มีเชื้อเพลิงชีวภาพหลายประเภทที่มาจากวัตถุดิบที่สามารถสร้างขึ้นใหม่ได้ วันนี้เราจะมาพูดถึง เชื้อเพลิงชีวภาพเซลลูโลส. เชื้อเพลิงประเภทนี้มาจากเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตรไม้และหญ้าที่เติบโตอย่างรวดเร็วซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพได้หลายประเภทรวมทั้งเชื้อเพลิงเครื่องบิน
ในบทความนี้เราจะอธิบายว่าเชื้อเพลิงชีวภาพเซลลูโลสคืออะไรและมีลักษณะอย่างไร
เชื้อเพลิงชีวภาพเซลลูโลสคืออะไร
สำหรับสังคมปัจจุบันควรเป็นที่ชัดเจนว่าเราต้องออกจากวงน้ำมัน การพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิลนี้ก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อความมั่นคงของประเทศเศรษฐกิจหรือสิ่งแวดล้อม. อย่างไรก็ตามรูปแบบเศรษฐกิจในปัจจุบันไม่ได้หยุดการใช้สิ่งเหล่านี้ เชื้อเพลิงฟอสซิล. ในการค้นหาแหล่งพลังงานหมุนเวียนใหม่จำเป็นต้องหาตัวแทนใหม่ที่สามารถขับเคลื่อนกองยานพาหนะของโลกได้เนื่องจากนี่เป็นแหล่งที่มาหลักของการปล่อยก๊าซเรือนกระจกสู่ชั้นบรรยากาศ
คุณสามารถกลั่นเชื้อเพลิงชีวภาพจากสิ่งที่เป็นหรือเคยเป็นพืชผักได้ คนรุ่นแรกมาจากชีวมวลที่กินได้ส่วนใหญ่เป็นข้าวโพดและถั่วเหลืองอ้อยและหัวบีทเป็นต้น พวกเขาเป็นผลไม้ที่อยู่ใกล้มือมากขึ้นในป่าเชื้อเพลิงชีวภาพที่มีศักยภาพเนื่องจากเทคนิคที่จำเป็นที่จำเป็นในการสกัดมันมีอำนาจเหนือกว่า
ก็จะต้องมีการพูดกันว่า เชื้อเพลิงชีวภาพเหล่านี้ไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาที่คงทนเมื่อเวลาผ่านไป ที่ดินทำกินที่มีอยู่เป็นสิ่งจำเป็นและสามารถผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพได้เพียง 10% ของความต้องการเชื้อเพลิงเหลวทั้งหมดของประเทศที่พัฒนาแล้วส่วนใหญ่ ด้วยการเรียกร้องการเก็บเกี่ยวที่มากขึ้นอาหารปศุสัตว์จึงมีราคาแพงขึ้นและราคาของอาหารบางชนิดแม้ว่าจะไม่มากเท่าหรืออย่างที่สื่อมวลชนจะทำให้คุณเชื่อเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา เมื่อรวมการปล่อยมลพิษทั้งหมดที่มีอยู่ในเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นแรกแล้วจะไม่เป็นประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมอย่างที่เราต้องการ
สมดุลการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
ข้อเสียเปรียบในความสมดุลของก๊าซเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศระหว่างการดูดซึมและการสร้างสามารถบรรเทาได้ด้วยการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองซึ่งได้มาจากวัสดุเซลลูโลส วัสดุเซลลูโลสเหล่านี้ ได้แก่ : เศษไม้เช่นขี้เลื่อยและเศษวัสดุเหลือใช้จากการก่อสร้างทางการเกษตรเช่นก้านข้าวโพดและฟางข้าวสาลี นอกจากนี้เรายังพบพืชพลังงานนั่นคือพืชที่มีการเติบโตอย่างรวดเร็วและมีวัสดุเป็นก๊าซหรือหว่านโดยเฉพาะเพื่อการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ
ข้อได้เปรียบหลักของพืชพลังงานเหล่านี้คือมีต้นทุนน้อยในระหว่างการผลิต อุดมสมบูรณ์เท่านั้นและไม่ส่งผลกระทบต่อการผลิตอาหารซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่ต้องคำนึงถึง พืชพลังงานส่วนใหญ่สามารถปลูกได้บนพื้นที่ชายขอบที่ไม่ได้ใช้ทำการเกษตร พืชวิลโลว์หมุนเวียนระยะสั้นเหล่านี้บางชนิดสามารถขจัดสิ่งปนเปื้อนในดินขณะที่พวกมันเติบโตได้
การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพเซลลูโลส
