Jak mogą działać samochody napędzane śmieciami

Galeria zdjęć: Egzotyczne samochody Zmodernizowany DeLorean DMC-12 na obchodach 25. rocznicy premiery Trilogy Blu-Ray „Back To The Future” w Gustavino's 25 października 2010 r. W Nowym Jorku. Zobacz więcej zdjęć egzotycznych samochodów. FilmMagic / Getty Images

W „Back to the Future” Doc wrzuca skórki od banana i piwo do Mr. Fusion, aby zasilić swoją maszynę czasu DeLorean. Nie do końca jesteśmy na miejscu domowych systemów zimnej fuzji - lub wehikułów czasu, jeśli o to chodzi - ale nie jesteśmy daleko od możliwości napędzania samochodów na śmieciach takich jak skórki od bananów paliwem, które nie jest tak daleko od piwa.

Napędzanie pojazdów śmieciami brzmi tak daleko, jak Mr. Fusion, ale już robi się to na małą skalę. Tworzenie paliwa płynnego ze śmieci stałych obejmuje proces zwany gazyfikacja, gdzie ciepło - a nie płomień - przekształca substancje stałe oparte na węglu w gaz syntetyczny, który można następnie destylować do etanolu, alkoholu, który jest już dodawany do benzyny w wielu stanach i używany w samochodach już w ruchu.

Gaz syntetyczny lub syngas w skrócie, można tworzyć z różnych plików surowce, lub materiały źródłowe, w tym:

• Paliwa kopalne, takie jak węgiel, ropa i gaz ziemny
• Asfalt
• Ścieki
• Tworzywa sztuczne
• Biomasa, np. Drewno lub odpady rolnicze
• Miejskie odpady stałe, czyli śmieci

Pomysł stworzenia paliwa płynnego z biomasy stałej istnieje od dawna. Proces zgazowania odkryto w Belgii w 1609 roku przy użyciu drewna i węgla. Syngas był również znany jako „gaz miejski” i był używany w latarniach ulicznych, które musiały być ręcznie zapalane przez latarnię. Podczas niedoborów paliwa podczas II wojny światowej europejskie pojazdy były wyposażone w gaz syntezowy wytwarzany z wiórów drzewnych, a RPA z czasów apartheidu korzystała z tej samej technologii, gdy podlegała ogólnoświatowym sankcjom..

Innymi słowy, te rzeczy istnieją od bardzo dawna. Następnie przyjrzyjmy się, jak nowoczesny gaz syntezowy ze śmieci jest wytwarzany i przekształcany w etanol, który można wykorzystać bez żadnych modyfikacji w samochodzie.

Zawartość

1. Jak zamienić śmieci w gaz
2. Po co zasilać samochody śmieciami?
3. Potencjalne pułapki dla samochodów napędzanych śmieciami

Pierwszym krokiem jest oddzielenie śmieci lub stałych odpadów komunalnych na stacji przeładunkowej. Szkło i metal nie sprawdzą się w procesie zgazowania i i tak powinny zostać poddane recyklingowi; rzeczy takie jak zrębki, trawa, opony i pieluchy będą działać. „Jeśli robi się naprawdę gorąco i topi się, to nie jest dobra substancja” - mówi Wes Bolsen, dyrektor ds. Marketingu w Coskata, Inc. „Jeśli robi się gorąco i zamienia się w gaz, jak drewno w kominku, to dobrze”. Każda substancja na bazie węgla będzie pasować do rachunku jako surowiec.

Po posortowaniu śmieci można rozpocząć zgazowanie. Surowiec jest podgrzewany - ale nie spalany - pod ciśnieniem, aż do jego rozkładu. Wyobraź sobie kosz na kompost na swoim podwórku, w którym znajduje się materia organiczna. W tej chwili te stare liście sałaty i wierzchołki marchwi nagrzewają się i rozkładają, tworząc kompost. Teraz wyobraź sobie, że pojemnik nie ma otworów wentylacyjnych, więc nie ma tlenu, który powodowałby spalanie, a jeszcze więcej ciepła i ciśnienia jest stosowane. Wystąpiłby ten sam proces rozkładu, ale znacznie intensywniejszy. Proces rozkładu rozrywa wiązania węglowe w starych warzywach i zamienia się w coś w rodzaju gazu ziemnego - gazu syntezowego.

Możesz zatrzymać się tutaj, po tym, jak proces zgazowania wytworzył gaz syntezowy. Niektóre pojazdy eksperymentalne, takie jak Honda Civic NGV, a nawet nowa flota śmieciarek miasta Toronto, są zasilane sprężonym gazem ziemnym. Prawdopodobnie jako paliwo do tych samochodów można by użyć syngazu. Ale co z milionami samochodów, które już jeżdżą po drogach, które nie mogą używać gazu syntezowego? Coskata dodaje kilka kroków do swojego procesu produkcji etanolu z gazu syntezowego, który można łatwo wprowadzić do prawie każdego pojazdu jadącego dziś po drogach, nie zmieniając niczego w samochodach.

