В Далласе смазка хороша. И не просто жир, а тот жир, на котором готовят картофель фри, луковые кольца и да, даже соленья. Стремясь сэкономить на топливе и уменьшить углеродный след, школьный округ города переоборудует все свои 1700 автобусов, чтобы они работали на специальном двигателе, который работает как на биодизеле, так и на переработанном растительном масле, предоставленном местными ресторанами. В 2009 году на дорогу вышел первый автобус Fryer Flyer. Чиновники рассчитывают ежегодно экономить 400 000 долларов США, переводя весь автобусный парк на биотопливо [источник:NPR].
В течение многих лет политики, журналисты и ученые рекламировали биотопливо — топливо из растений — как способ сократить потребление ископаемого топлива, особенно нефти. Эти так называемые «энергетические культуры» включают пшеницу, кукурузу, соевые бобы и сахарный тростник [источник:Уокер]. Биотопливо сгорает чище, чем ископаемое топливо, выбрасывая в атмосферу меньше загрязняющих веществ и парниковых газов, таких как углекислый газ. Они устойчивы, и энергетические компании часто смешивают биотопливо с бензином. Другими словами, в отличие от нефти, угля или природного газа, биотопливо не иссякнет.
Биотопливо делится на две основные категории:биоспирт и биодизель. Для создания биоспирта, такого как этанол, инженеры используют дрожжи и бактерии для расщепления крахмала в кукурузе и других растениях. Для создания биодизеля нефтеперерабатывающие заводы используют масло, уже содержащееся в таких культурах, как соевые бобы [источник:Томас]. Эти растительные масла обрабатывают спиртом и превращают в биодизель.
Однако у этих чудо-топлив есть и недостатки. Среди прочего, некоторые энергетические культуры конкурируют с продовольственными культурами за землю, создавая такие проблемы, как повышение цен на продовольствие и вырубка лесов. Кроме того, затраты на переработку некоторых энергетических культур, а также на переоснащение автомобилей и электростанций для работы на биотопливе могут быть высокими [источник:Brune]. Узнайте, что еще нужно учитывать в отношении 10 лучших биотопливных культур.
СодержаниеВ мире этанола кукуруза является королем. Превращение богатой сахаром кукурузы в этанол очень похоже на пивоварение. Рабочие сначала размалывают золотые ядра и смешивают их с теплой водой, а затем добавляют дрожжи. Дрожжи заставляют суспензию бродить или превращаться в энергетический спирт. Нефтеперерабатывающие заводы смешивают этанол с бензином для использования в существующих автомобильных двигателях. Этанол, произведенный из кукурузы, пшеницы или сахарного тростника, выделяет в атмосферу меньше угарного газа, оксида азота и серы, чем бензин. Этанол также уменьшает смог, что может свести к минимуму проблемы со здоровьем у людей, особенно у тех, кто живет в городах.
Использование зерен кукурузы в процессе ферментации дешевле, чем использование всего растения кукурузы. Сахар в стеблях и листьях кукурузы играет в прятки с веществом, известным как целлюлоза. Целлюлоза трудно и дорого расщепляется. Однако исследователи пытаются сделать этот процесс более экономичным. Кроме того, ученые из Мичиганского государственного университета разработали сорт кукурузы, содержащий специальные ферменты, которые превращают неподатливую целлюлозу в сахар, который инженеры могут сбраживать в этанол. Ученые из штата Мичиган говорят, что их новый сорт кукурузы, Spartan Corn, сделает производство этанола из растительных отходов более дешевым и менее трудоемким [источник:Science Daily].
Нет такой зеленый?
Выращивание и переработка кукурузы в биотопливо фактически требует огромного количества ископаемого топлива. После того, как нефтеперегонные заводы завершат процесс дистилляции, только около 20 процентов каждого галлона кукурузного этанола будет «новой» энергией [источник:Тиллман и Хилл].
Люди веками использовали рапсовое масло для приготовления пищи и освещения домов. Сегодня рапсовое масло является важной формой биодизельного топлива. Возможно, самый важный вид рапсового масла получают из канолы, разновидности семян рапса. В отличие от других сортов рапса, в каноле мало эрциновой кислоты, что делает его более полезным для животных и людей.
Как правило, биодизельное топливо, изготовленное из растительного масла, плохо работает в холодном климате. Почему это? Поскольку большинство растительных масел содержат большое количество насыщенных жиров, в биодизельном топливе образуются кристаллы льда, что приводит к заклиниванию двигателя автомобиля. Однако, поскольку в масле канолы мало насыщенных жиров, льду труднее материализоваться при низких температурах [источник:Университет Коннектикута].
Кроме того, рапс и другие виды рапса имеют более высокое содержание масла, чем другие овощные растения, а это означает, что рапс и рапс могут генерировать больше энергии при сжигании. Биодизель, изготовленный из рапсового и рапсового масел, выделяет меньше угарного газа, чем дизельное топливо. Биодизель, изготовленный из семян рапса и канолы, очень эффективен для питания тяжелой техники и других транспортных средств. Как правило, двигатели, работающие на биодизельном топливе, более эффективны, чем двигатели, работающие на бензине.
