Det finns olika typer av biobränslen som kommer från råvaror som kan regenereras. Idag ska vi prata om cellulosabiobränslen. Denna typ av bränsle kommer från snabbt växande jordbruksrester, trä och gräs som kan omvandlas till en mängd olika biobränslen inklusive jetbränslen.
I den här artikeln kommer vi att beskriva vad cellulosabiobränslen är och vilka egenskaper de har.
Vad är cellulosabiobränslen
För dagens samhälle bör det vara tydligt att vi måste komma ut ur oljesfären. Beroendet av detta fossila bränsle medför oacceptabla risker för nationell, ekonomisk eller miljömässig säkerhet. Den nuvarande ekonomiska modellen stoppar dock inte användningen av dessa fossila bränslen. För att hitta nya källor till förnybar energi är det nödvändigt att upptäcka ett nytt medel som kan driva världens fordonsflotta, eftersom detta är den viktigaste källan till växthusgasutsläpp i atmosfären.
Du kan praktiskt taget destillera biobränslen från allt som är eller någonsin har varit vegetabiliskt. De från den första generationen kommer från ätbar biomassa, främst majs och sojabönor, sockerrör och rödbetor. De är de frukter som är mest till hands i en skog av potentiella biodrivmedel eftersom den nödvändiga tekniken som behövs för att extrahera dem dominerar.
Det måste sägas att dessa biobränslen är inte en hållbar lösning över tiden. Ett befintligt åkermark är nödvändigt och endast biobränslen kunde produceras för att täcka 10% av alla behov av flytande bränsle i de mest utvecklade länderna. Genom att kräva större skördar blir djurfoder dyrare och på priserna på vissa livsmedel, men inte så mycket eller som pressen skulle tro för några år sedan. När de totala utsläppen i första generationens biodrivmedel har redovisats är det inte lika fördelaktigt för miljön som vi skulle vilja ha det.
Växthusgasutsläppsbalans
Denna nackdel i balansen av växthusgaser i atmosfären mellan absorption och produktion kan lindras med användning av andra generationens biobränslen som härrör från cellulosamaterial. Dessa cellulosamaterial är: trärester som sågspån och byggrester, jordbruksprodukter såsom majsstjälkar och vetestrån. Vi hittar också energigrödor, det vill säga växter som växer snabbt och har material i gas eller som sådd specifikt för produktion av biobränslen.
Den största fördelen som dessa energigrödor har är att de kostar få under sin produktion. Endast rikligt och påverkar inte livsmedelsproduktionen, vilket är mycket viktigt att ta hänsyn till. De flesta energigrödor kan odlas på marginalmark som inte används för jordbruk. Några av dessa kortvariga förnybara pilgrödor kan sanera jorden när de växer.
Produktion av cellulosabiobränslen
Stora mängder biomassa kan skördas hållbart för bränsleproduktion. Det finns vissa studier som bekräftar att åtminstone i USA kan minst 1.200 XNUMX miljoner ton torr cellulosabiomassa produceras per år utan att detta minskar den biomassa som är tillgänglig för konsumtion, boskap och export. Med detta mer än 400.000 XNUMX miljoner liter biodrivmedel kunde erhållas per år. Detta belopp motsvarar hälften av den nuvarande årliga förbrukningen av bensin och diesel i USA.
Denna genererade biomassa kan omvandlas till vilken typ av biobränsle som helst: etanol, vanlig bensin, diesel och till och med flygbränsle. Fermenterade majskärnor är mycket lättare att bryta ner än donerade cellulosastjälkar, men mycket framsteg har gjorts nyligen. Kemitekniker har kraftfulla kvantkemiska datormodeller tillgängliga för att bygga strukturer som kan kontrollera reaktioner på atomnivå. Dessa undersökningar avser att snart utvidga omvandlingstekniker till raffinaderifältet. Tiden med cellulosabränsle ligger nu inom vårt grepp.
När allt kommer omkring är det naturliga syftet med cellulosa att bilda strukturen hos en växt. Denna struktur består av styva byggnadsställningar av låsta molekyler som stöder vertikal tillväxt som ihärdigt motstår biologiskt sönderfall. För att frigöra den energi som cellulosa innehåller för att lösa upp den molekylära knut som skapats av evolutionen.
Kraftgenereringsprocess genom cellulosabiomassa
Processen börjar med att bryta ner fast biomassa i mindre molekyler. Dessa molekyler förfinas ytterligare för att ha bränslen. Metoderna klassificeras vanligtvis efter temperatur. Vi har följande metoder:
- Lågtemperaturmetoden: Denna metod fungerar med temperaturer mellan 50 och 200 grader och producerar sockerarter som kan jäsa till etanol och andra bränslen. Detta sker på ett sätt som mycket liknar den nuvarande behandlingen som används i majs- och sockerrörsgrödor.
- Metoden för hög temperatur: Denna metod fungerar vid temperaturer mellan 300 och 600 grader och en bioolja erhålls som kan raffineras för att producera bensin eller diesel.
- Den mycket höga temperaturmetoden: Denna metod fungerar vid temperaturer över 700 grader. I denna operation genereras en gas som kan omvandlas till flytande bränsle.
För närvarande är det inte känt vilken metod som kommer att omvandla den maximala mängden lagrad energi från flytande bränsle till lägsta möjliga kostnad. Olika vägar kan behöva följas för olika cellulosabiomassamaterial. Behandling till höga temperaturer kan vara optimala för skog, medan låga temperaturer skulle vara bäst för gräs. Allt beror på mängden material som måste reduceras för att generera biobränslet.
Sammanfattningsvis består cellulosa av kol-, syre- och väteatomer. Bensin består å sin sida av kol och väte. Omvandlingen av cellulosa till biobränslen består då i att eliminera syret från cellulosan för att erhålla molekyler med hög energitäthet som endast innehåller kol och väte.
Jag hoppas att du med den här informationen kan lära dig mer om cellulosabiobränslen.