Biodyzelinas: naujas būdas augalus paversti kuru

Ekologiški svajotojai jau seniai tikėjosi būdo važinėti aplinkui neprisidėdami prie visuotinio atšilimo, tačiau lėtas alternatyvaus kuro technologijų pažangos tempas neleido įgyvendinti šios vizijos. Dabar daug žadantis naujas procesas, sukurtas Viskonsino universiteto mokslininkų ir aprašytas žurnale pasirodžiusiame dokumente. Mokslas birželio 2 d., gali būti reikšmingas žingsnis link šios svajonės pavertimo realybe.

Straipsnyje aprašomas naujas biodyzelino, pagaminto iš augalinės medžiagos, gamybos būdas. Tradicinis biodyzelino rafinavimas naudoja tik augalo riebalų rūgštis, kurios paprastai sudaro mažiau nei 10 procentų džiovintų augalų masės. Užuot pavertus tik riebalus, šis naujas metodas žada visą džiovintą augalinę medžiagą, įskaitant šaknis, stiebus, lapus ir vaisius, paversti biodyzelinu arba šilumos energija.

Etanolis, populiariausias ir komercinis biokuras, jau seniai buvo rafinuotas iš augalinių medžiagų, tačiau tam reikia brangaus ir daug energijos reikalaujančio veiksmo – iš tirpalo distiliuoti kiekvieną vandens molekulę. Priešingai, naujasis biodyzelino procesas yra pagrįstas vandeninės fazės reakcijomis, kurioms nereikia pereiti brangios distiliavimo fazės.

Didžiausia pažanga, kurią galime pasiūlyti, yra distiliavimo proceso nebuvimas, sako George'as Huberis, vienas iš straipsnio autorių ir Viskonsino universiteto magistrantas, kuris netrukus dėstys Masačusetso universitete Amherste. Tai reiškia, kad mūsų procesas yra egzoterminis. Kitaip tariant, tam nereikia daug papildomos energijos. Ir tai svarbu, nes didžiausia kaina dabartiniame biokuro perdirbimo procese yra energija.

Naujasis metodas yra padalintas į keturias dalis. Pirma, perdirbtos biomasės srautas, susidedantis iš vandens ir cukrų, tiekiamas per nikelio-alavo katalizatorių, kad būtų pašalinti kai kurie vandenilio atomai. Tada upelis apdorojamas rūgštimis, kurios ištraukia didžiąją dalį vandens. Tada susidaręs guolis transportuojamas ant kieto pagrindo katalizatoriaus, kuris sudaro ilgas anglies grandines, vadinamas alkanais. Galiausiai tie alkanai paleidžiami per platinos-silicio dioksido-aliuminio oksido katalizatorių aukštoje temperatūroje, o vandenilis iš pirmo pakopos tiekiamas į reaktorių. Gautas skystis turi beveik tokią pačią cheminę struktūrą kaip ir tradiciškai rafinuotas biodyzelinas ir dega taip pat dyzeliniuose varikliuose. Ir vieninteliai šalutiniai produktai yra vanduo ir šiluma.

Jei procesą bus galima išplėsti iki pramoninio lygio, tai gali būti svarbus žingsnis kuriant transporto kurą, kuris būtų gana švarus, neprisidėtų prie visuotinio atšilimo ir suteiktų JAV ūkininkams milijardus dolerių naujų pajamų.

Pasak Billo Joneso, pirmaujančios biokuro bendrovės „Pacific Ethanol“ valdybos pirmininko, šiuo metu naftos pramonė į besiformuojančią biokuro pramonę žiūri su baime, o ne su sutikimu.

Bet galiausiai jie ateis, sako jis. Jie supras, kad tai ne tik konkurencija, bet ir visiškai nauja rinka, į kurią jie gali patekti.

Jis pažymi, kad Brazilijos naftos pramonė taip pat priešinosi vyriausybės bandymams skatinti biokurą, tačiau dabar ji yra didelis rėmėjas – daugiau nei pusė Brazilijos naftos importo buvo pakeista biokuru (žr. Technologijų apžvalga Balandžio mėnesio viršelio istorija apie pasaulį keičiančias idėjas).

Tačiau kitų įtikinėti nereikia. Charlesas Wymanas, žymus Hanoverio NH Dartmuto koledžo profesorius, kurio specializacija yra biologinis celiuliozės biomasės pavertimas etanoliu ir kitais produktais, teigia, kad ši nauja metodika gali suteikti biodyzelinui galimybę kovoti su sėkme komercinėje rinkoje, leisdama gamintojams etanolis arba biodyzelinas.

