Obstajajo različne vrste biogoriv, ki prihajajo iz surovin, ki jih je mogoče obnoviti. Danes se bomo pogovarjali o tem celulozna biogoriva. Ta vrsta goriva izvira iz hitro rastočih kmetijskih ostankov, lesa in trav, ki jih je mogoče pretvoriti v različna biogoriva, vključno z reaktivnimi gorivi.
V tem članku bomo opisali, kaj so celulozna biogoriva in kakšne lastnosti imajo.
Kaj so celulozna biogoriva
Za današnjo družbo bi moralo biti jasno, da moramo ven iz naftne sfere. Odvisnost od tega fosilnega goriva predstavlja nesprejemljivo tveganje za nacionalno, gospodarsko ali okoljsko varnost. Vendar sedanji ekonomski model teh ne ustavi fosilna goriva. Da bi našli nove vire obnovljive energije, je treba odkriti novega sredstva, ki bi lahko poganjalo svetovno floto vozil, saj je to glavni vir emisij toplogrednih plinov v ozračje.
Biogoriva lahko praktično destilirate iz vsega, kar je ali je kdaj bilo rastlinsko. Tiste prve generacije prihajajo iz užitne biomase, med drugim predvsem koruze in soje, sladkornega trsa in pese. So sadje, ki je najbolj pri roki v gozdu potencialnih biogoriv, saj prevladuje potrebna tehnika, potrebna za njihovo pridobivanje.
Treba je reči, da ta biogoriva sčasoma niso trajna rešitev. Obstoječa obdelovalna zemljišča so potrebna in samo biogoriva bi lahko pridelala za pokritje 10% vseh potreb tekočih goriv v najbolj razvitih državah. Z zahtevo po večjih letinah se krma za živino podraži in je odvisna od cen nekaterih živil, čeprav ne toliko ali tako, kot bi pred nekaj leti verjeli tiskom. Ko se izračunajo skupne emisije, ki jih vsebujejo biogoriva prve generacije, to za okolje ni tako koristno, kot bi si želeli.
Bilanca emisij toplogrednih plinov
To pomanjkljivost ravnovesja toplogrednih plinov v ozračju med absorpcijo in proizvodnjo je mogoče ublažiti z uporabo druge generacije biogoriv, pridobljenih iz celuloznih materialov. Ti celulozni materiali so: lesni ostanki, kot so žagovina in gradbeni ostanki, kmetijski, kot so koruzna stebla in pšenična slamica. Najdemo tudi energetske rastline, torej rastline, ki hitro rastejo in imajo material v plinu ali posebej posejane za proizvodnjo biogoriv.
Glavna prednost teh energetskih rastlin je, da med proizvodnjo stanejo le malo. Le obilno in ne vplivajo na pridelavo hrane, kar je zelo pomembno upoštevati. Večino energetskih rastlin lahko gojimo na obrobnih zemljiščih, ki se ne uporabljajo za kmetovanje. Nekatere od teh obnovljivih pridelkov vrbe s kratko rotacijo lahko dekontaminirajo tla, ko rastejo.
Proizvodnja celuloznih biogoriv
Ogromne količine biomase je mogoče trajnostno pridobiti za proizvodnjo goriva. Obstaja nekaj študij, ki potrjujejo, da je vsaj v ZDA mogoče proizvesti vsaj 1.200 milijonov ton suhe celulozne biomase na leto, ne da bi to zmanjšalo biomaso, ki je na voljo za prehrano ljudi, živino in izvoz. S tem letno je bilo mogoče dobiti več kot 400.000 milijonov litrov biogoriv. Ta znesek ustreza polovici trenutne letne porabe bencina in dizelskega goriva v ZDA.
To proizvedeno biomaso lahko pretvorimo v katero koli vrsto biogoriva: etanol, navadni bencin, dizelsko gorivo in celo reaktivno gorivo. Fermentirana koruzna zrna je veliko lažje razgraditi kot darovana celulozna stebla, vendar je bil v zadnjem času dosežen velik napredek. Kemijski inženirji imajo na voljo zmogljive kvantno-kemijske računalniške modele za gradnjo struktur, ki lahko nadzorujejo reakcije na atomski ravni. Namen teh preiskav je kmalu razširiti tehnike predelave na rafinerijsko področje. Obdobje celuloznega goriva je zdaj v dosegu.
Navsezadnje je naravni namen celuloze oblikovanje strukture rastline. Ta struktura je sestavljena iz togih odrov zaklenjenih molekul, ki podpirajo vertikalno rast, ki se trdno upira biološkemu razpadu. Da bi sprostili energijo, ki jo vsebuje celuloza, da bi razpletli molekularni vozel, ki ga je ustvaril evolucija.
Proces pridobivanja električne energije s pomočjo celulozne biomase
Postopek se začne z razgradnjo trdne biomase na manjše molekule. Te molekule se nadalje dodelajo, da imajo gorivo. Metode so običajno razvrščene po temperaturi. Imamo naslednje metode:
- Metoda nizke temperature: Ta metoda deluje pri temperaturah med 50 in 200 stopinjami in proizvaja sladkorje, ki lahko fermentirajo v etanol in druga goriva. To se zgodi zelo podobno sedanji obdelavi pri pridelavi koruze in sladkornega trsa.
- Metoda visoke temperature: Ta metoda deluje pri temperaturah med 300 in 600 stopinjami in dobimo bio-olje, ki ga lahko prečistimo, da dobimo bencin ali dizelsko gorivo.
- Metoda zelo visoke temperature: Ta metoda deluje pri temperaturah nad 700 stopinj. Pri tej operaciji nastane plin, ki se lahko pretvori v tekoče gorivo.
Za zdaj ni znano, katera metoda bo pretvorila največjo količino shranjene energije iz tekočega goriva ob najnižjih možnih stroških. Za različne materiale iz celulozne biomase bo morda treba slediti različnim potom. Zdravljenje do visoke temperature so morda optimalne za gozd, nizke pa za trave. Vse je odvisno od količine materiala, ki jo je treba zmanjšati za proizvodnjo biogoriva.
Če povzamemo, celuloza je sestavljena iz atomov ogljika, kisika in vodika. Bencin je sestavljen iz ogljika in vodika. Pretvorba celuloze v biogoriva je torej v odstranjevanju kisika iz celuloze, da dobimo molekule z visoko energijsko gostoto, ki vsebujejo le ogljik in vodik.
Upam, da boste s temi informacijami izvedeli več o celuloznih biogorivih.