Что такое биотопливо и какое из них можно использовать в автомобиле?

На самом базовом уровне способность удовлетворять потребности в энергии — это то, что определяет процветание в мире. История является свидетельством этого факта, учитывая количество цивилизаций, потерпевших крах из-за истощения энергии. Кроме того, открытие ископаемых видов топлива значительно ускорило промышленное развитие, передовые технологии и инфраструктуру, а также повысило уровень жизни во всем мире. Только много позже мы поняли, что он тоже когда-нибудь истощится. Из-за нефти велись бесчисленные войны, и все потому, что регионы по всему миру зависят от нее для удовлетворения своих потребностей в энергии и роста до того, как запасы закончатся.

В качестве решения мы обращаем внимание на биотопливо. Источник возобновляемой энергии, способный изменить наш взгляд на топливо. Давайте подробнее рассмотрим, что это такое и какую пользу оно может принести нашей основной сфере потребления — топливу для транспортных средств.

Что такое биотопливо?

Топливо по сути является энергоносителем. Они хранят энергию в химической форме. Энергия высвобождается и используется обычно после того, как сгорание преобразует ее в тепловую энергию, наиболее изначальную форму энергии. Затем его можно использовать в качестве топлива для отопления, выработки электроэнергии и запуска машин.

Что отличает биотопливо от ископаемого топлива, так это то, что оно получено из органических источников, таких как отходы животных и растений. Напротив, ископаемое топливо является накопителем энергии в результате естественных геотермальных процессов в земной коре. Им требуются миллионы лет, чтобы проявить полезное топливо, такое как нефть, природный газ и уголь. Кроме того, в отличие от ископаемого топлива, биотопливо в основном является углеродно-нейтральным. Это означает, что углерод, выделяемый при их потреблении, меньше или равен углероду, захваченному на стадии их роста.

Первичное биотопливо

Концепция биотоплива не нова. Фактически, это был основной источник энергии до открытия ископаемого топлива. Мы использовали древесину в качестве источника топлива задолго до того, как начали использовать уголь. Однако обычно его не выращивали для использования в качестве топлива. Вы все еще можете увидеть остатки первичного использования биотоплива в лесной промышленности.

Первичное биотопливо является необработанным. Топливо, такое как древесина, может быть быстро и легко собрано и сожжено для высвобождения энергии. Несмотря на то, что это возобновляемый источник, заготовка древесины в качестве товарной культуры не может соответствовать темпам роста спроса на энергию. В результате нам приходится страдать от крупномасштабной вырубки лесов, углерод-положительного процесса. Кроме того, в наших автомобилях нельзя использовать дерево. Чтобы удовлетворить эту растущую потребность, мы должны обратить внимание на вторичное биотопливо.

Вторичное биотопливо

Вторичное биотопливо — вот где оно. Это производные продукты растительного сырья, из которых получают очищенное топливо. Преимущество вторичного биотоплива в том, что в результате получаются топливные смеси, которые уже можно интегрировать в инфраструктуру нашей транспортной отрасли.

Использование биотоплива следующего поколения, которое в настоящее время исследуется, позволит нам сделать процесс более эффективным, что приведет к более устойчивому процессу производства и доставки. Ниже приведены некоторые виды биотоплива, которые существуют уже некоторое время и уже используются в транспортных средствах.

Биоэтанол

Биоэтанол является наиболее широко используемым биотопливом. В мире есть два основных центра производства биоэтанола:США и Бразилия; однако процесс более или менее такой же.

По сути, это приготовление сахара путем ферментации, биохимического процесса, который изменяет химические свойства сахаров в присутствии дрожжей, так что он производит этанол. Очень похоже на приготовление алкоголя для употребления. Однако обычно он денатурируется другими соединениями, такими как метанол, что делает его непригодным для питья.

Бразилия является мировым лидером по производству биоэтанола из-за огромных урожаев сахарного тростника. Это в первую очередь связано с тем, что с 2003 года Бразилия требует, чтобы автомобили, продаваемые в стране, были автомобилями FlexFuel (FFV). Эти автомобили работают на смеси 85% бензина и 15% этанола, продаваемой как топливо E85. Вскоре после этого производители автомобилей по всему миру начали выпускать модели, соответствующие этому стандарту.

