Каков углеродный след биоэтанола?
Бережное отношение к окружающей среде уже не является чем-то второстепенным. По мере того, как последствия антропоморфного изменения климата становятся все более очевидными, растет коллективное желание защитить нашу планету и окружающую среду. Хотя для борьбы с изменением климата нам необходимо, чтобы люди изменили свое поведение, как на индивидуальном, так и на общественном уровне, "зеленые" технологии также играют свою роль. Любая инновация, позволяющая нам сократить вредные выбросы и производить меньше отходов, может сыграть важную роль в борьбе с изменением климата.
Одним из основных источников глобального загрязнения являются автомобильные выхлопы. Для многих людей использование личного автомобиля является необходимостью. Без автомобиля они не смогут ездить на работу, отвозить детей в школу или путешествовать дальше собственного дома. Но если вы не можете позволить себе электромобиль и вам не повезло жить в месте с приличной инфраструктурой, водить машину означает вносить свой вклад в бесконечный поток загрязнения и выбросов парниковых газов, за которые мы все несем ответственность.
Биоэтанол становится перспективным альтернативным топливом, которое в один прекрасный день может позволить нам ездить столько, сколько мы хотим, не беспокоясь о том, что выходит из наших выхлопных труб. Всем, кто стремится к углеродно-нейтральному будущему, следует обратить внимание на биоэтанол.
Как производится биоэтаноловое топливо?
Биоэтанол обладает многочисленными преимуществами по сравнению с обычным топливом, но главным его преимуществом является его экологичность. Для производства биоэтанола используются возобновляемые ресурсы, а именно такие сельскохозяйственные культуры, как кукуруза, маис и зерно. В принципе, его можно производить из любого растения, содержащего сахар и крахмал. Мы используем термин "биомасса" как всеобъемлющий термин для обозначения возобновляемых органических материалов, получаемых из растений и животных. Биомасса включает живые организмы, материалы, полученные из живых организмов, и материалы из организмов, которые недавно умерли.
Точный процесс производства топлива из биоэтанола зависит от состава используемой биомассы. В настоящее время большинство исследований сосредоточено на лигноцеллюлозных материалах, включая иву, эвкалипт, солому, сахарный тростник, сельскохозяйственные отходы и другие древесные и травянистые материалы, часто рассматриваемые как отходы. Для производства 1 тонны биоэтанола требуется от 2 до 4 тонн лигноцеллюлозной биомассы. Исследователи предпочитают лигноцеллюлозную биомассу, поскольку она более распространена, чем пищевые культуры, и ее производство обходится дешевле, тем более что она в любом случае считается отходами. Она также имеет более высокий баланс чистой энергии, чем другие виды биомассы, что делает ее экологический делает его более привлекательным. Лигноцеллюлозная биомасса может снизить выбросы парниковых газов до 90%, что намного лучше, чем биотопливо первого поколения.
Недостатком использования лигноцеллюлозной биомассы для производства биоэтанола является то, что она содержит ряд углеводных полимеров, включая целлюлозу. Целлюлоза является основным компонентом клеточных стенок растений и состоит из молекул глюкозы. Когда целлюлоза расщепляется в процессе, называемом гидролизом, высвобождается глюкоза. Существует несколько способов гидролиза целлюлозы в лигноцеллюлозной биомассе для получения ферментируемых сахаров. Наиболее распространенные методы включают обработку биомассы кислотой или специфическими ферментами и нагревание.
Для нелигноцеллюлозной биомассы, например, зерна, первым шагом является измельчение биомассы для высвобождения крахмала. Полученный материал смешивается с определенным объемом воды для контроля соотношения сахара и дрожжей в полученном сусле. Нагревание смеси растворяет водорастворимый крахмал, а кислотный или ферментативный гидролиз используется для одновременного преобразования крахмала в сахара. Полученную смесь купируют до pH между 4,8 и 5,0, что является слабокислым. Это необходимо для того, чтобы дрожжи, сбраживающие сахара, могли расти. В процессе ферментации образуются этанол и CO2. Последующая дистилляция и дегидратация увеличивает концентрацию этанола в растворе.
Для использования в качестве топлива этанол должен быть очень чистым, как можно ближе к 100%. Промышленно произведенный этанол имеет относительно высокое содержание воды, что снижает его чистоту. Существует несколько методов обезвоживания этанола, и все они в настоящее время изучаются исследователями на предмет повышения эффективности.
Каковы экологические преимущества биоэтанола?
Биоэтанол не только производится из возобновляемых источников, но и значительно снижает выбросы парниковых газов во время производства и при сжигании готового топлива по сравнению с обычным топливом. Добавление этанола в бензин повышает октановое число, что означает, что он будет гореть, а не сгорать, и позволяет нам растянуть наши постоянно сокращающиеся запасы нефти. Продление срока эксплуатации запасов нефти повышает нашу топливную безопасность и снижает нашу зависимость от стран-производителей нефти.
Если вам интересно, выделяет ли биоэтанол угарный газ или другие вредные вещества, ответ - нет. При сжигании биоэтанола образуется очень мало вредных выбросов; он значительно чище обычного топлива. Самое худшее, что он выделяет - это ничтожное количество углекислого газа, слишком малое, чтобы оказать какое-либо негативное влияние на здоровье человека или окружающей среды.
