Mik azok a bioüzemanyagok?
Viszonylag közelmúltból nyert szilárd, folyékony vagy gáznemű tüzelőanyagok
Globálisan a bioüzemanyagok a leggyakrabbanjárművek áramellátására, otthonok fűtésére és főzésre használják. A bioüzemanyag-ipar bővül Európában, Ázsiában és Amerikában. A Los Alamos Nemzeti Laboratóriumban kifejlesztett legújabb technológia még a szennyezést is megújuló bioüzemanyagokká alakítja. Az agroüzemanyagok olyan bioüzemanyagok, amelyeket bizonyos növényekből állítanak elő, és nem olyan hulladékokból, mint a hulladéklerakók gázkibocsátása vagy a feldolgozott növényi olaj.
Két közös termelési stratégia létezikfolyékony és gáznemű agroüzemanyagok. Az egyik olyan növények termesztése, amelyekben magas a cukorszint (cukornád, cukorrépa és cirok) vagy keményítő (kukorica), majd élesztő fermentációval etil-alkoholt (etanolt) állítanak elő. A második olyan növények termesztése, amelyek nagy mennyiségben tartalmaznak növényi olajat, például olajpálma, szójabab, algák, jatropha vagy pongamia pinata. Ha ezeket az olajokat felmelegítik, viszkozitásuk csökken, és közvetlenül dízelmotorban elégethetők, vagy kémiai úton kezelhetők olyan üzemanyagok előállítására, mint a biodízel. A fa és melléktermékei bioüzemanyagokká is átalakíthatók, mint például fagáz, metanol vagy etanol. Lehetséges nem ehető növényi részekből cellulóz-etanolt is előállítani, de ez gazdaságilag nehéz lehet.
Szilárd biomasszát is használnak.Számos anyag, például fa és fű szárítható, granulálható és elégethető; felhasználható energia előállítására. Bár ez valamilyen klinkert állít elő, kevesebb energia kerül felhasználásra a kezelés során, ami magasabb általános hatékonyságot eredményezhet. A klinker nagy szilárdságú, fagyálló adalék, környezetbarát termék, amelyet speciális tűzálló pala agyagokból állítanak elő és 1200 ° C-ig égetnek.
A bioüzemanyagok létrehozásának modelljeinek kidolgozása
John Field, tudományos munkatárs, Ökológiai LabA CSU természeti erőforrásai szerint kihívást jelentett a bioüzemanyagok előállítása előtt ehetetlen növényi részek felhasználásával létrehozott cellulóz-bioüzemanyagok kereskedelmi életképességének bemutatása. A búzafű, amely Észak-Amerika számos részén megtalálható őshonos gyógynövény, vezető jelölt a növényi anyagok fenntartható termelésében.
A kutatócsoport használtamodellezés köles termesztési sémákhoz, cellulóz bioüzemanyagok előállítása, szén megkötése és tárolása, ökoszisztéma nyomon követése és szén fluxusok A tudósok ezt követően összehasonlították ezt a modellezést a szén földi tárolásának alternatív módjaival, ideértve a növekvő erdőket vagy gyepeket is.
Mi a szén megkötése és tárolása?
Szén leválasztás és tárolásA szén-dioxid-leválasztás és tárolás (CCS) egy olyan technológia, amely a fosszilis tüzelőanyagok energiatermelésben és ipari folyamatokban történő felhasználása során keletkező szén-dioxid (CO2) kibocsátás akár 90%-át is képes megkötni, megakadályozva a szén-dioxid légkörbe jutását. Ezenkívül a CCS megújuló biomasszával történő alkalmazása azon kevés szén-dioxid-csökkentési technológiák egyike, amelyek „szén-negatív” módon alkalmazhatók – hatékonyan eltávolítják a szén-dioxidot a légkörből.
A CCS lánc három részből áll:szén-dioxid leválasztása, szén-dioxid szállítása és a szén-dioxid-kibocsátás biztonságos tárolása a föld alatt, kimerült olaj- és gázmezőkön vagy mély sós víztartókban.
Először is, a technológiai rögzítés lehetővé teszi az elkülönítéstaz energiatermelés és az ipari folyamatok során keletkező gázokból származó szén-dioxid háromféle módon: tüzelés előtti leválasztás, égés utáni leválasztás és oxigéntüzelőanyag-égetés.