Если есть страна, которая сделала больше всего, чтобы отказаться от нефти и увеличить использование биотоплива, то это Бразилия. Южноамериканская страна начала зеленеть после того, как ближневосточное нефтяное эмбарго 1973 года сократило поставки нефти по всему миру. Когда цены на нефть выросли, бразильское правительство призвало своих фермеров выращивать больше сахарного тростника. Затем они переработали этот сахарный тростник в этанол. Бразилия инвестировала миллиарды долларов, чтобы осуществить переход, и в конечном итоге этанол из сахарного тростника стал дешевле бензина. К середине 1980-х каждый водитель в Бразилии ездил на автомобиле, работающем на этаноле. Сегодня почти все автомобили в Бразилии оснащены «гибкими» топливными двигателями, которые могут работать как на бензине, так и на этаноле [источник:Уокер].
Климат Бразилии хорошо подходит для выращивания сахарного тростника. Однако производство этанола из сахарного тростника в шесть раз дешевле производства этанола из кукурузы. Для выращивания сахарного тростника требуется меньше химикатов, включая пестициды и удобрения [источник:Кокс]. Но при уборке сахарного тростника фермеры вынуждены сжигать свои поля, что приводит к выбросу в атмосферу огромного количества парниковых газов.
Как это сладко!
Бразилия ежегодно экспортирует в США около 160 миллионов баррелей этанола из сахарного тростника [источник:Кокс].
Пальмовое масло — это доктор Джекил и мистер Хайд среди производителей биотоплива. С одной стороны, пальмовое масло, получаемое из плодов пальмы, является одним из наиболее энергоэффективных биодизельных топлив на рынке. Дизельные двигатели не нужно модифицировать для работы на биодизеле из пальмового масла, а биодизель из пальмового масла выделяет в атмосферу меньше углекислого газа, чем бензин. Плюс пальмовое масло помогает экономике Малайзии и Индонезии, где расположено большинство плантаций пальм. Однако фермеры в Малайзии и Индонезии ежедневно сжигают тысячи акров тропических лесов, чтобы освободить место для новых пальмовых плантаций. Это разрушение угрожает и без того хрупкой экосистеме и подвергает риску тысячи видов растений и животных [источник:Brune].
Возможно, вы раньше не слышали о ятрофе, но в мире биотоплива этот уродливый ядовитый сорняк — рок-звезда. Куст ятрофы быстро растет, хорошо себя чувствует в условиях нехватки воды, а с семенами, содержащими 40 процентов масла, ятрофа может помочь миру меньше полагаться на сырую нефть. Индия является крупнейшим производителем ятрофы. На самом деле биодизельная промышленность Индии сосредоточена на заводе, что приносит экономическую выгоду сельским фермерам, которые могут выращивать урожай на землях, плохо подходящих для производства продуктов питания. Куст ятрофы, продолжительность жизни которого составляет 50 лет, хорошо себя чувствует на земле, опустошенной засухой или вредителями. Согласно одной оценке, 2,47 акра (1 гектар) ятрофы дает от 0,83 тонны (752 кг) до 2,20 тонны (1995,81 кг) масла [источник:Industrial Bioprocessing].
Мало того, что ученые могут превратить масло из измельченных семян ятрофы в биодизель, инженеры могут использовать то, что осталось, в качестве источника биомассы. (энергия, полученная из отходов жизнедеятельности), которая затем используется для топлива заводов и электростанций [источник:Macintyre].
Больно так хорошо
Жители Центральной Америки веками использовали растение ятрофа в качестве народного средства от различных заболеваний, в том числе от запоров. Однако человек может умереть, если проглотит три необработанных семени этого ядовитого растения [источник:Macintyre].
Будь то тофу или тако, мелки или шампуни, свечи или ручки, продукты из соевых бобов выстраиваются на полках магазинов. Теперь вездесущая соя может добавить зеленой энергии к своему резюме. Фактически, большая часть биодизеля, используемого в Соединенных Штатах, производится из соевого масла. Автомобили, особенно тяжелая техника и автобусы, могут работать на чистом соевом биодизеле или на смеси биодизеля и дизельного топлива. По данным Национальной академии наук, соевое биодизельное топливо более экологично и дает больше энергии, чем кукурузный этанол [источник:Barrineuvo]. Исследователи изучили количество энергии, необходимой для выращивания кукурузы и соевых бобов, а также количество энергии, необходимое для преобразования этих культур в биотопливо, и обнаружили, что соевые бобы используют меньше удобрений и пестицидов и выделяют меньше загрязняющих веществ, включая парниковые газы, в окружающую среду [источник:Mongabay ].
