biyoyakıt - Biofuel

Biyoyakıt enerji üretimi, 2019
Biyogaz otobüsü
Biyogazla çalışan bir otobüs

Biyoyakıt , petrol gibi fosil yakıtların oluşumunda yer alan çok yavaş jeolojik süreçlerden ziyade , biyokütleden çağdaş süreçlerle üretilen yakıttır . Yana biyokütle teknik direkt yakıt (örneğin ahşap günlükleri) olarak kullanılabilir, bazı insanlar terimler biyokütle ve biyoyakıt yerine kullanırım. Bununla birlikte, çoğu zaman, biyokütle kelimesi, yakıtın yapıldığı biyolojik hammaddeyi veya torreflenmiş peletler veya briketler gibi bir tür termal/kimyasal olarak değiştirilmiş katı nihai ürünü ifade eder .

Biyoyakıt kelimesi genellikle ulaşım için kullanılan sıvı veya gaz yakıtlar için ayrılmıştır . ABD Enerji Bilgi İdaresi (EIA) bu adlandırma uygulaması takip eder. Drop-in biyoyakıtlar, petrol yakıtlarına işlevsel olarak eşdeğerdir ve mevcut petrol altyapısı ile tamamen uyumludur. Araçta motor modifikasyonu gerektirmezler.

Biyoyakıt, bitkilerden (yani enerji mahsulleri ) veya tarımsal, ticari, evsel ve/veya endüstriyel atıklardan (atığın biyolojik kökenli olması durumunda) üretilebilir . Biyoyakıt genellikle bitkilerde veya mikroalglerde fotosentez süreci yoluyla meydana gelenler gibi çağdaş karbon fiksasyonunu içerir . Sera biyoyakıt gaz azaltma potansiyeli diğerleri negatif emisyonlara bazı senaryolarda fosil yakıtlar karşılaştırılabilir emisyon seviyeleri, önemli ölçüde değişir. İPCC (İklim değişikliği uluslararası paneli), yenilenebilir enerji formu olarak biyoenerji tanımlar.

Biyoyakıtın en yaygın iki türü biyoetanol ve biyodizeldir.

2019'da dünya çapında biyoyakıt üretimi, 2018'e göre %6 artarak 161 milyar litreye (43 milyar galon ABD) ulaştı ve biyoyakıtlar, karayolu taşımacılığı için dünya yakıtlarının %3'ünü sağladı. Uluslararası Enerji Ajansı biyoyakıtlar petrolün bağımlılığı azaltmak amacıyla, 2050 yılında ulaştırma yakıtları için dünya talebinin dörtte birinden fazlasının tanışmak istiyorum. Ancak, biyoyakıtların üretimi ve tüketimi, IEA'nın sürdürülebilir kalkınma senaryosunu karşılama yolunda ilerlemiyor. 2020'den 2030'a kadar küresel biyoyakıt üretiminin IEA'nın hedefine ulaşması için her yıl %10 artması gerekiyor. Önümüzdeki 5 yıl içinde yıllık sadece %3 büyüme bekleniyor.

nesiller

Biyoyakıt türleri ve üretimi 

Birinci nesil biyoyakıtlar

Birinci nesil biyoyakıtlar, ekilebilir arazilerde yetiştirilen gıda ürünlerinden yapılan yakıtlardır. Mahsulün şeker, nişasta veya yağ içeriği, transesterifikasyon veya maya fermantasyonu kullanılarak biyodizel veya etanole dönüştürülür .

İkinci nesil biyoyakıtlar

İkinci nesil biyoyakıtlar, lignoselülozik veya odunsu biyokütleden veya tarımsal artıklardan/atıklardan yapılan yakıtlardır . Yakıtları yapmak için kullanılan hammadde ya ekilebilir arazide yetişir, ancak ana mahsulün yan ürünleridir ya da marjinal arazide yetiştirilir. İkinci nesil hammaddeler arasında saman, küspe, çok yıllık otlar, jatropha, atık bitkisel yağ, belediye katı atıkları ve benzerleri bulunur.

Üçüncü nesil biyoyakıtlar

Mikroalglerden biyoyakıt üretimi
Mikroalgler, fotoototrofik, heterotrofik, fotoheterotrofik ve miksotropik gibi farklı yöntemlerle yetiştirilir, ardından mikroalglerin yüzdürme, flokülasyon veya yerçekimi çökeltme yoluyla süspansiyondan izole edildiği hacim oluşturma yöntemiyle hasat edilir. Yoğunlaştırma, hacimlendirme işleminden sonra alg bulamacının konsantre edilmesi için kullanılan ikinci aşamadır.