США в основном используют кукурузный сахар в качестве сырья для производства этанола в качестве топлива; однако в отрасли все еще ведутся споры о том, является ли производственный процесс энергоотрицательным или нет. Это означает, что для производства биоэтанола из кукурузы требуется больше энергии, чем выделяется топливо. Так почему же он производится именно так? Наиболее вероятный ответ указывает на государственные субсидии, которые защищают фермеров и миллионы тех, кто занят в отрасли. Кроме того, углеродно-отрицательный процесс позволяет нам меньше полагаться на ископаемое топливо и двигаться к устойчивому будущему.

Чтобы узнать, может ли ваш автомобиль работать на топливе E85, вам нужно посмотреть его идентификационный номер автомобиля (VIN). Восемь символов в 17-значном VIN обеспечивают это указание. Обычно он расположен в передней части блока цилиндров, передней части рамы автомобиля под капотом, в нише заднего колеса или под запасным колесом, а также внутри дверного косяка или дверного косяка со стороны водителя. Некоторые автомобили также поставляются с наклейкой внутри крышки топливного люка, которая указывает на их возможности FlexFuel.

Целлюлозный этанол

Другая проблема с использованием сельскохозяйственного сырья для производства топлива не учитывает землепользование и связанные с этим затраты на продукты питания. По мере роста потребности в топливе пахотные земли для сельскохозяйственных культур, предназначенных для производства продуктов питания, будут преобразованы в сельскохозяйственные угодья для производства топлива. Целлюлозный этанол обеспечивает решение этой проблемы. Это биотопливо второго поколения, в котором этанол производится с помощью того же процесса, но с использованием сельскохозяйственных отходов, таких как жмых, древесина, трава и несъедобные части растений.

Использование целлюлозного этанола ослабляет воздействие на пищевую цепь человека, одновременно пожиная плоды топлива с отрицательным выбросом углерода. Сельскохозяйственные отходы обычно выбрасываются на свалки или высушиваются для использования в качестве основного топлива. Преобразовав его в этанол, его можно использовать для более широкого рынка.

Биодизельное топливо

Огромная часть транспортной отрасли, особенно транспортные средства логистических услуг, такие как грузовики и грузовые поезда, полагаются на дизельное топливо в качестве основного топлива. Однако это одно из самых загрязняющих окружающую среду видов топлива, производящее более высокий процент оксидов азота, серы и углерода.

Биодизель - это ответ на замену нефтепродуктов на основе дизельного топлива. Биодизель первого поколения производится с использованием растительных масел. Даже отработанное растительное масло из индустрии быстрого питания можно использовать для производства биодизеля. Как и этанол, его тоже смешивают (обычно 20%), но его можно использовать и в чистом виде.

Химический процесс, который превращает масла в биодизельное топливо, называется переэтерификацией. Процесс включает реакцию масел со спиртом в присутствии катализатора. Получается чистое биодизельное топливо, а также глицерин — побочный продукт, который можно использовать в фармацевтической и косметической промышленности.

Биодизель второго поколения направлен на культивирование микроорганизмов, таких как водоросли, которые содержат высокую концентрацию запасов нефти по отношению к их весу. Водоросли также являются фотосинтезирующими организмами, тем самым компенсируя углерод в окружающей среде, а также демонстрируя потенциал для производства биодизельного топлива в больших масштабах.

Биогаз

Биогаз, пожалуй, является наименее используемым топливом для транспорта; однако при использовании он оказывает наибольшее влияние на изменение климата. Проблема с биогазом в том, что он производится как естественный побочный продукт разложения. В результате свалки и отходы животноводства способствуют производству в больших количествах его основного компонента – метана. Метан, парниковый газ, нагревающий Землю примерно в 40 раз сильнее, чем углекислый газ, улетучивается в атмосферу.

Чтобы смягчить его воздействие, лучшей альтернативой будет его сбор и использование в качестве топлива для сжигания. Автобусы, работающие на биогазе, уже тестируются в некоторых частях Европы, где используется биогаз, получаемый в биогазовых установках рядом с животноводческими фермами.

Его можно собрать, позволив естественным бактериям способствовать его разложению в анаэробной среде. Причина, по которой он не приобрел массовой популярности, связана с медленным процессом и скоростью производства, требующей огромных инвестиций для масштабируемости. Кроме того, его массовое внедрение потребует радикального изменения инфраструктуры не только на заправочных станциях, но и в автомобилях. Не говоря уже о требованиях безопасности, которых необходимо придерживаться при наличии в автомобиле баллона под давлением.