tahansa, mikä on tai on koskaan ollut vihannes. Ensimmäisen sukupolven tuotteet ovat peräisin syötävästä biomassasta, pääasiassa maissista ja soijapapuista, sokeriruo'osta ja juurikkaista. Ne ovat eniten käytettävissä olevien hedelmien joukossa mahdollisten biopolttoaineiden metsässä, koska niiden uuttamiseen tarvittava tekniikka on vallitseva.
On sanottava niin nämä biopolttoaineet eivät ole kestävä ratkaisu ajan mittaan. Olemassa oleva pelto on välttämätöntä, ja vain biopolttoaineita voitaisiin tuottaa kattamaan 10% kaikista kehittyneimpien maiden kaikista nestemäisten polttoaineiden tarpeista. Vaatimalla suurempia satoja karjanrehu kalliimpaa ja joidenkin elintarvikkeiden hintoja, vaikkakaan ei niin paljon tai kuin lehdistö uskoisi muutama vuosi sitten. Kun ensimmäisen sukupolven biopolttoaineiden kokonaispäästöt on laskettu, se ei ole niin hyödyllistä ympäristölle kuin haluaisimme sen olevan.
Kasvihuonekaasupäästötase
Tätä haittaa kasvihuonekaasujen tasapainossa ilmakehään imeytymisen ja muodostumisen välillä voidaan lievittää käyttämällä toisen sukupolven biopolttoaineita, jotka ovat peräisin selluloosamateriaaleista. Nämä selluloosamateriaalit ovat: puujätteet, kuten sahanpuru ja rakennusjätteet, maatalouden kaltaiset kuten maissivarret ja vehnäoljet. Löydämme myös energiakasveja eli kasveja, joiden kasvu on nopeaa ja joissa on materiaalia kaasussa tai jotka on kylvetty nimenomaan biopolttoaineiden tuotantoon.
Näiden energiakasvien tärkein etu on, että ne maksavat vähän tuotannon aikana. Vain runsas eikä vaikuta elintarviketuotantoon, mikä on ensiarvoisen tärkeää ottaa huomioon. Suurin osa energiakasveista voidaan kasvattaa marginaalialueella, jota ei käytetä viljelyyn. Jotkut näistä lyhytkiertoisista uusiutuvista pajupuista voivat puhdistaa maaperän kasvaessaan.
Selluloosapolttoaineiden tuotanto
Valtavia määriä biomassaa voidaan kerätä kestävästi polttoaineiden tuotantoa varten. On joitain tutkimuksia, jotka vahvistavat, että ainakin Yhdysvalloissa voidaan tuottaa vähintään 1.200 miljoonaa tonnia kuivaa selluloosabiomassaa vuodessa ilman, että tämä vähentäisi ihmisravinnoksi, karjaksi ja vientiin käytettävissä olevaa biomassaa. Tämän kanssa biopolttoaineita voitaisiin saada yli 400.000 XNUMX miljoonaa litraa vuodessa. Tämä määrä vastaa puolta nykyisestä bensiinin ja dieselin vuosittaisesta kulutuksesta Yhdysvalloissa.
Tämä syntynyt biomassa voidaan muuntaa minkä tahansa tyyppiseksi biopolttoaineeksi: etanoli, tavallinen bensiini, diesel ja jopa lentopetroli. Fermentoituneet maissiydimet on paljon helpompi hajottaa kuin luovutetut selluloosavarret, mutta viime aikoina on tapahtunut paljon edistystä. Kemianinsinööreillä on käytettävissä tehokkaita kvanttikemiallisia tietokonemalleja rakenteiden rakentamiseen, jotka kykenevät hallitsemaan reaktioita atomitasolla. Näiden tutkimusten tarkoituksena on laajentaa muuntotekniikat pian jalostamon areenalle. Selluloosapolttoaineiden aikakausi on nyt käsissämme.
Loppujen lopuksi selluloosan luonnollinen tarkoitus on muodostaa kasvin rakenne. Tämä rakenne koostuu lukittujen molekyylien jäykistä telineistä, jotka tukevat vertikaalista kasvua, jotka vastustavat sitkeästi biologista hajoamista. Selluloosan sisältämän energian vapauttamiseksi evoluution luoman molekyylisolmun purkamiseksi.
Sähköntuotantoprosessi selluloosabiomassan avulla
Prosessi alkaa hajottamalla kiinteä biomassa pienemmiksi molekyyleiksi. Näitä molekyylejä jalostetaan edelleen polttoaineiden saamiseksi. Menetelmät luokitellaan yleensä lämpötilan mukaan. Meillä on seuraavat menetelmät:
- Matalan lämpötilan menetelmä: Tämä menetelmä toimii lämpötilojen välillä 50-200 astetta ja tuottaa sokereita, jotka pystyvät fermentoitumaan etanoliksi ja muiksi polttoaineiksi. Tämä tapahtuu suunnilleen samalla tavalla kuin maissin ja sokeriruo'on viljelyssä käytettävä nykyinen käsittely.
- Korkean lämpötilan menetelmä: Tämä menetelmä toimii lämpötiloissa 300-600 astetta ja saadaan bioöljy, joka voidaan jalostaa bensiinin tai dieselin tuottamiseksi.
- Erittäin korkean lämpötilan menetelmä: Tämä menetelmä toimii yli 700 asteen lämpötiloissa. Tässä toiminnassa syntyy kaasua, joka voidaan muuttaa nestemäiseksi polttoaineeksi.
Toistaiseksi ei tiedetä, mikä menetelmä muuttaa nestemäisestä polttoaineesta varastoidun energian enimmäismäärän mahdollisimman pienin kustannuksin. Erilaisia selluloosabiomassamateriaaleja voidaan joutua seuraamaan eri reittejä. Hoito korkeat lämpötilat saattavat olla optimaalisia metsille, kun taas matalat lämpötilat parhaiten ruohoille. Kaikki riippuu materiaalin määrästä, jota on vähennettävä biopolttoaineen tuottamiseksi.
Yhteenvetona voidaan todeta, että selluloosa koostuu hiili-, happi- ja vetyatomista. Bensiini koostuu puolestaan hiilestä ja vedystä. Selluloosan muuntaminen biopolttoaineiksi koostuu sitten hapen poistamisesta selluloosasta sellaisten molekyylien saamiseksi, joilla on korkea energiatiheys ja jotka sisältävät vain hiiltä ja vetyä.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää selluloosapolttoaineista.