Algler karada havuzlarda veya tanklarda ve denizde üretilebilir. Algal yakıtlar yüksek verime sahiptir, tatlı su kaynakları üzerinde minimum etki ile yetiştirilebilir, tuzlu su ve atık su kullanılarak üretilebilir , yüksek tutuşma noktasına sahiptir ve biyolojik olarak parçalanabilir ve döküldüğünde çevreye nispeten zararsızdır. Üretim büyük miktarda enerji ve gübre gerektirir, üretilen yakıt diğer biyoyakıtlardan daha hızlı bozulur ve soğuk havalarda iyi akmaz. 2017 yılına gelindiğinde, ekonomik kaygılar nedeniyle, alglerden yakıt üretme çabalarının çoğu terk edilmiş veya diğer uygulamalara dönüştürülmüştür.

Dördüncü nesil biyoyakıtlar

Bu biyoyakıt sınıfı, elektroyakıtları ve güneş yakıtlarını içerir . Elektroyakıtlar , elektrik enerjisinin sıvıların ve gazların kimyasal bağlarında depolanmasıyla yapılır . Birincil hedefler bütanol , biyodizel ve hidrojendir , ancak diğer alkolleri ve metan ve bütan gibi karbon içeren gazları içerir . Güneş yakıtı, güneş enerjisinden üretilen sentetik bir kimyasal yakıttır . Işık dönüştürülür kimyasal enerjinin tipik olarak azaltarak, protonları için hidrojen ya da karbon dioksit ile organik bileşikler .

Türler

Aşağıdaki yakıtlar, birinci, ikinci, üçüncü veya dördüncü nesil biyoyakıt üretim prosedürleri kullanılarak üretilebilir. Bunların çoğu, farklı biyoyakıt üretim prosedürlerinden iki veya üçü kullanılarak üretilebilir.

gazlı biyoyakıt

Biyogaz ve biyometan

biyogaz

Biyogaz metan işlemi ile üretilen anaerobik bir organik madde ile anaeroblar . Ya biyolojik olarak parçalanabilen atık malzemelerden ya da gaz verimini desteklemek için anaerobik çürütücülere beslenen enerji bitkilerinin kullanılmasıyla üretilebilir . Katı yan ürün, çürüme ürünü, biyoyakıt veya gübre olarak kullanılabilir. CO ne zaman
2
ve diğer safsızlıklar biyogazdan çıkarılır, buna biyometan denir .

Biyogaz, mekanik biyolojik arıtma atık işleme sistemlerinden geri kazanılabilir . Biyogazın daha az temiz bir formu olan çöp gazı , doğal olarak oluşan anaerobik çürütme yoluyla çöplüklerde üretilir . Atmosfere kaçarsa, sera gazı görevi görür .

Çiftçiler anaerobik çürütücüler kullanarak sığırlarının gübresinden biyogaz üretebilirler .

sentez gazı

Karbon monoksit , hidrojen ve diğer hidrokarbonların bir karışımı olan sentez gazı , biyokütlenin kısmi yanması, yani biyokütleyi tamamen karbondioksit ve suya dönüştürmeye yetmeyecek miktarda oksijenle yakılmasıyla üretilir . Kısmi yanmadan önce biyokütle kurutulur ve bazen pirolize edilir . Ortaya çıkan gaz karışımı, sentez gazı, orijinal biyoyakıtın doğrudan yanmasından daha verimlidir; yakıtta bulunan enerjinin daha fazlası çıkarılır.

Syngas, içten yanmalı motorlarda, türbinlerde veya yüksek sıcaklıklı yakıt hücrelerinde doğrudan yakılabilir . Odun yakıtlı gazlaştırma reaktörü olan odun gazı jeneratörü , içten yanmalı bir motora bağlanabilir.

Syngas, metanol , DME ve hidrojen üretmek için kullanılabilir veya Fischer-Tropsch işlemi ile dizel ikamesi veya benzine karıştırılabilen bir alkol karışımı üretmek için dönüştürülebilir. Gazlaştırma normalde 700 °C'nin üzerindeki sıcaklıklara dayanır.

Biyokömürün ortak üretimi sırasında daha düşük sıcaklıkta gazlaştırma arzu edilir , ancak sentez gazının katranla kirlenmesine neden olur .

