В «Назад в будущее» Док бросает банановую кожуру и пиво в мистера Фьюжн, чтобы привести в действие его машину DeLoreantime. Мы не совсем на пороге домашних систем холодного синтеза — или машин времени, если уж на то пошло — но мы недалеки от того, чтобы заправлять автомобили мусором вроде банановой кожуры с топливом, которое не так далеко от пива. .
Заправлять автомобили мусором звучит так же неправдоподобно, как мистер Фьюжн, но это уже делается в небольших масштабах. Создание жидкого топлива из твердого мусора включает в себя процесс, называемый газификацией. где тепло, а не пламя, превращает твердые вещества на основе углерода в синтетический газ, который затем можно перегнать в этанол — спирт, который уже добавляют в бензин во многих штатах и используют в автомобилях, уже находящихся на дорогах.
Синтетический газ или синтетический газ короче говоря, могут быть созданы из различных исходных материалов или исходные материалы, в том числе:
Идея создания жидкого топлива из твердой биомассы витала давно. Процесс газификации был открыт в Бельгии в 1609 году с использованием древесины и угля. Синтез-газ был также известен как «городской газ» и использовался в уличных фонарях, которые приходилось зажигать вручную фонарщиком. Во время нехватки топлива во время Второй мировой войны европейские автомобили были приспособлены для использования синтез-газа, полученного из древесной щепы, а Южная Африка эпохи апартеида использовала ту же технологию, когда она находилась под глобальными санкциями.
Другими словами, этот материал существует уже очень давно. Далее давайте посмотрим, как современный синтез-газ из мусора производится и превращается в этанол, который можно использовать без каких-либо модификаций вашего автомобиля.
Содержание
Первым шагом является разделение мусора или твердых бытовых отходов на перегрузочной станции. Стекло и металл не будут работать в процессе газификации и в любом случае должны быть переработаны; такие вещи, как щепа, трава, шины и подгузники будут работать. «Если оно сильно нагревается и тает, это не очень хорошее вещество, — говорит Уэс Болсен, директор по маркетингу Coskata, Inc. — Если оно нагревается и превращается в газ, как дрова в камине, это хорошо». В качестве сырья подойдет любое углеродсодержащее вещество.
После сортировки мусора можно приступать к его газификации. Сырье нагревают, но не сжигают, под давлением до тех пор, пока оно не разложится. Представьте себе ящик для компоста на заднем дворе, в котором есть органические вещества. Как бы то ни было, эти старые листья салата и ботва моркови довольно сильно нагреваются и разлагаются, превращаясь в компост. Теперь представьте, что в бункере нет вентиляционных отверстий, поэтому нет кислорода, вызывающего горение, и применяется еще больше тепла и давления. Происходил бы тот же процесс разложения, но гораздо интенсивнее. В процессе разложения углеродные связи в старых овощах разрушаются, и они превращаются в нечто вроде природного газа — синтетического газа.
Вы можете остановиться прямо здесь, после того, как в процессе газификации будет получен синтетический газ. Некоторые экспериментальные автомобили, такие как Honda Civic NGV или даже новый парк мусоровозов Торонто, работают на сжатом природном газе. Вероятно, синтетический газ можно было бы использовать в качестве топлива для этих автомобилей. Но как насчет миллионов автомобилей, уже находящихся на дорогах, которые не могут использовать синтетический газ? Coskata добавляет пару шагов к своему процессу, чтобы производить этанол из синтез-газа, который можно легко внедрить почти в каждый автомобиль, едущий сегодня по дороге, ничего не меняя в автомобилях.
После того, как синтетический газ был создан на заводе Коската, он ферментируется из газа в жидкость бактериями в водной среде, что на самом деле означает, что насекомые живут в резервуарах с водой. Эти запатентованные штаммы бактерий вдыхают синтетический газ (CO, CO2 и H2) и выделяют этанол (C2). Все, что осталось сделать, это отогнать этанол из воды. Этанол готов к использованию в двигателе, а вода возвращается к жукам с очень небольшими потерями в процессе.
И теперь, когда мы знаем, как из мусора можно сделать топливо, давайте выясним, зачем нам его использовать.
СамогонМалоизвестный факт:производство этанола почти идентично производству самогона. Настолько близко, что Coskata добавляет немного бензина в готовое топливо — процесс, называемый денатурацией. Если они не добавят немного бензина, они будут облагаться налогом на спирт в размере 27 долларов за галлон. Кроме того, если кто-то настолько отчаялся, чтобы пить этанол с бензином… ну, его стошнит.
Независимо от того, водите ли вы машину три года или тридцать, вы знаете, что цены на бензин изменчивы — мягко говоря. Политические беспорядки, бури, стихийные бедствия — многое может нарушить поток нефти и бензина в Соединенные Штаты, а нарушение потока означает повышение цен. Поиск новых внутренних источников топлива в последние годы поднялся в нашем списке приоритетов.
