Jak działają biopaliwa drugiej generacji?

Patrzysz na pole miskantu, kluczowego członka drugiej generacji biopaliw, który pomaga odwrócić uwagę biopaliw od kukurydzy. Chcesz dowiedzieć się więcej? Sprawdź te zdjęcia pojazdów napędzanych paliwami alternatywnymi. Tim Graham / Getty Images

Na pierwszy rzut oka pola miskantu pokrywające hrabstwo Sampson w Północnej Karolinie wydają się mało ważne. Miskant, który jest o 1,21 metra wyższy od kosza do koszykówki, jest gigantyczną, kolczastą, niejadalną - i niektórzy powiedzieliby, że bezużyteczna - trawą. Jednak zdaniem innych te ogromne ostrza mogą pewnego dnia być równie cenne jak złoto lub przynajmniej zbiornik benzyny. Firma o nazwie Chemtex planuje zbudować rafinerię o wartości 170 milionów dolarów w hrabstwie Sampson, która będzie przetwarzać 20 milionów ton miskantu i innych traw na etanol każdego roku [źródło: Ramsey].

Od lat politycy, dziennikarze i naukowcy opowiadają się za przekształceniem roślin w etanol i biodiesel, aby zmniejszyć światowe zużycie paliw kopalnych, zwłaszcza ropy naftowej. Biopaliwo spala się czystsze niż paliwa kopalne, uwalniając do atmosfery mniej zanieczyszczeń i gazów cieplarnianych, w tym dwutlenku węgla.

Wiele biopaliw na świecie pochodzi z upraw spożywczych, takich jak pszenica, kukurydza, soja i trzcina cukrowa. Energia wytwarzana przez te zakłady jest nazywana biopaliwem „pierwszej generacji”. Jak się okazuje, ci pionierzy w dziedzinie biopaliw nie mają takiej obietnicy jak kiedyś. Po pierwsze, niektóre uprawy biopaliw pierwszej generacji, zwłaszcza kukurydza, konkurują z uprawami spożywczymi o ziemię i wodę. Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych twierdzi, że rafinerie, które wytwarzają etanol z kukurydzy, konsumują około 40% upraw kukurydzy każdego roku [źródło: Blas]. W 2009 roku 25 procent wszystkich upraw kukurydzy i zbóż w USA nie zostało przeznaczone na produkcję żywności, ale na produkcję biopaliw [źródło: Vidal].

Takie spożycie upraw może powodować wiele problemów, w tym wyższe ceny żywności i wylesianie. Ponadto koszty konwersji i wykorzystania upraw spożywczych jako źródła paliwa mogą być wysokie. Dzieje się tak dlatego, że rafinerie mogą wykorzystywać do produkcji biopaliw tylko niewielkie części instalacji, takie jak zawartość oleju, cukru i skrobi. Taka nieefektywność sprawia, że ​​biopaliwa pierwszej generacji są mniej przyjazne dla środowiska. Co więcej, eksperci są teraz przekonani, że biopaliwa nigdy nie zastąpią całkowicie ropy naftowej jako wybranego źródła energii. Krótko mówiąc, produkcja biopaliw jest nieefektywna i pod wieloma względami nieuzasadniona z ekologicznego i ekonomicznego punktu widzenia [źródła: Bank Światowy; Science Daily].

Ale przyszłość biopaliw jako alternatywnego źródła energii może nie być tak ponura, jak kiedyś sądzono. Dzięki trawie miskantu i innym uprawom biopaliw „drugiej generacji” potencjał zmniejszenia zależności świata od zagranicznej ropy nigdy nie był większy.

Lato 2012 roku było gorące i suche w większości Stanów Zjednoczonych, zwłaszcza na Środkowym Zachodzie, spichlerzu Ameryki. Suche warunki spowodowały wyschnięcie kukurydzy i innych zbóż, podnosząc ceny i nadwerężając i tak już słabą gospodarkę.

Historyczna susza, najgorsza od 50 lat, uwydatniła ograniczenia surowców do produkcji biopaliw pierwszej generacji. Gdy ceny żywności poszybowały w górę, rolnicy, biurokraci i politycy zaczęli debatować nad mądrością kierowania upraw żywności na produkcję biopaliw. To była scena rozgrywająca się w coraz gorętszym, suchym i głodnym świecie. Problem stał się tak poważny, że organizacje pomocy żywnościowej i ONZ zaczęły prosić rządy o zniesienie mandatów na produkcję biopaliw, aby umożliwić większą produkcję żywności. ONZ stwierdziła, że ​​kiedy świat stoi w obliczu niedoboru żywności, kraje powinny przemyśleć swoją politykę w zakresie biopaliw [źródło: Blas].