Sıvı biyoyakıt

etanol

Saf etanol , sol (A) ile ilgili benzin bir sağa (G) ile dolum istasyonunda olarak Brezilya

Biyolojik olarak üretilen alkoller , en yaygın olarak etanol ve daha az yaygın olarak propanol ve bütanol , mikroorganizmaların ve enzimlerin , şekerlerin veya nişastaların (en kolay) veya selülozun (daha zor olan) fermantasyonu yoluyla etkisiyle üretilir . Biyobütanolün (aynı zamanda biyogazolin olarak da adlandırılır) doğrudan benzinli bir motorda kullanılabildiğinden , genellikle benzinin yerini aldığı iddia edilir .

Etanol yakıtı , özellikle Brezilya'da , dünya çapında en yaygın biyoyakıttır . Alkol yakıtları , buğday , mısır , şeker pancarı , şeker kamışı , melas ve viski gibi alkollü içeceklerin yapılabileceği herhangi bir şeker veya nişastadan ( patates ve meyve atıkları gibi) elde edilen şekerlerin fermantasyonu ile üretilir . Kullanılan etanol üretim yöntemleri, enzim sindirimi (depolanmış nişastalardan şekerleri serbest bırakmak için), şekerlerin fermantasyonu, damıtma ve kurutmadır. Damıtma işlemi, ısı için önemli miktarda enerji girdisi gerektirir (bazen sürdürülemez doğal gaz fosil yakıtı, ancak küspe gibi selülozik biyokütle , şeker kamışının suyunu çıkarmak için preslendikten sonra kalan atık, Brezilya'da en yaygın yakıt iken, pelet, odun yongası ve ayrıca atık ısı Avrupa'da daha yaygındır) Atık buhar yakıtları etanol fabrikası – fabrikalardan gelen atık ısının da bölgesel ısıtma şebekesinde kullanıldığı yer.

Etanol, benzinli motorlarda benzin yerine kullanılabilir; benzin ile herhangi bir oranda karıştırılabilir. Mevcut araba benzinli motorların çoğu, petrol/benzin ile %15'e varan biyoetanol karışımlarıyla çalışabilir. Etanol, benzinden daha küçük bir enerji yoğunluğuna sahiptir; bu, aynı miktarda işi üretmek için daha fazla yakıt (hacim ve kütle) gerektiği anlamına gelir. Etanolün bir avantajı ( CH
3
CH
2
OH
), yol kenarındaki benzin istasyonlarında bulunan etanol içermeyen benzinden daha yüksek oktan derecesine sahip olmasıdır, bu da artan termal verimlilik için bir motorun sıkıştırma oranının artmasına izin verir . Yüksek rakımlı (ince hava) yerlerde, bazı eyaletler atmosferik kirlilik emisyonlarını azaltmak için kış oksitleyicisi olarak benzin ve etanol karışımını zorunlu kılar .

Etanol ayrıca biyoetanol şömineleri yakmak için de kullanılır . Baca gerektirmemeleri ve "bacasız" olmaları nedeniyle biyoetanol yangınları, bacasız yeni inşa edilmiş evler ve apartmanlar için son derece faydalıdır. Bu şöminelerin dezavantajları, ısı çıktılarının elektrikli ısı veya gaz yangınlarından biraz daha az olmasıdır ve karbon monoksit zehirlenmesini önlemek için önlemler alınmalıdır.

Mısırdan etanol ve diğer gıda stokları, selülozik etanolün gelişmesine yol açmıştır . ABD Enerji Bakanlığı aracılığıyla yürütülen ortak bir araştırma gündemine göre, selülozik etanol, mısır etanol ve benzin için fosil enerji oranları ( FER ) sırasıyla 10.3, 1.36 ve 0.81'dir.

Etanol, benzine kıyasla birim hacim başına kabaca üçte bir daha düşük enerji içeriğine sahiptir. Bu, etanol kullanıldığında daha iyi verimlilikle kısmen dengelenir (2,1 milyon km'den fazla uzun vadeli bir testte, BEST projesi FFV araçlarının benzinli araçlardan %1–26 daha fazla enerji verimli olduğunu buldu, ancak hacimsel tüketim yaklaşık %30, bu nedenle daha fazla yakıt kesintisi gerekir).

Diğer biyoalkoller

Metanol anda üretilen doğal gaz , bir yenilenemeyen fosil yakıt. Gelecekte biyokütleden biyometanol olarak üretilmesi umulmaktadır . Bu teknik olarak mümkün, ancak ekonomik canlılığın hala beklemede olduğu endişeleri nedeniyle üretim şu anda erteleniyor. Metanol ekonomisi için bir alternatiftir hidrojen ekonomisi günümüz ile zıt düşecektir hidrojen , doğal gaz üretimi.