Выбросы парниковых газов и глобальное изменение климата также находятся в центре нашего внимания. Ископаемые виды топлива вносят свой вклад в выбросы парниковых газов в окружающую среду почти на каждом этапе своего цикла, от добычи их из-под земли до их переработки для использования и фактического использования в наших автомобилях. Сокращение этих выбросов значительно уменьшит нагрузку на окружающую среду.
Министерство энергетики (DOE) отмечает, что синтетический газ, независимо от того, какое сырье используется, позволяет производить производственный процесс с почти нулевым уровнем выбросов и конфигурируется для хранения улавливания углерода. Он также соответствует самым строгим экологическим нормам США по выбросам диоксида серы, твердых частиц и токсичных загрязняющих веществ.
Превращение синтез-газа в этанол делает заправку автомобилей мусором еще проще. Этанол уже одобрен для использования, и сегодня на многих заправочных станциях его можно найти с концентрацией от 10 до 15 процентов. Автомобили с гибким топливом смогут использовать в баке даже больше этанола, часто 85% этанола, смешанного с 15% бензина.
Существует множество видов мусора, которые можно использовать в качестве сырья:от мусора, собранного в Сиэтле, до отходов кукурузы на Среднем Западе и остатков целлюлозно-бумажной промышленности на Юго-Востоке. Нет необходимости использовать настоящую еду, которую люди могли бы есть, например кукурузу, когда можно использовать мусор, который в противном случае был бы собран на обочине и в конечном итоге оказался на свалке. «Нельзя платить за то, чтобы выбрасывать мусор в яму в земле, если на этом можно заработать», — говорит Болсен из Coskata. "Это как закапывать деньги".
Такие города, как Чикаго, который почти заполнил свою свалку бытовыми отходами, рассматривают такие системы, как у Коската, для борьбы с мусором в будущем. Однако должен же быть какой-то подвох, верно? Возможно.
Продолжайте читать, чтобы узнать о некоторых проблемах, с которыми сталкивается эта новая технология.
ЧипсыГазификация дома возможна, если не просто. Просто спросите Чипа Бима, который сварил свой собственный бункер для газификации щепы и установил его в задней части своего Isuzu Trooper 1988 года. Используя процесс газификации, аналогичный тому, который использовали европейцы во время Второй мировой войны, он проходит 20 миль (32,2 км) на каждые 25 фунтов (11,3 кг) чипсов, которые он бросает в бункер. Он участвовал в первом Зеленом Гран-при в Уоткинс-Глене, где получил награду «Самый необычный автомобиль».
Некоторые виды сырья, такие как древесная щепа, довольно однородны. Каждый маленький кусочек дерева сделан из одного и того же материала, и машины могут сделать все кусочки одинакового размера. Древесная щепа, трава и подобное однородное сырье идеально подходят для превращения отходов в топливо в процессе газификации.
Однако твердые бытовые отходы — это отдельная история. Да, вы можете использовать шины и подгузники в качестве исходного сырья, но это совсем другие материалы, которые требуют совсем другой обработки, прежде чем они смогут начать процесс газификации. Во-первых, для извлечения полезного мусора на перегрузочной станции требуется больше сортировки, чем для получения древесных отходов на целлюлозном заводе. Больше сортировки и подготовительной работы — больше затрат.
Это не единственная проблема, связанная с подготовкой мусора в процессе газификации. Многие отходы, в том числе твердые бытовые отходы и некоторые исходные материалы из биомассы, такие как трава или кукуруза, имеют более высокое содержание влаги. Эти предметы должны быть высушены перед подачей в бункер для газификации.
Есть потенциальная проблема и на другом конце процесса:муниципальные отходы будут иметь более высокое содержание золы. Древесная щепа является очень эффективным сырьем, и лишь небольшая ее часть, может быть 2 процента, превращается в золу. Остальная часть его массы превращается в газ (вспомните полено в камине). Любой завод, перерабатывающий твердые бытовые отходы, такие как шины и подгузники, в синтез-газ, должен иметь оборудование для переработки оставшейся золы.
И, как и в случае любого нового источника топлива от электричества до водорода, необходимо создать достаточно синтез-газа, чтобы обеспечить его широкое распространение. Крупнейшая в стране компания по вывозу мусора, Waste Management, обсудила с Coskata партнерство, однако широкое использование автомобилей, работающих на мусоре, ожидается только через 3-5 лет. Но если бактерии, извергающие этанол, добьются своего, ваша машина может стать машиной, работающей на мусоре, как DeLorean Дока, и достаточно скоро — никаких бананов или сумасшедших проводов не потребуется.
Для получения дополнительной информации об автомобилях, работающих на мусорном баке, синтетическом газе и других смежных темах, перейдите по ссылкам на следующей странице.
Автомобили с автоматическим управлением:как они работают и работают ли они на самом деле?
Как работают электромобили
Как работают автомобили на топливных элементах?
Как искусственный интеллект работает в автомобилях?
Интересно, как работает NASCAR? Это может быть видео для вас