Возможно, вы слышали противоречивые заявления об углеродном следе биоэтанола. Итак, является ли биоэтанол углеродно-нейтральным или нет? Ответ: да, он является углеродно-нейтральным. Но вы должны спросить себя, почему биоэтанол является углеродно-нейтральным. Ответ на самом деле довольно прост: количество углекислого газа, выделяемого при производстве биоэтанола, равно количеству углекислого газа, поглощаемого растениями, которые производят топливо, в процессе фотосинтеза.
Переход с топлива на основе нефти на биоэтанол поможет оздоровить озоновый слой над Землей, что является долгосрочной целью экологического движения. Когда этанол сгорает, получаемые продукты менее реакционноспособны к солнечному свету, чем выбросы от традиционных источников топлива. Даже крупномасштабное сжигание этанола вряд ли приведет к разрушению озонового слоя.
Даже если в ближайшем будущем мы продолжим использовать традиционное топливо для наших автомобилей, мы все равно можем использовать биоэтанол для снижения выбросов парниковых газов. Смешивание биоэтанола с бензином дает ряд ценных преимуществ. Во-первых, он повышает октановое число топлива, что обычно трудно и дорого сделать. Обогащая низкокачественное топливо этанолом, мы можем снизить вредные выбросы и улучшить эксплуатационные характеристики. Добавление биоэтанола в топливо также означает, что мы можем еще больше увеличить наши поставки и уменьшить нашу зависимость от стран-производителей нефти.
В целом, широкое использование биоэтанола приведет к улучшению качества воздуха и снижению распространенности канцерогенных частиц. Текущие научно-исследовательские проекты постоянно улучшают экологические преимущества биоэтанола, делая его еще более привлекательным. Например, новейшие конструкции заводов по производству биоэтанола гарантируют, что вся сбрасываемая вода является экологически нейтральной. Некоторые заводы перерабатывают сточные воды, образующиеся при производстве биоэтанола, чтобы использовать их повторно.
Для чего используется биоэтаноловое топливо?
Этанол - это универсальное топливо, которое уже доказало свой потенциал в нескольких ключевых областях. Наиболее известным применением биоэтанола сегодня является использование его в качестве транспортного топлива, причем многие представители автомобильной промышленности ожидают, что со временем он вытеснит бензин в качестве основного транспортного топлива для личных автомобилей. Однако одним из преимуществ биоэтанола является то, что для изменения ситуации не обязательно полностью заменять им бензин. Этанол часто используется для улучшения характеристик низкокачественного топлива, и на рынке существует несколько видов смесевого топлива, в которых биоэтанол сочетается с дизельным топливом или бензином.
Как и любое другое топливо, биоэтанол можно сжигать для получения энергии и выработки электричества. Исследования потенциальной роли биоэтанола в производстве электроэнергии продолжаются. По сравнению с углем и нефтью этанол имеет гораздо более низкую тепловую энергию, что означает, что для получения одинакового количества энергии требуется гораздо большее количество. Однако мы можем позволить себе сжигать гораздо больше этанола без нанесения ущерба окружающей среде и выброса токсичных веществ.
Биоэтаноловые камины также становятся все более популярными. Они не выделяют дыма и других вредных побочных продуктов, прекрасно выглядят, не требуют дымохода или подключения к газопроводу.
Чем биоэтанол отличается от обычного топлива?
По сравнению с бензином, биоэтанол имеет гораздо более низкое содержание энергии. Если у вас есть два одинаковых автомобиля, один из которых работает на бензине, а другой - на биоэтаноле, то автомобиль на бензине сможет продолжать движение. Однако биоэтанол не производит таких же вредных выбросов, как бензин. Поскольку стоимость производства биоэтанола продолжает снижаться, а методы производства становятся все более эффективными, мы вполне можем достичь того момента, когда необходимость чаще заправлять автомобили будет считаться достойным компромиссом.
Биоэтанол имеет более высокое октановое число, чем бензин, и его можно даже добавлять в бензин для повышения октанового числа. Более высокое октановое число означает, что биоэтанол будет гореть, а не воспламеняться в двигателе, и обладает превосходными противоядерными свойствами.
Этанол менее летуч, чем бензин, если судить по давлению паров по Рейду. Более низкое давление биоэтанола означает, что он испаряется медленно, поддерживая низкую концентрацию испаряющихся выбросов и дополнительно снижая риск взрыва топлива. Однако низкое давление пара также может быть недостатком для этанола. Сочетание низкого давления и одной точки кипения означает, что двигатели, работающие на чистом этаноле, не могут запуститься при температуре ниже 20 градусов Цельсия. Если биоэтанол когда-либо будет серьезно рассматриваться в качестве основного автомобильного топлива, двигатели должны будут компенсировать эту проблему.
Биоэтанол и аналогичные виды биотоплива могут сыграть важную роль в борьбе с изменением климата. Он не только имеет широкий спектр потенциальных применений, но и производство биоэтанола является углеродно-нейтральным. Следите за этим пространством, поскольку оно вполне может стать топливом будущего.