Ezt követően a szén-dioxidot továbbítjákcsővezetéken vagy hajón a biztonságos tárolás érdekében. Már most is évente több millió tonna szén-dioxidot szállítanak kereskedelmi forgalomba tartálykocsikon, hajókon és csővezetékeken. Az Egyesült Államok 40 éves tapasztalattal rendelkezik a szén-dioxid csővezetékeken történő szállításában a fokozott olajhasznosítási projektek érdekében.
A szén-dioxidot ezután gondosan kiválasztott geológiai kőzetekben tárolják, amelyek általában több kilométerrel a föld felszíne alatt helyezkednek el.
A CCS lánc minden szakaszában, a gyártástól kezdvetárolására az ipar számos jól tanulmányozott technológiai eljárással rendelkezik, amelyek kiváló egészségügyi és biztonsági teljesítményt nyújtanak. A CCS kereskedelmi bevezetése magában foglalja ezen CCS technikák széleskörű elterjedését, erőteljes ellenőrzési technikákkal és kormányzati szabályozással kombinálva.
A technológia használata a bioüzemanyagok előállításához
Szén-dioxid-leválasztási és -tárolási technológiáklegalább egy illinoisi üzemben használják, amely etanolgyártás céljából a kukoricát hagyományos bioüzemanyagként dolgozza fel, de ezeket a rendszereket még nem alkalmazzák széles körben. A tanulmány részeként a tudósok modelleket készítettek annak szimulálására, hogy nézne ki egy cellulóz-bioüzemanyag-feldolgozó üzemben.
Szénforgalom az erdőfelújítás sorána mezőgazdasági termelésből átalakított föld (balra) vagy köles megművelésére átalakítva szén-negatív bioüzemanyagok előállítása (jobbra). Hitel: John Field.
„Megállapítottuk, hogy a szén körülbelül felea finomítóba belépő köles melléktermékké válik, amelyet fel lehet használni a szén megkötésére és tárolására ”- állítják a tudósok. Az így létrejövő nagy tisztaságú szén-dioxid melléktermék-áramok nem igényelnek jelentős elválasztást vagy tisztítást a föld alatti tárolás előtt.
A kutatócsoport hármat elemzettkülönféle esettanulmányok az Egyesült Államokban, és megállapították, hogy azokon a területeken, ahol a gazdák vagy a földgazdálkodók a legeltetés céljából a növénytermesztésről vagy a legelő konzerválásáról váltottak át, a köles termesztése cellulóz-etanol előállítására képes volt enyhíteni a hektáronkénti hatásokat, hasonlóan az erdősítéshez, mint a gyepek helyreállításához ... (Egy hektár körülbelül két és félszer akkora, mint egy átlagos futballpálya.)
Modellezett ökoszisztéma szénfluxusokkülönböző földhasználati forgatókönyvek. Halmozott hisztogram, amely bemutatja az atomerőműben az ökoszisztéma szén-dioxid-bevitelének (rózsaszínű oszlopok) és az összes szénveszteség RH (fehér oszlopok), valamint köles (kék oszlopok) és fa (zöld oszlopok) hozama (Harv) becslése alapján a New York-i BP esetében ( NY), Iowa (Iowa) és Louisiana (Los Angeles) esettanulmányok. Az így kapott NECB-t zöld gyémántokkal jelöltük, pozitív értékei az ökoszisztéma szén-dioxid-tárolásának növekedését jelzik. Az eredmények a modellezés első 30 évének éves átlagai
A tudósok megjegyezték, hogy a bioüzemanyagokkal kapcsolatos számos jól ismert kritika késztette őket tanulmányozásra.
„Elemzésünk azt mutatja, hogy nagy az éghajlatelőnyöket a bioüzemanyagokkal lehet elérni, ha ezt szándékozzuk ”- mondta Lee Lind, társszerző, valamint Paul E. és Joan H. Keno, a Dartmouth College környezettudományának jeles professzora.
Mi a negatív kibocsátás és a „nettó nulla”?
«Отрицательные выбросы» — забор парниковых газов a légkörből - valószínűleg erre van szükség a globális felmelegedés 1,5 Celsius-fokkal történő stabilizálásához, amely törekvés a kormányok a Párizsi Megállapodásban vállalt célja.
Két fő megközelítés létezik - atermészetes klíma (NCS) és negatív emissziós technológiák (NET). Mindkettő korlátozza, hogy mennyit telepíthet, és vannak hátrányai.
Miért “negatív outlierek”?
A globális felmelegedés stabilizálása általbármilyen szinten meg kell szüntetni a fő üvegházhatású gáz szén-dioxid-kibocsátását; ezek csökkentése nem elég. Más üvegházhatású gázokat, például a metánt is korlátozni kell.