Suskaidžius visus augalinėje medžiagoje esančius cukrus, vienintelė galimybė, kurią turėjome anksčiau, buvo gaminti etanolį, sako Wymanas. Tai suteikia daugiau galimybių.

Ateityje vienas gamybos centras, perdirbus biomasę į cukrų, galėtų gaminti biodyzeliną arba etanolį, priklausomai nuo rinkos paklausos. Tačiau Wymanas taip pat pabrėžia, kad ekonominė kova nebūtinai buvo laimėta.

Galų gale, tai kaina degalinėje, kur šios technologijos laimi arba pralaimi, o ne laboratorijoje, sako jis.

Siekdamas užtikrinti, kad tiek biodyzelinas, tiek etanolis taptų konkurencingesni rinkoje, Wymanas teigia, kad būtinas esminis proveržis, kad dyzelinis kuras ar kiti produktai, pavyzdžiui, etanolis, būtų konkurencingi iš cukraus. Anot jo, pažanga šioje srityje gali įveikti didmenines benzino kainas.

Ir kai kurie mano, kad proveržis yra horizonte. Nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos ir privačios įmonės, tokios kaip Iogen ir Novozymes, per pastaruosius dvejus metus patobulintos fermentų technologijos, žymiai sumažino celiuliozės transformavimo išlaidas, o tai yra neįtikėtinai artima tam, kad visa sistema būtų ekonomiškai konkurencinga pigiomis dujomis.

Viskonsino universiteto chemijos ir biologijos inžinerijos profesoriaus Jameso Dumesico ir Huberio kuriamas naujas procesas padės sumažinti šias išlaidas ribojant atliekų kiekį, nes į jų sistemą gali būti tiekiama bet kokia augalinė medžiaga. Skirtingai nuo dabartinių etanolio perdirbimo gamyklų, kurios gali dirbti tik su daug gliukozės turinčiomis medžiagomis, tokiomis kaip kukurūzai, šio proceso metu gaminamas biodyzelinas naudoja bet kurio augalo celiuliozę, šaknis ir stiebus.

Tai reiškia, kad gali būti panaudota didžiulės Amerikos žemės ūkio pramonės atliekų biomasė – nuo ​​kukurūzų krosnelės (augalo stiebų ir lapų) iki žemės riešutų kevalų ir nukritusių lapų. Neseniai atliktas JAV žemės ūkio departamento tyrimas (žr. Užrašų knygelę) apskaičiavo, kad kasmet tokių atliekų susidaro daugiau nei 1,3 mlrd. Jei visa tai būtų paversta biodyzelinu, jo užtektų degalų, kad būtų galima pakeisti trečdalį JAV suvartojamos naftos. Be to, šiuo metu nenaudojamą dirbamą žemę pavertus pieva, kuri būtų nuimama biodyzelino gamybai, būtų lengvai patenkinti kiti du trečdaliai naftos poreikių.

Tai, žinoma, reiškia, kad kitas tokios pertvarkos naudos gavėjas būtų šeimos ūkininkai, teigia „Pacific Ethanol's Jones“. Ūkininkų kooperatyvams priklausančios etanolio perdirbimo įmonės jau tiekia didžiąją dalį JAV etanolio produkcijos, o biodyzelino perdirbimo gamyklos galėtų būti modeliuojamos pagal tą pačią programą.

Tačiau šio naujo proceso tobulinimas yra tik pirmas žingsnis labai ilgame šalies pavertimo biodyzelino valstybe procese. Kad tai įvyktų, visas JAV komercinių automobilių parkas, žinoma, turėtų pereiti nuo vidaus degimo variklių prie dyzelinių; Tačiau šis žingsnis gali būti patrauklus, nes nauji varikliai sukeltų mažiau taršos (biodyzeliniai automobiliai išskirtų daug mažiau teršalų, tokių kaip siera ir azoto oksidai).

Tokie pokyčiai JAV transporto infrastruktūroje neįvyks greitai. Labiau tikėtina, kad biodyzelino gamyba prasidės lėtai, o tada kils iki pramoninio masto, jei ji konkuruos su dyzelinu ir benzinu.

Vis dėlto Huberis mano, kad jo komanda žengė didelį žingsnį, siekdama panaudoti vieną iš labiausiai pasaulyje paplitusių, tačiau mažiausiai naudojamų energijos išteklių.

Jei tai pasiseka, sako jis, galiu pasakyti, kad padėjau mūsų biomasės išteklius paversti mūsų transporto sistemos kuru.

paslėpti