Po utworzeniu syngazu w zakładzie Coskata jest on fermentowany z gazu do cieczy przez bakterie w środowisku wodnym - co naprawdę oznacza robaki żyjące w zbiornikach z wodą. Te opatentowane szczepy bakterii wdychają gaz syntezowy (CO, CO2 i H2) i eliminują etanol (C2). Pozostaje tylko destylacja etanolu z wody. Etanol jest gotowy do użycia przez silnik, a woda wraca do robaków, przy czym bardzo niewiele marnuje się w tym procesie.

A teraz, gdy wiemy, jak można zrobić paliwo ze śmieci, dowiedzmy się, dlaczego zawracaliśmy sobie głowę jego użyciem.

Rojenia

Mało znany fakt: wytwarzanie etanolu jest prawie identyczne z wytwarzaniem bimbru. Tak blisko, że Coskata dodaje trochę benzyny do gotowego paliwa - proces zwany denaturacja. Gdyby nie dodali tej odrobiny benzyny, podlegaliby podatkowi od spirytusu w wysokości 27 dolarów za galon. Poza tym, jeśli ktoś jest na tyle zdesperowany, by pić etanol z benzyną… cóż, zwymiotuje.

Niezależnie od tego, czy jeździsz od trzech, czy trzydziestu lat, wiesz, że ceny benzyny są niestabilne - delikatnie mówiąc. Niepokoje polityczne, burze, klęski żywiołowe - wiele rzeczy może zakłócić przepływ ropy i benzyny do Stanów Zjednoczonych, a zakłócony przepływ oznacza wyższe ceny. Poszukiwanie nowych krajowych źródeł paliwa awansowało w ostatnich latach na naszej liście priorytetów.

Naszym radarem są również emisje gazów cieplarnianych i globalne zmiany klimatyczne. Paliwa kopalne przyczyniają się do powstawania gazów cieplarnianych w środowisku na prawie każdym etapie ich cyklu, od wydobycia ich z ziemi, przez przetworzenie ich do wykorzystania, aż po ich faktyczne wykorzystanie w naszych samochodach. Zmniejszenie tych emisji znacznie przyczyniłoby się do zmniejszenia obciążenia naszego środowiska.

Departament Energii (DOE) zauważa, że ​​gaz syntezowy, niezależnie od używanego surowca, pozwala na prawie zerowy proces produkcji i można go skonfigurować do przechowywania wychwytywania dwutlenku węgla. Spełnia również najsurowsze przepisy dotyczące emisji dwutlenku siarki, cząstek stałych i toksycznych zanieczyszczeń w USA.

Zamiana gazu syntezowego na etanol sprawia, że ​​zasilanie samochodów śmieciami jest jeszcze łatwiejsze. Etanol jest już dopuszczony do użytku i można go znaleźć w 10-15 procentach na wielu stacjach benzynowych. Pojazdy typu flex-fuel mogłyby zużywać jeszcze więcej etanolu, często 85% etanolu zmieszanego z 15% benzyny, w zbiorniku.

Istnieje wiele rodzajów śmieci, które można wykorzystać jako surowiec, od śmieci zebranych w Seattle po odpady kukurydzy na Środkowym Zachodzie po pozostałości przemysłu celulozowo-papierniczego na południowym wschodzie. Nie ma potrzeby używania prawdziwej żywności, którą ludzie mogliby zjeść, na przykład kukurydzy, kiedy można użyć śmieci, które w przeciwnym razie zostałyby zebrane przy krawężniku i trafiły na wysypisko śmieci. „Nie ma mowy, żebyś zapłacił za umieszczenie śmieci w dziurze w ziemi, skoro możesz na tym zarobić” - mówi Bolsen z Coskata. „To jak grzebanie gotówki”.

Miasta takie jak Chicago, które prawie zapełniły swoje wysypisko odpadami komunalnymi, szukają systemów takich jak Coskata do radzenia sobie ze śmieciami w przyszłości. Ale musi być jakiś haczyk, prawda? Może.

Czytaj dalej, aby poznać niektóre wyzwania stojące przed tą nową technologią.

Chipy

Zgazowanie w domu jest możliwe, jeśli nie łatwe. Wystarczy poprosić Chipa Beama, który zespawał swój własny lejek do zgazowania wiórów drzewnych i zamontował go z tyłu swojego Isuzu Troopera z 1988 roku. Stosując proces zgazowania podobny do tego stosowanego przez Europejczyków podczas II wojny światowej, jedzie 20 mil (32,2 km) na każde 25 funtów (11,3 kg) wiórów, które wrzuci do kosza. Jechał nim podczas pierwszego Green Grand Prix w Watkins Glen, gdzie zdobył nagrodę „Najbardziej niezwykły samochód”.