ชีวมวลจำนวนมหาศาลสามารถเก็บเกี่ยวได้อย่างยั่งยืนสำหรับการผลิตเชื้อเพลิง มีงานวิจัยบางชิ้นที่ยืนยันว่าอย่างน้อยในสหรัฐอเมริกาสามารถผลิตชีวมวลเซลลูโลสแห้งอย่างน้อย 1.200 พันล้านตันต่อปีโดยไม่ลดมวลชีวภาพที่มีอยู่สำหรับการบริโภคของมนุษย์ปศุสัตว์และการส่งออก ด้วยสิ่งนี้ สามารถรับเชื้อเพลิงชีวภาพได้มากกว่า 400.000 ล้านลิตรต่อปี จำนวนนี้เทียบเท่ากับครึ่งหนึ่งของปริมาณการใช้น้ำมันเบนซินและดีเซลประจำปีในสหรัฐอเมริกาในปัจจุบัน
ชีวมวลที่สร้างขึ้นนี้สามารถเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพประเภทใดก็ได้: เอทานอลน้ำมันเบนซินธรรมดาดีเซลและแม้แต่น้ำมันเครื่องบิน การหมักเมล็ดข้าวโพดทำได้ง่ายกว่าการสลายก้านเซลลูโลสที่บริจาค แต่มีความคืบหน้าไปมากเมื่อเร็ว ๆ นี้ วิศวกรเคมีมีแบบจำลองคอมพิวเตอร์ทางเคมีควอนตัมที่มีประสิทธิภาพเพื่อสร้างโครงสร้างที่สามารถควบคุมปฏิกิริยาในระดับอะตอม การตรวจสอบเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อขยายเทคนิคการแปลงไปสู่เวทีโรงกลั่นในไม่ช้า ยุคของเชื้อเพลิงเซลลูโลสอยู่ในความเข้าใจของเราแล้ว
ท้ายที่สุดวัตถุประสงค์ตามธรรมชาติของเซลลูโลสคือการสร้างโครงสร้างของพืช โครงสร้างนี้ประกอบด้วยโครงแข็งของโมเลกุลที่ถูกล็อกซึ่งรองรับการเติบโตในแนวตั้งที่ต้านทานการสลายตัวทางชีวภาพอย่างเหนียวแน่น เพื่อปลดปล่อยพลังงานที่เซลลูโลสมีอยู่เพื่อคลายปมโมเลกุลที่สร้างขึ้นโดยวิวัฒนาการ
กระบวนการผลิตไฟฟ้าด้วยชีวมวลเซลลูโลส
กระบวนการเริ่มต้นด้วยการสลายชีวมวลที่เป็นของแข็งให้เป็นโมเลกุลที่เล็กลง โมเลกุลเหล่านี้ได้รับการกลั่นเพิ่มเติมเพื่อให้มีเชื้อเพลิง วิธีการมักจำแนกตามอุณหภูมิ เรามีวิธีการดังต่อไปนี้:
- วิธีอุณหภูมิต่ำ: วิธีนี้ใช้ได้กับอุณหภูมิระหว่าง 50 ถึง 200 องศาและผลิตน้ำตาลที่สามารถหมักเป็นเอทานอลและเชื้อเพลิงอื่น ๆ สิ่งนี้เกิดขึ้นในลักษณะเดียวกับการรักษาในปัจจุบันที่ใช้ในไร่ข้าวโพดและอ้อย
- วิธีอุณหภูมิสูง: วิธีนี้ใช้ได้ผลที่อุณหภูมิระหว่าง 300 ถึง 600 องศาและได้น้ำมันชีวภาพที่สามารถกลั่นเพื่อผลิตน้ำมันเบนซินหรือดีเซลได้
- วิธีอุณหภูมิสูงมาก: วิธีนี้ใช้ได้กับอุณหภูมิที่สูงกว่า 700 องศา ในการดำเนินการนี้ก๊าซจะถูกสร้างขึ้นซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นเชื้อเพลิงเหลวได้
ตอนนี้ยังไม่ทราบว่าวิธีใดจะเปลี่ยนปริมาณพลังงานที่เก็บไว้สูงสุดจากเชื้อเพลิงเหลวในราคาที่ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ อาจต้องใช้เส้นทางที่แตกต่างกันสำหรับวัสดุชีวมวลเซลลูโลสที่แตกต่างกัน การรักษาเพื่อ อุณหภูมิสูงอาจเหมาะสำหรับไม้ในขณะที่อุณหภูมิต่ำจะดีที่สุดสำหรับหญ้า. ทั้งหมดขึ้นอยู่กับปริมาณของวัสดุที่ต้องลดลงเพื่อสร้างเชื้อเพลิงชีวภาพ
โดยสรุปเซลลูโลสประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนออกซิเจนและไฮโดรเจน ในส่วนของน้ำมันเบนซินประกอบด้วยคาร์บอนและไฮโดรเจน การเปลี่ยนเซลลูโลสเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพประกอบด้วยการกำจัดออกซิเจนออกจากเซลลูโลสเพื่อให้ได้โมเลกุลที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงซึ่งมีเฉพาะคาร์บอนและไฮโดรเจนเท่านั้น
ฉันหวังว่าข้อมูลนี้จะทำให้คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเชื้อเพลิงชีวภาพเซลลูโลส