Jak wykorzystać biopaliwa

POTRZEBUJE PODPIS Thinkstock

Biopaliwa - to słowo wydaje się magiczne. Przywodzi na myśl śpiew ptaków, czyste, błękitne niebo i globalne szczęście. W jakiś sposób możemy zamienić rośliny i inny materiał organiczny w coś, co napędza nasze samochody i jednocześnie uratuje planetę.

Ale to wcale nie jest magia. W tym artykule omówimy, czym są biopaliwa, czym nie są i jak są wykorzystywane biomasa (czyli materiał organiczny z roślin i zwierząt). Porozmawiamy również o obietnicach i kompromisach związanych z głównymi rodzajami biopaliw.

Po pierwsze, czym są biopaliwa? Według Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) są to odnawialne paliwa stałe, gazowe lub ciekłe opracowane z roślin i materiałów organicznych, które można przetworzyć na wytwarzane paliwo do zasilania naszych samochodów i SUV-ów, ogrzewania naszych pomieszczeń mieszkalnych lub obsługi maszyn. Odnawialne w tym sensie oznacza to, że otrzymujemy środki na wytworzenie paliwa z czegoś, co możemy łatwo uzupełnić w rozsądnie krótkim czasie - na przykład z roślin. Chociaż ropa i gaz ziemny również pochodzą z roślin, nie są one odnawialne, ponieważ odświeżenie dostaw tych paliw kopalnych zajęłoby miliony lat.

Przez dziesięciolecia właściciele domów mieli możliwość korzystania z paliw stałych, takich jak pelety z drewna lub kukurydzy - chociaż ostatnio stał się bardziej popularnym sposobem na zrównoważenie dzikich wahań cen oleju opałowego. Do celów transportowych zdecydowanie najpowszechniej stosowanymi obecnie biopaliwami są etanol (forma alkoholu produkowana ze skrobi lub cukru) i biodiesel (paliwo na bazie oleju, tłuszczów lub smarów).

Śledzenie produkcji biopaliw nie jest jeszcze nauką ścisłą ze względu na wiele metod stosowanych do jego produkcji, ale dane dotyczące całkowitej produkcji i zużycia biodiesla i etanolu są wiarygodne. Po pewnym spadku w połowie lat 90. produkcja etanolu w Stanach Zjednoczonych osiągnęła najwyższy w historii poziom. Produkcja biodiesla w Stanach Zjednoczonych gwałtownie wzrosła z 2 milionów galonów w 2002 roku do 700 milionów galonów w 2008 roku, według National Biodiesel Board, amerykańskiego stowarzyszenia branżowego..

Jasne, paliwa alternatywne mogą być bardzo przydatne, ale jak faktycznie przekształcają biomasę w coś nadającego się do użytku?

Etanol, czasami nazywany alkoholem zbożowym, jest wytwarzany przez fermentację materiałów roślinnych. Tradycyjnie oznaczało to fermentowanie nadającej się do spożycia części upraw, zwłaszcza kukurydzy lub trzciny cukrowej.

Dużym minusem tego jest to, że narusza to zaopatrzenie ludzi i zwierząt w żywność. Nowe badania koncentrują się zamiast tego na używaniu biomasa celulozowa, który składa się z niespożywczych części roślin, takich jak łodygi kukurydzy]. Proces polega na przekształceniu materiału roślinnego w glukozę, którą można następnie fermentować jak każdy inny cukier, wytwarzając etanol. Lignina, produkt uboczny procesu, jest spalana, aby zapewnić energię niezbędną do zakończenia procesu.

Chociaż może być używany jako paliwo w czystej postaci, biodiesel jest zwykle łączony z benzyną. Wszystkie pojazdy napędzane benzyną mogą być łatwo dostępne gazohol, mieszanina 90% benzyny i 10% etanolu. Pojazdy typu flex-fuel mogą również korzystać z tzw Paliwo E85, mieszanina 85% etanolu i 15% benzyny.

W przeciwieństwie do etanolu, biodiesel zyskał popularność w Stanach Zjednoczonych dopiero od około 2005 roku. Podstawy naukowe są również znacznie nowsze i nieco bardziej złożone. Większość metod produkcji biodiesla w USA opiera się na oleju sojowym lub zużytym oleju roślinnym, chociaż można również stosować inne oleje, a nawet algi.

Według National Sustainable Agricultural Information Service olej jest łączony z alkoholem, zwykle metanolem lub nawet etanolem. Do rozpoczęcia procesu nazywanego jest używany katalizator, taki jak wodorotlenek potasu lub wodorotlenek sodu (ług) transestryfikacja, który produkuje biodiesel, którego produktem ubocznym jest glicerol.

Podobnie jak etanol, biodiesel jest zwykle łączony z paliwem na bazie ropy naftowej, dzięki czemu może być stosowany we wszystkich pojazdach z silnikiem Diesla. Najpopularniejsza mieszanka to tzw B20, odzwierciedlając 20-procentową mieszankę biodiesla i 80-procentowego oleju napędowego na bazie ropy naftowej. Zmodyfikowane pojazdy mogą korzystać B100, lub w 100% biodiesel, aby napędzać je na drodze.