Biorafineria Coskata Zdjęcie dzięki uprzejmości Coskata, Inc..

Niektóre surowce, takie jak wióry drewniane, są dość jednolite. Każdy mały kawałek drewna jest z tego samego materiału, a maszyny mogą wytwarzać wszystkie kawałki podobnego rozmiaru. Zrębki, trawa i podobne jednorodne surowce są prawie idealne do przekształcania odpadów w paliwo w procesie zgazowania.

Jednak komunalne odpady stałe to inna historia. Tak, możesz użyć opon i pieluch jako surowca, ale są to bardzo różne materiały, które wymagają bardzo różnej obróbki, zanim będą mogły rozpocząć proces zgazowania. Po pierwsze, więcej jest do sortowania, aby wydobyć nadające się do użytku śmieci na stacji przeładunkowej, niż aby odebrać odpady drewniane z celulozowni. Więcej czynności związanych z sortowaniem i przygotowaniem oznacza większe koszty.

To nie jedyny problem z przygotowaniem śmieci w procesie zgazowania. Wiele materiałów odpadowych, w tym stałe odpady komunalne i niektóre surowce z biomasy, takie jak trawa lub kukurydza, ma wyższą zawartość wilgoci. Przed umieszczeniem ich w leju w celu zgazowania elementy te musiałyby zostać wysuszone.

Potencjalny problem występuje również na drugim końcu procesu: odpady komunalne miałyby wyższą zawartość popiołu. Zrębki drzewne są bardzo wydajnym surowcem, a tylko niewielka część - może 2 procent - kończy się jako popiół. Reszta jego masy zamienia się w gaz (pomyśl o kłodzie w kominku). Każdy zakład przetwarzający komunalne odpady stałe, takie jak opony i pieluchy na gaz syntezowy, musiałby mieć urządzenia do radzenia sobie z pozostałym popiołem.

Podobnie jak w przypadku każdego nowego źródła paliwa, od elektryczności po wodór, należy stworzyć wystarczającą ilość gazu syntezowego, aby umożliwić jego szerokie zastosowanie. Największy w kraju przewoźnik śmieci, Waste Management, rozmawiał z Coskatą o partnerstwie, ale powszechne wykorzystanie samochodów ze śmieciami jest nadal za 3-5 lat. Ale jeśli te bakterie wypluwające etanol postąpią po swojemu, Twój samochód może wkrótce stać się samochodem napędzanym śmieciami, takim jak Doc's DeLorean - bez bananów ani szalonych przewodów.

Aby uzyskać więcej informacji na temat samochodów napędzanych śmieciami, gazu syntetycznego i innych powiązanych tematów, skorzystaj z łączy na następnej stronie.

Powiązane artykuły

• 10 Biopaliwa jadalne
• Jak działa zgazowanie
• Jak działają pojazdy na gaz ziemny
• Co to jest synfuel? 
• Czy samochód może być zasilany energią jądrową?
• Jak można przekształcić algi w biopaliwo? 
• Jakie są ekonomiczne wady stosowania biopaliw?
• W jakie nowe sposoby bakterie mogą pomóc zmniejszyć nasze wysypiska?

Więcej świetnych linków

• Isuzu Trooper napędzany drewnem
• Honda Civic GX Pojazd na gaz ziemny
• Coskata, Inc..

Źródła

• Beam, Chip. Właściciel Syngas Isuzu Trooper. Wywiad telefoniczny. Przeprowadzone w czerwcu 2008 roku.
• Bolsen, Wes. Dyrektor marketingu Coskata, Inc. Wywiad telefoniczny. Przeprowadzono 23 lutego 2011 r.
• Katedra Energetyki, Narodowe Laboratorium Technologii Energetycznych (NETL). "Gazyfikacja." (23 lutego 2011) http://www.netl.doe.gov/technologies/coalpower/gasification/gasifipedia/TOC.html
• LaMonica, Martin. „Firmy zajmujące się przetwarzaniem alkoholu na śmieci zaczynają kopać”. CNET News. 14 maja 2008 r. (16 lutego 2011 r.) Http://news.cnet.com/8301-11128_3-9939613-54.html
• Sandru, Mihai. „Nowa śmieciarka Toronto napędzana biogazem pochodzącym z odpadów”. Zielony optymizm. 11 listopada 2010. (16 lutego 2011) http://www.greenoptimistic.com/2010/11/11/toronto-biogas-garbage-truck/