바이오 연료 란?
비교적 최근에 파생된 고체, 액체 또는 기체 연료
전 세계적으로 바이오 연료는 대부분차량에 전원을 공급하고 주택을 난방하고 요리하는 데 사용됩니다. 바이오 연료 산업은 유럽, 아시아 및 미국에서 확장되고 있습니다. 로스 알라모스 국립 연구소(Los Alamos National Laboratory)에서 개발된 최신 기술은 오염 물질을 재생 가능한 바이오 연료로 전환하기도 합니다. 농업 연료는 매립 가스 배출이나 가공된 식물성 기름과 같은 폐기물이 아닌 특정 작물에서 생산되는 바이오 연료입니다.
두 가지 일반적인 생산 전략이 있습니다.액체 및 기체 농업 연료. 하나는 설탕(사탕수수, 사탕무, 사탕수수)이나 전분(옥수수)이 많이 함유된 작물을 재배한 다음 효모 발효를 통해 에틸알코올(에탄올)을 생산하는 것입니다. 두 번째는 기름야자, 대두, 조류, 자트로파 또는 퐁가미아 핀나타와 같은 식물성 기름을 많이 함유하는 식물을 재배하는 것입니다. 이러한 오일을 가열하면 점도가 감소하여 디젤 엔진에서 직접 연소되거나 바이오디젤과 같은 연료를 생산하기 위해 화학적으로 처리될 수 있습니다. 목재와 그 부산물은 또한 목재 가스, 메탄올 또는 에탄올과 같은 바이오 연료로 전환될 수 있습니다. 먹을 수 없는 식물 부분에서 셀룰로오스 에탄올을 생산하는 것도 가능하지만 경제적으로 어려울 수 있습니다.
고체 바이오매스도 사용됩니다.나무와 풀과 같은 많은 재료는 건조, 과립화 및 소각될 수 있습니다. 에너지를 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 이로 인해 약간의 클링커가 생성되지만 처리에 더 적은 에너지가 사용되므로 전체 효율성이 향상될 수 있습니다. Clinker는 고강도 내한성 첨가제로 특수 내화 셰일 점토에서 얻은 환경 친화적 인 제품으로 최대 1200 ° C의 온도에서 소성됩니다.
바이오 연료 생성을 위한 모델 개발
John Field, 연구원, 생태학 연구소CSU의 Natural Resources는 바이오 연료를 생산하기 전에 먹을 수 없는 식물 부분을 사용하여 만든 셀룰로오스 바이오 연료의 상업적 실행 가능성을 입증하는 것이 어려웠다고 말했습니다. 북아메리카의 많은 지역에서 발견되는 토착 허브인 Wheatgrass는 식물 재료의 지속 가능한 생산을 위한 주요 후보입니다.
연구팀이 사용한기장 재배 계획, 셀룰로오스 바이오 연료 생산, 탄소 포집 및 저장, 생태계 추적 및 탄소 플럭스에 대한 모델링. 그런 다음 과학자들은 이 모델링을 숲이나 초원을 재배하는 것을 포함하여 지구에 탄소를 저장하는 대안적인 방법과 비교했습니다.
탄소 포집 및 저장이란 무엇입니까?
탄소 포집 및 저장(CCS)은 다음을 수행할 수 있는 기술입니다.발전 및 산업 공정에서 화석 연료를 사용하여 발생하는 이산화탄소(CO2) 배출량의 최대 90%를 포집하여 이산화탄소가 대기 중으로 유입되는 것을 방지합니다.또한 재생 가능한 바이오매스와 함께 CCS를 사용하는 것은 다음을 수행할 수 있는 몇 안 되는 탄소 감소 기술 중 하나입니다."탄소 네거티브" 모드에서 사용되어 대기에서 이산화탄소를 효과적으로 제거합니다.
CCS 체인은 이산화탄소 포집, 이산화탄소 수송, 고갈된 유전 및 가스전 또는 심부 염분 대수층의 지하 이산화탄소 배출 안전한 저장의 세 부분으로 구성됩니다.
첫째, 포집 기술은 연소 전 포집, 연소 후 포집, 순 산소 연소의 세 가지 방법 중 하나로 발전 및 산업 공정에서 발생하는 가스에서 이산화탄소를 분리할 수 있습니다.
그런 다음 이산화탄소는 안전한 저장을 위해 파이프라인이나 선박으로 운송됩니다.수백만 톤의 이산화탄소가 이미 매년 유조선, 선박 및 파이프라인을 통해 상업적 목적으로 운송되고 있습니다.미국은 40년 동안 석유 회수 프로젝트를 강화하기 위해 파이프라인을 통해 이산화탄소를 운송한 경험이 있습니다.
