Existujú rôzne druhy biopalív, ktoré pochádzajú zo suroviny, ktorú je možné regenerovať. Dnes sa budeme baviť celulózové biopalivá. Tento typ paliva pochádza z rýchlo rastúcich poľnohospodárskych zvyškov, dreva a tráv, ktoré sa dajú transformovať na rôzne biopalivá vrátane tryskových palív.
V tomto článku popíšeme, čo sú celulózové biopalivá a aké majú vlastnosti.
Čo sú to celulózové biopalivá
Pre dnešnú spoločnosť by malo byť zrejmé, že sa musíme dostať z ropnej sféry. Závislosť na tomto fosílnom palive predstavuje neprijateľné riziko pre národnú, ekonomickú alebo environmentálnu bezpečnosť. Súčasný ekonomický model však ich použitie nezastaví fosílne palivá. Pri hľadaní nových zdrojov obnoviteľnej energie je potrebné nájsť nového prostriedku schopného poháňať svetový vozový park, pretože to je hlavný zdroj emisií skleníkových plynov do atmosféry.
Biopalivá môžete destilovať prakticky z čohokoľvek, čo je alebo niekedy bolo rastlinné. Prvej generácie pochádzajú z jedlej biomasy, najmä z kukurice a sójových bôbov, cukrovej trstiny a repy. Sú to plody, ktoré sú v lese potenciálnych biopalív najviac po ruke, pretože prevláda nevyhnutná technika potrebná na ich extrakciu.
Je potrebné povedať, že tieto biopalivá nie sú časom trvalým riešením. Existujúca orná pôda je nevyhnutná a mohli by sa vyrábať iba biopalivá, ktoré pokryjú 10% všetkej potreby tekutých palív v najvyspelejších krajinách. Požadovaním väčších plodín sa krmivo pre hospodárske zvieratá predražuje a zvyšuje sa cena niektorých potravín, aj keď nie toľko, ako by vám tlač pred niekoľkými rokmi verila. Len čo sa zohľadnia celkové emisie obsiahnuté v biopalivách prvej generácie, nie je to pre životné prostredie také prospešné, ako by sme si priali.
Bilancia emisií skleníkových plynov
Túto nevýhodu v rovnováhe skleníkových plynov v atmosfére medzi absorpciou a generáciou je možné zmierniť použitím biopalív druhej generácie, ktoré sú vyrobené z celulózových materiálov. Tieto celulózové materiály sú: zvyšky dreva, ako sú piliny a stavebné zvyšky, poľnohospodárske, ako sú kukuričné stonky a pšeničné slamky. Nájdeme tiež energetické plodiny, to znamená rastliny, ktoré majú rýchly rast a majú plynný materiál alebo sú špeciálne zasiate na výrobu biopalív.
Hlavnou výhodou, ktorú tieto energetické plodiny majú, je to, že ich výroba stojí málo. Iba hojné a neovplyvňujú výrobu potravín, čo je mimoriadne dôležité zohľadniť. Väčšina energetických plodín sa môže pestovať na okrajovej pôde, ktorá sa nevyužíva na poľnohospodárske účely. Niektoré z týchto plodín vŕby s krátkou rotáciou môžu dekontaminovať pôdu, keď rastú.
Výroba celulózových biopalív
Na výrobu paliva je možné udržateľným spôsobom ťažiť obrovské množstvo biomasy. Existujú štúdie, ktoré potvrdzujú, že minimálne v USA možno ročne vyrobiť najmenej 1.200 XNUMX miliónov ton suchej celulózovej biomasy bez toho, aby sa tým znížila dostupnosť biomasy na ľudskú spotrebu, pre hospodárske zvieratá a pre vývoz. S tým bolo možné ročne získať viac ako 400.000 XNUMX miliónov litrov biopalív. Toto množstvo sa rovná polovici súčasnej ročnej spotreby benzínu a nafty v Spojených štátoch.
Takto vytvorenú biomasu je možné previesť na akýkoľvek typ biopaliva: etanol, obyčajný benzín, nafta a dokonca aj palivo pre tryskové motory. Fermentované kukuričné zrná sa štiepia oveľa ľahšie ako stopky darovanej celulózy, v poslednej dobe však došlo k veľkému pokroku. Chemickí inžinieri majú k dispozícii výkonné kvantové chemické počítačové modely na vytváranie štruktúr schopných riadiť reakcie na atómovej úrovni. Cieľom týchto vyšetrovaní je čoskoro rozšíriť konverzné techniky na rafinérsku arénu. Éru celulózového paliva máme teraz na dosah.
Prirodzeným účelom celulózy je koniec koncov vytvorenie rastliny. Táto štruktúra pozostáva z pevných lešení uzamknutých molekúl, ktoré podporujú vertikálny rast, ktorý húževnato odoláva biologickému rozpadu. Za účelom uvoľnenia energie, ktorú obsahuje celulóza, na rozvinutie molekulárneho uzla vytvoreného evolúciou.
Proces výroby energie prostredníctvom celulózovej biomasy
Proces začína rozpadom pevnej biomasy na menšie molekuly. Tieto molekuly sa ďalej rafinujú tak, aby obsahovali palivá. Metódy sú zvyčajne klasifikované podľa teploty. Máme nasledujúce metódy:
- Metóda nízkej teploty: Táto metóda pracuje s teplotami od 50 do 200 stupňov a produkuje cukry schopné fermentácie na etanol a ďalšie palivá. K tomu dochádza v podstate rovnakým spôsobom ako v súčasnosti používané ošetrenie kukurice a cukrovej trstiny.
- Vysokoteplotná metóda: Táto metóda funguje pri teplotách od 300 do 600 stupňov a získava sa biologický olej, ktorý je možné rafinovať na výrobu benzínu alebo nafty.
- Metóda veľmi vysokej teploty: Táto metóda funguje pri teplotách nad 700 stupňov. Pri tejto operácii vzniká plyn, ktorý sa môže transformovať na kvapalné palivo.
Nateraz nie je známe, čo je metóda, ktorá prevedie maximálne množstvo akumulovanej energie z kvapalného paliva pri čo najnižších nákladoch. Pri rôznych materiáloch z celulózovej biomasy bude možno potrebné dodržiavať rôzne cesty. Liečba do vysoké teploty môžu byť optimálne pre drevo, zatiaľ čo nízke teploty by boli najlepšie pre trávy. Všetko závisí od množstva materiálu, ktorý je potrebné znížiť, aby sa mohlo vyrobiť biopalivo.
Stručne povedané, celulóza je tvorená atómami uhlíka, kyslíka a vodíka. Benzín je tvorený uhlíkom a vodíkom. Premena celulózy na biopalivá spočíva v odstránení kyslíka z celulózy, aby sa získali molekuly s vysokou energetickou hustotou, ktoré obsahujú iba uhlík a vodík.
Dúfam, že s týmito informáciami sa dozviete viac o celulózových biopalivách.