Bütanol ( C
4
H
9
OH
), ABE fermantasyonu (aseton, bütanol, etanol) tarafından oluşturulur ve işlemin deneysel modifikasyonları , tek sıvı ürün olarak bütanol ile potansiyel olarak yüksek net enerji kazanımları gösterir . Bütanol, düşük oksijen içeriği nedeniyle etanolden daha fazla enerji üretecektir ve iddiaya göre mevcut benzinli motorlarda (motorda veya arabada değişiklik yapılmadan) "doğrudan" yakılabilir ve etanolden daha az aşındırıcıdır ve suda daha az çözünürdür. mevcut altyapılar aracılığıyla dağıtılır. DuPont ve BP , bütanolün geliştirilmesine yardımcı olmak için birlikte çalışıyor. Escherichia coli suşları da amino asit metabolizmalarını değiştirerek bütanol üretmek üzere başarılı bir şekilde tasarlanmıştır . E. coli'de bütanol üretiminin bir dezavantajı, besin açısından zengin ortamın yüksek maliyeti olmaya devam etmektedir, ancak son çalışmalar E. coli'nin minimum besin takviyesi ile bütanol üretebileceğini göstermiştir.

Biyodizel

Biyoyakıt pompaları DCA 07 2010 9834

Biyodizel , Avrupa'da en yaygın biyoyakıttır. Transesterifikasyon kullanılarak sıvı veya katı yağlardan üretilir ve bileşim olarak fosil/mineral dizele benzer bir sıvıdır. Kimyasal olarak, çoğunlukla yağ asidi metil (veya etil) esterlerinden ( FAME'ler ) oluşur. Biyodizel için hammaddeler arasında hayvansal yağlar, bitkisel yağlar, soya , kolza tohumu , jatropha , mahua , hardal , keten , ayçiçeği , palmiye yağı , kenevir , tarla kurusu , Pongamia pinnata ve alg bulunur . Saf biyodizel ("saf" biyodizel olarak da bilinen B100), şu anda dizel İkinci nesil B100'e kıyasla emisyonları %60'a varan oranlarda azaltmaktadır. 2020 itibarıyla Avustralya'nın araştırmacılar CSIRO okuyan olmuştur aspir bir motor olarak yağ yağlama ve araştırmacılar Montana Eyalet Üniversitesi ABD'de 'ın Gelişmiş Yakıtlar Merkezi'nde geniş yer yağın performansını okuyan olmuştur dizel motor "olarak tanımlanan sonuçlarla, oyun değiştirici".

Biyodizel taşıyan Targray Biyoyakıt Bölümü vagonu.

Biyodizel, mineral dizel ile karıştırıldığında herhangi bir dizel motorda kullanılabilir. Dizel motorlarda da saf haliyle (B100) kullanılabilir, ancak kullanılan besleme stoğuna bağlı olarak yakıt daha düşük sıcaklıklarda biraz daha viskoz hale geldiğinden, kış kullanımı sırasında bazı bakım ve performans sorunları ortaya çıkabilir .

Her ne kadar bazı ülkelerde, üreticiler, B100 kullanım için garanti kapsamında kendi dizel motorları kapsayan Volkswagen ait Almanya'nın , örneğin, B100 geçmeden önce VW çevre hizmetleri departmanı ile telefonla kontrol etmek sürücüleri sorar. Çoğu durumda biyodizel, mekanik yakıt enjeksiyon sistemlerinde ' Viton ' ( DuPont tarafından ) sentetik kauçuk kullanan 1994 yılından itibaren dizel motorlarla uyumludur . Bununla birlikte, bu tarihten önce biyodizel için herhangi bir emisyon kontrol protokolü bulunmadığından, 2014'ten önce hiçbir aracın saf biyodizel kullanması için sertifika verilmediğini unutmayın.