Oprócz przyczyniania się do kryzysu żywnościowego, produkcja etanolu i biodiesla z surowców nie jest tak przyjazna dla środowiska i ekonomii, jak mogłoby się wydawać. Biopaliwa pierwszej generacji są wytwarzane z cukrów i skrobi, które są łatwo przyswajalne przez drożdże. Gdyby rafinerie zamieniły każdy kłos kukurydzy w etanol, zastąpiłoby to tylko 12 procent dostaw benzyny [źródło: Brune].

Ponadto rolnicy zużywają duże ilości paliw kopalnych, wody i nawozów do uprawy i przetwarzania surowców pierwszej generacji na biopaliwo. Na przykład proces uprawy i produkcji, który zamienia kukurydzę w etanol, wytwarza tylko 15 procent mniej gazów cieplarnianych niż benzyny [źródło: Tilman and Hill].

Na szczęście czeka na nas nowe pokolenie. W przeciwieństwie do biopaliw wytwarzanych z kukurydzy, soi lub innych surowców pierwszej generacji, biopaliwa drugiej generacji są wytwarzane z roślin, których nikt nie chce jeść. Chociaż przetworzenie produktów odpadowych z roślin, takich jak łodygi kukurydzy, łodygi, liście, łuski i zrębki drzewne, w biopaliwo jest trudnym procesem, potencjalne korzyści są ogromne. Technologia drugiej generacji może wytworzyć znacznie więcej paliwa niż biopaliwa pierwszej generacji, w minimalnym stopniu wpływając na zaopatrzenie w żywność i środowisko.

Rosnące zielone miejsca pracy

Według Biotechnology Industry Association przemysł biopaliw stworzy 190 000 miejsc pracy w Stanach Zjednoczonych do 2022 roku. Ponadto produkcja biopaliw może zmniejszyć import ropy naftowej do USA o 70 miliardów dolarów w ciągu 12 lat [źródło: Biotechnology Industry Association].

Miskant jest doskonałym przykładem uprawy biopaliw drugiej generacji. Trawa rośnie szybko, jest odporna na suszę i rozwija się na ubogiej glebie, której nie można wykorzystać do upraw spożywczych. W przeciwieństwie do kukurydzy i zbóż miskant jest byliną. Rolnicy muszą go posadzić tylko raz, a będzie wracał rok po roku. Ponadto miskant i inne uprawy drugiej generacji wymagają znacznie mniej nawozów i upraw niż uprawy pierwszej generacji, co przekłada się na mniejszą degradację środowiska i mniejsze zużycie energii.

Chemtex ma nadzieję, że w hrabstwie Sampson wiosną 2013 r. Lokalni rolnicy posadzą miskant, dzięki czemu firma będzie miała wystarczająco dużo trawy, aby nakarmić swoją rafinerię rok później. Firma Chemtex podpisała już umowę z Gulf Oil na zakup całego etanolu produkowanego przez rafinerię. Firma wybuduje swój obiekt na 166 akrach. Powinien zatrudniać 300 osób [źródło: Ramsey].

Pola miskantu nie będą konkurować o ziemię, z której korzystają rolnicy uprawiający kukurydzę i soję. Urzędnicy stanowi zidentyfikowali już 100 000 akrów w regionie obejmującym trzy hrabstwa, w tym w hrabstwie Sampson, które rolnicy mogą wykorzystywać jako tereny uprawne do uprawy biologicznej. Część tego areału to w najlepszym przypadku grunty marginalne. Część z nich jest piaszczysta i ułatwiłaby uprawę miskanta i innych upraw biopaliw drugiej generacji. Hodowcy już wykorzystują niektóre z tych akrów jako pola oprysku świń [źródło: Ramsey].

Chociaż produkcja biopaliw drugiej generacji może wydawać się odpowiedzią na nasze problemy energetyczne i środowiskowe, sytuacja jest znacznie bardziej skomplikowana. W obecnej sytuacji proces przekształcania upraw drugiej generacji w biopaliwo jest droższy niż produkcja biopaliwa pierwszej generacji. Dzieje się tak, ponieważ produkcja biopaliwa z upraw biopaliw drugiej generacji wymaga znacznie więcej energii niż z surowców pierwszej generacji. W rezultacie naukowcy desperacko poszukują nowszych i tańszych sposobów przekształcania roślin biologicznych drugiej generacji w biopaliwa.