Etanol i biodiesel to dwa paliwa, które cieszą się dużą popularnością, ale biopaliwa to o wiele więcej. W następnej sekcji zbadamy inne opcje biopaliw.

Produkcja biodiesla ze zużytego oleju roślinnego

Chcesz pożegnać się ze stacją benzynową? Dołącz do rosnącego grona ludzi, którzy wytwarzają biodiesel w domu ze zużytego oleju roślinnego. Będziesz potrzebował metanolu, silnego katalizatora (ługu) i wielu środków ostrożności. Zapasy są łatwo dostępne. Literatura obfituje w ten proces, więc czytaj, kupuj zapasy, bądź ostrożny i przygotuj się do ogłoszenia niezależności paliwowej.

Biopaliwa nie są ograniczone do naszych samochodów osobowych i ciężarowych. W tej sekcji przyjrzymy się nowym sposobom, w jakie biopaliwa pojawiają się w naszym życiu.

Ludzie gromadzą się wokół pożarów drewna od zarania dziejów. Drewno jest łatwe w obróbce, łatwe do spalenia i łatwe do wymiany (w każdym razie przy odpowiednim zarządzaniu zasobami). Dzisiejsza zmiana polega na opracowaniu szerokiej gamy peletów do zasilania pieców opalanych drewnem. Te piece są również coraz bardziej wydajne w spalaniu rzeczy. Departament Energii Stanów Zjednoczonych informuje, że piec na pellety o mocy 42000 Btu może ogrzać dom o powierzchni 1300 stóp kwadratowych - jednostki te wytwarzają nawet mniej zanieczyszczeń i mają mniejsze wymagania konserwacyjne. Podczas gdy pellet drzewny wykonany ze sprasowanych trocin jest najpowszechniejszy, niektóre piece mogą również wykorzystywać paliwo z kukurydzy, makulatury, łupin orzechów, a nawet suszonych pestek wiśni.

Nieco mniej uznana technologia zbiera odpady stałe, takie jak obornik ze zwierząt gospodarskich lub odpady komunalne, i wychwytuje gazy emitowane w ramach naturalnego procesu rozkładu beztlenowego. To biogaz zawiera duże ilości metanu, który można wykorzystać jako paliwo. W raporcie organizacji non-profit Environmental and Energy Study Institute w 2010 r. Podano, że w Stanach Zjednoczonych działało 151 beztlenowych instalacji fermentacyjnych (instalacji, które wychwytują biogaz z rozkładu), a wszystkie wykorzystywały odpady zwierzęce jako materiał bazowy..

Podczas gdy wiele oczyszczalni ścieków tradycyjnie spala biogaz, staje się on coraz bardziej rozpoznawany jako kolejny potencjalny element układanki energetycznej, ponieważ staramy się znaleźć trwalsze rozwiązanie energetyczne.

Wiele z obecnie opracowywanych technologii wspierających wdrażanie biopaliw jest na zaawansowanym etapie, ale czy naprawdę mogą one pomóc środowisku i zapewnić realistyczne rozwiązanie naszych potrzeb energetycznych? Jak nam to pomoże? Przyjrzymy się temu w ostatniej sekcji.

Obecnie istnieje wysoka poprzeczka dla rozwiązań energetycznych: muszą być bardziej wydajne i chronić planetę. Czy biopaliwa naprawdę mogą uratować sytuację? Jak można się spodziewać, nie ma prostej odpowiedzi i ostatecznie są one tylko jednym elementem znacznie większej układanki energetycznej.

Z punktu widzenia ochrony środowiska stosowanie biopaliw nie zwiększa dwutlenku węgla w atmosferze ani nie przyczynia się do globalnego ocieplenia. Rosnące rośliny absorbują węgiel i uwalniają go, gdy przekształca się go w energię. Podobnie zwierzęta konsumują rośliny, które przekształcają między innymi w tłuszcze i odpady, więc węgiel z roślin jest ponownie uwalniany, gdy te produkty są przekształcane w energię.

Węgiel był zamknięty w węglu i innych paliwach kopalnych przez miliony lat i pozostaje tam, dopóki nie wyciągniemy go z ziemi w celu spalenia. Chociaż węgiel znajdujący się w tych paliwach kiedyś wypełniał powietrze, nie był on częścią obecnego rocznego cyklu atmosfery.

Z politycznego punktu widzenia wykorzystanie zasobów dostępnych we własnym kraju oznacza mniejsze uzależnienie od zasobów zagranicznych, takich jak ropa naftowa. Zaspokojenie części zapotrzebowania na tę energię przy pomocy odnawialnych biopaliw w domu może znacznie przyczynić się do zmniejszenia napięć międzynarodowych.

Biopaliwa są również korzystne dla gospodarki, ponieważ krajowy charakter zasobów niezbędnych do ich wykorzystania leży w lokalnych regionach rolniczych i leśnych.

Do tej pory żadne pojedyncze źródło paliwa - biopaliwa, paliwa kopalne, wiatr, energia słoneczna czy atom - nie jest w stanie zaspokoić wszystkich naszych potrzeb energetycznych. Jednak ulepszenia technologiczne szybko ułatwiają wykorzystywanie biopaliw i umożliwiają ich rozwój, aby przyczynić się do lepszej przyszłości..