1990'ların sonlarından itibaren elektronik kontrollü ' common rail ' ve ' Unit Injector ' tipi sistemlerde sadece konvansiyonel dizel yakıtla karıştırılmış biyodizel kullanılabilir. Bu motorlar, yakıtın viskozitesine çok duyarlı olan, hassas bir şekilde ölçülmüş ve atomize edilmiş çok aşamalı enjeksiyon sistemlerine sahiptir. Mevcut nesil dizel motorların çoğu, yakıt rayı tasarımına bağlı olmasına rağmen, motorun kendisini değiştirmeden B100'de çalışabilecek şekilde yapılmıştır . Biyodizel etkili bir çözücü olduğundan ve mineral dizel tarafından biriken kalıntıları temizlediğinden , biyoyakıt yakıt deposundaki ve borulardaki eski tortuları çözdüğü için motor filtrelerinin daha sık değiştirilmesi gerekebilir. Ayrıca motorun yanma odasını karbon birikintilerinden etkili bir şekilde temizleyerek verimliliğin korunmasına yardımcı olur. Birçok Avrupa ülkesinde %5 biyodizel karışımı yaygın olarak kullanılmaktadır ve binlerce benzin istasyonunda mevcuttur. Biyodizel aynı zamanda oksijenli bir yakıttır , yani fosil dizelden daha düşük miktarda karbon ve daha yüksek hidrojen ve oksijen içeriği içerir. Bu , biyodizelin yanmasını iyileştirir ve yanmamış karbondan kaynaklanan partikül emisyonlarını azaltır. Bununla birlikte, saf biyodizel kullanılarak NO artabilir x -emissions

Biyodizel bu, toksik olmayan ve çünkü kullanımı ve taşınması için güvenlidir biyolojik olarak parçalanabilir ve yüksek olan bir parlama noktasına ve 125 ° F arasında bir akma noktasına sahiptir dizel yakıtına göre, 300 ° F (148 ° C), yaklaşık (52 °C).

ABD'de ticari kamyonların ve şehir içi otobüslerin %80'inden fazlası dizelle çalışıyor. Gelişmekte olan ABD biyodizel pazarı 2004 den 2005% 200 büyüdüğü tahmin edilmektedir 1 milyar ABD galon (3.800.000 m "2006 biyodizel üretimi sonunda daha fazlasına [2004] dört kat artacağı tahmin edildi" 3 ).

Fransa'da biyodizel, tüm Fransız dizel araçlarının kullandığı yakıta %8 oranında dahil edilmektedir. Avril Group , Avrupa Birliği tarafından her yıl tüketilen 11 milyon ton biyodizelin beşte birini Diester markası altında üretmektedir . Avrupa'nın önde gelen biyodizel üreticisidir.

Yeşil dizel

Yeşil dizel , bitkisel yağlar ve hayvansal yağlar gibi biyolojik yağ besleme stoklarının hidrokraking yoluyla üretilir . Hidrokraking, bitkisel yağlarda bulunanlar gibi daha büyük molekülleri dizel motorlarda kullanılan daha kısa hidrokarbon zincirlerine parçalamak için bir katalizör varlığında yüksek sıcaklıklar ve basınç kullanan bir rafineri yöntemidir . Ayrıca yenilenebilir dizel, hidro-işlenmiş bitkisel yağ (HVO yakıt) veya hidrojenden türetilen yenilenebilir dizel olarak da adlandırılabilir. Biyodizelden farklı olarak yeşil dizel, petrol bazlı dizel ile tamamen aynı kimyasal özelliklere sahiptir. Dağıtmak ve kullanmak için yeni motorlar, boru hatları veya altyapı gerektirmez, ancak petrol ile rekabet edebilecek bir maliyetle üretilmemiştir . Benzinli versiyonları da geliştirilmektedir. Yeşil dizel geliştiriliyor Louisiana ve Singapur'da tarafından ConocoPhillips , Neste Oil , Valero , Dinamik Yakıtlar ve Honeywell UOP Evrim Diesel olarak bilinen oluşturarak, Göteborg, İsveç'te yanı sıra Preem.

Düz bitkisel yağ

Bu kamyon, Walmart mağazalarında yiyecek hazırlama sırasında üretilen geri kazanılmış pişirme yağından yapılan bir biyoyakıtla çalışmak üzere dönüştürülen Walmart'ın Buckeye , Arizona dağıtım merkezinde bulunan 15 kamyondan biridir .

Düz modifiye edilmemiş yemeklik bitkisel yağ genellikle yakıt olarak kullanılmaz, ancak bu amaçla daha düşük kaliteli yağ kullanılmıştır. Kullanılmış bitkisel yağlar giderek daha fazla biyodizele dönüştürülmekte veya (daha nadiren) su ve partiküllerden arındırılarak yakıt olarak kullanılmaktadır.