Azonban olyan ágazatokban, mint a mezőgazdaság éslehet, hogy nulla kibocsátás nem lehetséges. Ezért az egyetlen megközelítés annyi üvegházhatású gáz kinyerése a légkörből, hogy kiegyenlítsék a fennmaradó kibocsátásokat - így a kibocsátás eléri a „nettó nullát”.
Ha negatív és pozitív outlierekkiegyensúlyozott, globális felmelegedésnek stabilizálódnia kell. Jelenleg az egyetlen üvegházhatást okozó gáz, amely potenciálisan negatív kibocsátással rendelkezik, a szén-dioxid.
Mennyire van szükség és mikor?
Kormányközi Szakértői CsoportAz éghajlatváltozás (IPCC) 2018-ban mérföldkőnek számító jelentést tett közzé, amelyben felvázolja, mit kell tennie a kormányoknak a Párizsi Megállapodás végrehajtása érdekében. Az IPCC szerint a 1,5°C-os cél elérése azt jelenti, hogy az évszázad közepére globális szinten nulla nettó CO2-kibocsátást érnek el, más üvegházhatású gázok jelentős csökkentésével együtt, és szinte biztosan szükség lesz negatív kibocsátásra.
Hogy mennyi kell, attól függmilyen messzire jutottunk a kibocsátás csökkentésében. Attól is függ, hogy a felmelegedés során üvegházhatású gázok kerülnek-e a levegőbe, például az örökfagyba rekedt metán felszabadításával.
A bioüzemanyagok elengedhetetlenek az éghajlati célok eléréséhez
A tudósok szerint a jelenlegi késések miattAz éghajlatváltozás elleni küzdelemnek proaktívabb álláspontot kell képviselnie a bioüzemanyagok és más negatív kibocsátási technológiák tekintetében, ha az Egyesült Államokhoz hasonló országok az Egyesült Államokhoz hasonló országokban a globális felmelegedés hatását 1,5 Celsius-fokra akarják korlátozni az iparosodás előtti szint fölé.
„Ha el akarjuk érni ezt a célt, akkorvalóban szükség van a fosszilis tüzelőanyagok alternatíváinak mielőbbi bevezetésére ”- mondta Field. Hozzátette azt is, hogy el kell távolítani a légkör szénszennyezését és csökkenteni kell a korábbi kibocsátásokat.
A szénszennyezés felszámolása ötletamelyet széles körben megvitattak az Egyesült Nemzetek éghajlatváltozási keretegyezménye alapján a párizsi megállapodás megkötése óta 2016-ban.
"Megkezdjük a múltbeli szénszennyezés megtisztítását, mert túl lassan csökkentjük kibocsátásunkat" - mondta Field.
Ennek a tisztításnak különböző módjai vannak, amelyek közül a legegyszerűbb fákat növeszteni, hogy több széndioxidot tárolja a földön.
Egyéb alternatívákat akutatás, ideértve a széndioxid-negatív bioüzemanyagok használatát. A növények a növekedéshez a légkört a szénből húzzák, a szenet növényi szövetek előállítására használják.
Ha ezt a növényi anyagot összegyűjtik ésenergiává alakítva a keletkező szén-dioxid melléktermék egy részét meg lehet ragadni és a föld alá szivattyúzni a kimerült olajkutakban vagy más geológiai képződményekben lévő tárolóba ahelyett, hogy visszaküldené a légkörbe.
Hasonlóképpen, a cellulózos bioüzemanyagok isvonzó, mert hozzájárulhat a fosszilis üzemanyagok használatának csökkentéséhez a légi közlekedésben, a hajózásban és a teherautókban minden olyan területen, ahol az áramra való átállás nehéz.
Tovább haladva a kutatócsoport reméli, hogy modelljeit országosan is kiterjesztheti, ahelyett, hogy megnézne néhány konkrét helyszínt az egész országban.
„Kis méretben sokan vannaka fejlett bioüzemanyagok jövőbeni felhasználásának elemei - vonják le a tudósok "A trükk az, hogy ezeket a darabokat összerakjuk, és ügyeljünk arra, hogy továbbra is támogatást kapjunk annak érdekében, hogy az virágozni és az egekbe szökhessen akkor is, ha a gázárak viszonylag alacsonyak, mint most."
Olvassa el
Nézze meg, hová repül az Atzverencia rover
A csillagászok látják, hogy a fekete lyuk hogyan villogó gammasugarakat bocsát ki
Oroszország véglegesíti a fürdőkabátot, amely a Mariana-árok aljára süllyedt