Кроме того, один бушель соевых бобов дает 1,5 галлона (5,68 литра) биодизеля. Кроме того, количество земель, отведенных под выращивание сои, намного больше, чем количество площадей, отведенных под другие масличные культуры, что приводит к увеличению производства биодизельного топлива. Однако содержание масла в соевых бобах (20 процентов) ниже, чем содержание масла в рапсе (40 процентов) и семенах подсолнечника (43 процента) [источник:Университет Коннектикута].
Хотя оно в основном используется для жарки картофельных чипсов и других закусок, хлопковое масло можно превратить в биодизель. Масло составляет около 20 процентов хлопкового растения. Для замены 1 галлона (3,78 литра) стандартного дизельного топлива требуется более 1 галлона (3,78 литра) семян хлопка. По словам Майкла О'Хара из Калифорнийского университета в Беркли, с акра семян хлопка можно получить 35 галлонов (132,5 литра) масла, что на треть меньше, чем из семян рапса [источник:Browning].
Подсолнухи большие и красивые, а бейсболисты любят жевать семечки. Эти семена богаты маслом, что делает подсолнечник популярной биотопливной культурой. Нефтеперерабатывающие заводы перерабатывают нефть в биодизельное топливо или используют растительные отходы в качестве биомассы, которая может использоваться в качестве топлива для заводов и электростанций. По данным Национальной ассоциации подсолнечника, с 1 акра (0,4 га) подсолнечника можно получить 600 фунтов (272,1 кг) масла [источник:Национальная ассоциация подсолнечника].
Подсолнухи — это крупный бизнес в Дав-Крик, штат Колорадо. Несколько лет назад многие фермеры начали выращивать подсолнухи на гектарах, превращая цветочное масло в биодизель для питания своего сельскохозяйственного оборудования. К 2008 году тысячи акров вокруг города были желты от подсолнухов. Фермеры продали часть семян биоэнергетической компании, которая превратила семена масличных культур в биотопливо, а растительные отходы прессовали в крошечные топливные гранулы. Рабочие превратили гранулы в газ, который компания использовала для питания своего электрогенератора [источник:Burke].
Когда дело доходит до производства этанола в Соединенных Штатах, пшеница является уродливой сводной сестрой кукурузы. В то время как нефтеперерабатывающие заводы производят этанол из различных видов «сырья», включая пшеницу и ячмень, примерно 90 процентов этанола в Америке поступает из кукурузы. Этанол в основном используется для приведения в действие автомобилей и часто смешивается с бензином. Однако в Европе растет использование пшеницы в качестве энергетической культуры. Ожидается, что первый в Великобритании завод по производству этанола на основе пшеницы, открытый в 2010 году, будет производить 106 миллионов галлонов (4 миллиона литров) биотоплива в год. Компания рассчитывает использовать около 1,2 млн тонн (907,18 кг) пшеницы ежегодно [источник:Бахш]. Многие люди обеспокоены тем, что выращивание пшеницы в качестве энергетической культуры приведет к отвлечению зерна, необходимого для производства продуктов питания. Исследователи из Университета Иллинойса говорят, что цены на продовольствие резко растут, когда фермеры выращивают пшеницу и кукурузу для использования в качестве биотоплива.
Забудьте о кукурузе. К черту соевые бобы. Не говоря уже о пальмовом масле. Если кто-то хочет взглянуть на чудо-растение, которое может уменьшить аппетит мира к нефти и спасти планету от глобального потепления, проедьте через Великие равнины и выгляните в окно. То, что вы увидите, это трава -- просо.
В отличие от кукурузы, использование целлюлозы проса для производства этанола требует меньше энергии из ископаемого топлива. Кроме того, этанол из целлюлозы содержит больше энергии, чем этанол из кукурузы, поэтому происходит резкое сокращение выбросов парниковых газов. Хотя больших плантаций или ферм проса нет, ученые в настоящее время работают над различными методами, чтобы сделать просо энергией будущего. Например, исследователи из Обернского университета в Алабаме вырастили пробные участки проса, дающего 15 тонн биомассы на акр. Ученые говорят, что каждый акр также может производить 1150 галлонов этанола в год [источник:Окриджская национальная лаборатория].
Когда фермеры начнут выращивать просо как энергетическую культуру, они будут использовать меньше удобрений, пестицидов и воды. Преимущество проса в том, что как многолетник фермерам нужно сажать его только один раз. Ученые говорят, что просо дает в пять раз больше энергии, чем требуется для его роста, и оно растет на малоплодородных землях, не используемых для сельского хозяйства. Поэтому фермеры не отнимают пахотные земли у производства продуктов питания [источник:Biello].
Первоначально опубликовано:13 декабря 2010 г.
Основы технического обслуживания электромобилей
Как проверить датчик O2 с помощью сканера OBD2
3 причины установить автомобильную зарядную станцию Ford дома
Ford Mustang Mach-E Цена, производительность и силовая установка