%100 biyodizelde (B100) olduğu gibi, yakıt enjektörlerinin verimli yanma için bitkisel yağı doğru şekilde atomize etmesini sağlamak için , bitkisel yağ yakıtı , elektrik bobinleri veya ısı eşanjörleri ile viskozitesini dizelinkine düşürmek için ısıtılmalıdır . Bu, sıcak veya ılıman iklimlerde daha kolaydır. MAN B&W Diesel , Wärtsilä ve Deutz AG'nin yanı sıra Elsbett gibi bir dizi küçük şirket, pazar sonrası modifikasyonlara ihtiyaç duymadan düz bitkisel yağ ile uyumlu motorlar sunmaktadır.

Bitkisel yağ, common rail veya birim enjeksiyonlu elektronik dizel enjeksiyon sistemlerini kullanmayan birçok eski dizel motorda da kullanılabilir . Dolaylı enjeksiyonlu motorlardaki yanma odalarının tasarımı nedeniyle , bunlar bitkisel yağ ile kullanım için en iyi motorlardır. Bu sistem, nispeten daha büyük yağ moleküllerinin yanması için daha fazla zaman sağlar. Bazı eski motorlar, özellikle Mercedes, herhangi bir dönüştürme yapılmadan meraklılar tarafından deneysel olarak sürülür. Bir avuç sürücü, daha önceki "Pumpe Duse" VW TDI motorları ve doğrudan enjeksiyonlu diğer benzer motorlarla sınırlı bir başarı elde etti . Elsbett veya Wolf gibi birkaç şirket, profesyonel dönüştürme kitleri geliştirmiş ve son on yılda yüzlercesini başarıyla kurmuştur .

Sıvı ve katı yağlar, bir dizel ikamesi vermek üzere hidrojene edilebilir . Ortaya çıkan ürün, setan sayısı yüksek , aromatik ve kükürt oranı düşük ve oksijen içermeyen düz zincirli bir hidrokarbondur . Hidrojene yağlar dizel ile her oranda karıştırılabilir. Düşük sıcaklıklarda iyi performans, depolama stabilitesi sorunlarının olmaması ve mikrobiyal saldırıya karşı duyarlılığın olmaması dahil olmak üzere biyodizel üzerinde çeşitli avantajları vardır.

biyoeterler

Bölgelere göre biyoyakıt üretimi

Biyoeterler (yakıt eterleri veya oksijenli yakıtlar olarak da anılırlar ), oktan oranı arttırıcılar olarak hareket eden uygun maliyetli bileşiklerdir ."Biyoeterler, izo-bütilen gibi reaktif izo-olefinlerin biyoetanol ile reaksiyonuyla üretilir." Biyoeterler buğday veya şeker pancarından üretilir. Ayrıca motor performansını artırırken, motor aşınmasını ve toksik egzoz emisyonlarını önemli ölçüde azaltırlar . Biyoeterlerin Birleşik Krallık'ta petroeterlerin yerini alması muhtemel olsa da, düşük enerji yoğunluğu nedeniyle kendi başlarına bir yakıt haline gelmeleri pek olası değildir. Yer seviyesindeki ozon emisyonlarının miktarını büyük ölçüde azaltarak hava kalitesine katkıda bulunurlar.

Taşıma yakıtı söz konusu olduğunda altı eter katkı maddesi vardır: dimetil eter (DME), dietil eter (DEE), metil tert -bütil eter (MTBE), etil tert -bütil eter (ETBE), tert- amil metil eter (TAME) ve tert- amil etil eter (TAEE).

Avrupa Yakıt Oksijenatları Birliği (EFOA), metil tert -bütil eter (MTBE) ve etil tert -bütil eter (ETBE)'yi yakıtta kurşun yerine kullanılan en yaygın eterler olarak tanımlar . Eterler, 1970'lerde Avrupa'da oldukça toksik bileşiğin yerini almak için tanıtıldı. Avrupalılar hala biyoeter katkı maddeleri kullanıyor olsa da, ABD'nin artık oksijen ihtiyacı yoktur, bu nedenle biyoeterler artık ana yakıt katkı maddesi olarak kullanılmamaktadır.

Biyoyakıtlar ve çevre

Karbon nötrlüğü

Karbon negatif (miscanthus) ve karbon pozitif (kavak) üretim yolları.
Toprak üstü verim (çapraz çizgiler), toprak organik karbonu (X ekseni) ve toprağın başarılı/başarısız karbon tutma potansiyeli (Y ekseni) arasındaki ilişki. Temel olarak, verim ne kadar yüksek olursa, bir sera gazı azaltma aracı olarak o kadar fazla arazi kullanılabilir (nispeten karbon bakımından zengin araziler dahil).