Wydajność i zdolność produkcyjna to dwa inne problemy, które naukowcy muszą pokonać. Jedno z ostatnich badań sugeruje, że tylko jedno z dziewięciu biopaliw drugiej generacji wyrzuca do powietrza mniej gazów cieplarnianych niż paliwa kopalne. Co więcej, wielu ekspertów nie jest tak pewnych, czy biopaliwa drugiej generacji mogą zapewnić wystarczającą ilość paliwa do napędzania samochodów na świecie [źródło: Birdlife International].

Chociaż te inne problemy istnieją, naukowcy i inżynierowie są przekonani, że mogą sprawić, że biopaliwa drugiej generacji będą działać. Nie oczekuje się, że staną się opłacalne komercyjnie przez kilka kolejnych lat, ale eksperci przewidują, że nowa generacja jest najlepszą odpowiedzią na problemy energetyczne i środowiskowe na świecie.

Napisałem wiele artykułów na temat odnawialnych źródeł energii, w tym biopaliw. W tym czasie przekonałem się, że żadne źródło energii nie zaspokoi naszego pragnienia paliw kopalnych. Zamiast tego połączenie źródeł, od energii słonecznej po energię wiatrową, po paliwo wytwarzane z roślin, stanowi najlepszą alternatywę dla uratowania świata przed zmianami klimatycznymi, które spowodowaliśmy my, ludzie. Obniżenie kosztów produkcji paliw wykorzystujących energię odnawialną zajmie trochę czasu, aby ich użytkowanie stało się przystępne. Cieszę się, że naukowcy na całym świecie pracują nad tym problemem.

Powiązane artykuły

• Jakie są korzyści dla środowiska płynące z biopaliw?
• Jak wykorzystać biopaliwa
• Jedzenie lub paliwo?
• The Ultimate Biopuels Crops Quiz
• Jak działa Biodiesel
• Czy samochody ze smarem są legalne?
• Czy biopaliwa konkurują z żywnością??

Źródła

• Organizacja Przemysłu Biotechnologicznego. (28 sierpnia 2012) http://www.bio.org/
• Birdlife International. „Przestrogi przed dalszym rozwojem biopaliw”. (28 sierpnia 2012) http://www.birdlife.org/eu/EU_policy/Biofuels/eu_biofuels7.html
• Blas, Javier. „Susza podsyca debatę na temat biopaliw”. Financial Times. 12 sierpnia 2012 r. (28 sierpnia 2012 r.) Http://www.ft.com/cms/s/0/12dbb322-e48d-11e1-affe-00144feab49a.html#axzz24vypflsb
• Brune, Michael. „Coming Clean: Breaking America's Addiction to Oil and Coal”. Książki Sierra Club. 2008.
• Ramsey, John. „Energia z roślin. Trawa może stać się paliwem przyszłości”. Fay Observer. 20 sierpnia 2012 r. (28 sierpnia 2012 r.) Http://fayobserver.com/articles/2012/08/19/1196815?sac=fo.business
• Science Daily. „Ekologiczna jazda? Test biopaliw drugiej generacji”. 29 czerwca 2010 r. (28 sierpnia 2012 r.) Http://www.sciencedaily.com/releases/2010/06/100629094535.htm
• Tilman, David i Hill, Jason. „Kukurydza nie może rozwiązać naszego problemu”. Washington Post. 25 marca 2007. (28 sierpnia 2012) http://www.washingtonpost.com/wp-dyn/content/article/2007/03/23/AR2007032301625.html
• Vidal, John. „Jedna czwarta upraw zbóż w USA jest karmiona samochodami, a nie ludźmi, jak pokazują nowe dane”. Opiekun. 22 stycznia 2010. (28 sierpnia 2012) http://www.guardian.co.uk/environment/2010/jan/22/quarter-us-grain-biofuels-food
• Bank Światowy. „Biopaliwa drugiej generacji”. Sierpień 2010. (28 sierpnia 2012) http://www-wds.worldbank.org/servlet/WDSContentServer/WDSP/IB/2010/08/30/000158349_20100830090558/Rendered/PDF/WPS5406.pdf