Bir biyo-yakıt projesi olduğu söylenir karbonsuz CO ise 2 bitki tarafından absorbe edilen sera gazı için projeye ilişkin (SG) emisyon telafi eder. CO 2 , sera gazlarının en önemlisidir ve CO 2'de (12/44) yaklaşık %27 karbon bulunur . Bu, doğrudan veya dolaylı arazi kullanımı değişikliğinden kaynaklanan emisyonları içerir . Birçok birinci nesil biyoyakıt projesi, bu tanım göz önüne alındığında karbon nötr değildir. Bazıları, bazı fosil bazlı alternatiflerden bile daha yüksek emisyonlara sahiptir.

Bir biyoyakıt projesinin GHG yaşam döngüsü maliyetinin pozitif, nötr veya negatif olup olmadığını birlikte belirleyen toplam absorpsiyon ve emisyon miktarıdır. Üretim, işleme, taşıma ve yanma sırasındaki emisyonlar, mahsulün büyümesi sırasında hem yerin üstünde hem de altında emilenden daha yüksekse, GHG yaşam döngüsü maliyeti pozitiftir. Aynı şekilde, toplam absorpsiyon toplam emisyonlardan daha yüksekse, yaşam döngüsü maliyeti negatiftir.

Whitaker ve ark. Hektar başına yılda 10 ton verim sağlayan bir miscanthus mahsulünün o kadar fazla karbon tuttuğunu ve mahsulün hem çiftlik operasyonları emisyonlarını hem de nakliye emisyonlarını fazlasıyla telafi ettiğini iddia ediyor. (Emisyonların kaynak yanma tam Bir sonraki mevsimlere göre toprak üstü bitki gelişimini emilir.) Üst grafiği sağ görüntüler iki CO ile 2 negatif miscanthus üretim yolları ve iki CO 2 gram CO temsil pozitif kavak üretim yolları, 2 - megajoule başına eşdeğerler. Çubukları sıralı ve yukarı hareket eder ve atmosferik CO olarak aşağı 2 artış ve azalış tahmin edilmektedir. Gri/mavi çubuklar tarım, işleme ve nakliye ile ilgili emisyonları, yeşil çubuklar toprak karbon değişimini ve sarı elmaslar toplam nihai emisyonları temsil eder.

Başarılı sekestrasyon ekim alanlarına bağlıdır, çünkü sekestrasyon için en iyi topraklar şu anda düşük karbonlu olanlardır. Grafikte görüntülenen çeşitli sonuçlar bu gerçeği vurgulamaktadır. Birleşik Krallık için, İngiltere ve Galler'in çoğunda ekilebilir araziler için başarılı bir haciz beklenirken, İskoçya'nın bazı bölgelerinde zaten karbon bakımından zengin topraklar (mevcut ormanlık alan) ve daha düşük verim nedeniyle başarısız tecrit bekleniyor. Zaten karbon bakımından zengin olan topraklar, turbalıkları ve olgun ormanları içerir . Otlak da karbon açısından zengin olabilir, ancak Milner ve ark. Birleşik Krallık'taki en başarılı karbon tutumunun iyileştirilmiş otlakların altında gerçekleştiğini savunuyorlar. Tahmin edilen verim, gerektiğinde alt grafik görüntüler CO elde etmek için 2 mevcut toprak karbon farklı doyum seviyelerinin olumsuzluk. Daha yüksek verim, daha büyük olasılıkla CO 2 olumsuzluk olur.

Hava kirliliği

Genel olarak, madde veya enerji, çevrenin dağıtabileceğinden, seyreltebileceğinden, bozunabileceğinden, geri dönüştürebileceğinden veya zararsız bir biçimde depolayabileceğinden daha hızlı bir oranda çevreye salındığında kirlilik olarak kabul edilir . Bu tanıma göre hem fosil yakıtlar hem de bazı geleneksel biyoyakıtlar çevreyi kirletmektedir. Örneğin, IPCC , ahşabın ocaklarda ve açık ateşlerde geleneksel kullanımının ciddi sağlık ve çevresel sonuçlara yol açabilecek kirleticiler ürettiğini savunuyor. Bununla birlikte, modern biyoenerjiye geçiş, geçim kaynaklarının iyileştirilmesine katkıda bulunur ve arazi bozulmasını ve ekosistem hizmetleri üzerindeki etkileri azaltabilir . IPCC'ye göre, modern biyoenerjinin hava kalitesi üzerinde "büyük olumlu etkileri" olduğuna dair güçlü kanıtlar var. Endüstriyel tesislerde yakıldığında, odunsu biyokütle kaynaklı kirleticilerin çoğu, açık yanmaya kıyasla %97-99 oranında azalır. Güney Asya'da periyodik olarak geniş alanları kaplayan dev kahverengi pus üzerine yapılan bir araştırma, bunun üçte ikisinin esas olarak konutlarda yemek pişirme ve tarımsal yakma ile ve üçte birinin de fosil yakıt yakma ile üretildiğini belirledi.

Diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına kıyasla enerji üretimi

Farklı güç üretimi türleri için arazi kullanım gereksinimlerini hesaplamak için ilgili alana özgü güç yoğunluklarını bilmek esastır. Smil, biyoyakıtlar, rüzgar, hidro ve güneş enerjisi üretimi için ortalama alana özgü güç yoğunluklarının sırasıyla 0,30 W/m 2 , 1 W/m 2 , 3 W/m 2 ve 5 W/m 2 olduğunu tahmin ediyor (güç biyoyakıtlar için ısı ve rüzgar, hidro ve güneş için elektrik). Buzsuz karada ortalama insan güç tüketimi 0.125 W / m 2 20 W yükselen / m, ancak (ısı ve elektrik birleştirilmiş) 2 , kentsel ve sanayi alanlarında. Biyoyakıtlar için bölgeye özgü düşük güç yoğunluğunun nedeni, sıvı yakıtlar yapılırken düşük verim ve tesisin yalnızca kısmi kullanımının bir kombinasyonudur (örneğin, etanol tipik olarak şeker kamışının şeker içeriğinden veya mısırın nişasta içeriğinden yapılırken biyodizel genellikle kolza tohumu ve soya fasulyesinin yağ içeriğinden yapılmıştır).

Smil aşağıdaki yoğunlukları tahmin ediyor:

etanol

Jet yakıtı

Biyodizel

  • Kolza 0,12 W/m 2 (AB ortalaması)
  • Kolza (enerji girdisine göre ayarlanmış, Hollanda) 0,08 W/m 2
  • Şeker pancarı (enerji girdisine göre ayarlanmış, İspanya) 0,02 W/m 2

Katı biyokütleyi yakmak, tüm tesis kullanıldığı için biyoyakıtı (sıvıları) yakmaktan daha fazla enerji verimlidir. Verim aynı olduğunda Örneğin, yanma için katı biyokütle üreten mısır plantasyonları daha fazla etanol için üreten mısır tarlaları göre metrekare başına güç iki katına daha oluşturmak: 10 ton / ha oluşturur 0.60 W / m 2 ve 0.26 W / m, 2 , sırasıyla. Genel olarak fırın kuru biyokütle yaklaşık 18 GJ / ton bir ısı içeriğine sahiptir ve her ton / ha kuru biyokütle verimi 0.06 W / m ile plantasyon'ın güç üretimini arttırır 2 .

Yukarıda bahsedildiği gibi Smil, rüzgar, hidro ve güneş enerjisi üretimi için dünya ortalamasının sırasıyla 1 W/m 2 , 3 W/m 2 ve 5 W/m 2 olduğunu tahmin etmektedir. Bu güç yoğunluklarını karşılamak için, rüzgar, hidro ve güneş için ekim verimi sırasıyla 17 t/ha, 50 t/ha ve 83 t/ha'ya ulaşmalıdır. Tropikal plantasyonlar için bu başarılabilir görünüyor – Smil , tropikal ve subtropikal bölgelerde okaliptüs , akasya , leucaena , pinus ve dalbergia içeren büyük ölçekli plantasyonların 20-25 t/ha, yani 1.20-1.50 W/m 2'ye eşdeğer olduğunu tahmin ediyor . Ayrıca fil otların için, örneğin elde görünmektedir miscanthus (10-40 ton / ha veya 0,6-2,4 W / m 2 ), ve Napier (15-80 ton / ha veya 0,9-4,8 W / m 2 ), ancak olası orman ve biyokütle bitkilerinin diğer pek çok türdeki - doğal ılıman karışık ormanlarda Smil satışta (2-2,5 m hektar başına 1.5-2 kuru ton 3 0.1 W / m eşdeğer, 2 Yunanistan 0,9 m3 aralığında) 6 m 3 Fransa).

Ayrıca bakınız

Referanslar

daha fazla okuma

Dış bağlantılar