그런 다음 이산화탄소는 일반적으로 지표면 아래 몇 킬로미터에 위치한 신중하게 선택된 지질학적 암석에 저장됩니다.
생산에서 생산에 이르기까지 CCS 체인의 모든 단계에서저장과 관련하여 업계는 우수한 건강 및 안전 성능을 가진 잘 연구된 여러 프로세스를 마음대로 사용할 수 있습니다. CCS의 상업적 배포에는 강력한 모니터링 기술 및 정부 규제와 함께 이러한 CCS 기술의 광범위한 채택이 포함됩니다.
바이오 연료 생산 기술 사용
탄소 포집 및 저장 기술옥수수를 에탄올을 생산하기 위해 기존의 바이오 연료로 처리하는 적어도 하나의 일리노이 공장에서 사용되지만 이러한 시스템은 아직 널리 보급되지 않았습니다. 연구의 일환으로 과학자들은 셀룰로오스 바이오 연료 처리 공장에서 어떻게 생겼는지 시뮬레이션하는 모델을 만들었습니다.
재조림의 탄소 순환농업 생산에서 전환된 토지(왼쪽) 또는 탄소 음성 바이오 연료를 생산하기 위해 기장 경작으로 전환된 토지(오른쪽). 크레딧: 존 필드.
"우리는 탄소의 약 절반이정제소에 들어가는 기장은 탄소를 포획하고 저장하는 데 사용할 수 있는 부산물이 됩니다.”라고 과학자들은 말합니다. 생성된 고순도 이산화탄소 부산물 스트림은 지하에 저장하기 전에 상당한 분리 또는 정제가 필요하지 않습니다.
연구팀은 세 가지를 분석했다.미국의 다양한 사례 연구에서 농부나 토지 관리자가 농작물 재배에서 전환하거나 방목을 위해 목초지를 유지한 토지에서 셀룰로오스 에탄올 생산을 위해 기장을 재배하면 초원 복원보다 재조림에 필적하는 헥타르당 영향을 완화할 수 있는 잠재력이 있음을 발견했습니다. ... (헥타르는 평균 축구장 크기의 약 2.5배입니다.)
Смоделированные потоки углерода экосистемы для различных сценариев землепользования. Гистограмма с накоплением, показывающая оценки DayCent поступления углерода в экосистему через NPP (розовые столбцы) и общих потерь углерода как через R h (белые столбцы), так и за счет урожая (Harv) проса проса (синие столбцы) и древесины (зеленые столбцы) для BP для New Йорк (Нью-Йорк), Айова (Айова) и Луизиана (Лос-Анджелес) тематические исследования. Полученный NECB отмечен зелеными ромбиками, положительные значения которого указывают на увеличение накопления углерода в экосистеме. Результаты представляют собой среднегодовые значения за первые 30 лет моделирования
과학자들은 바이오 연료에 대한 몇 가지 잘 알려진 비판에 의해 연구하게 되었다고 언급했습니다.
"우리의 분석은 큰 기후의도가 있는 경우 바이오 연료로 이점을 얻을 수 있습니다.”라고 공동 저자인 Lee Lind와 Dartmouth 대학의 환경 공학 저명한 교수인 Paul E. 및 Joan H. Keno가 말했습니다.
네거티브 배출과 넷 제로란 무엇입니까?
"음의 배출"- 온실 가스 섭취대기로부터 - 지구 온난화를 섭씨 1.5도 안정화하기 위해 필요할 것으로 보이며, 이는 정부가 파리 협정에서 수용한 열망적인 목표입니다.
두 가지 주요 접근 방식이 있습니다.자연 기후(NCS) 및 음의 배출 기술(NET). 둘 다 배포할 수 있는 양에 제한이 있으며 단점이 있을 수 있습니다.
왜 "음수 이상값"입니까?
Чтобы стабилизировать глобальное потепление на 어떤 수준에서든 주요 온실 가스인 이산화탄소 배출을 제거해야 합니다. 그것들을 줄이는 것만으로는 충분하지 않습니다. 메탄과 같은 다른 온실 가스도 제한해야 합니다.
그러나 농업과 같은 분야에서항공, 제로 배출량은 가능하지 않을 수 있습니다. 따라서 유일한 접근 방식은 대기에서 충분한 온실 가스를 추출하여 나머지 배출량의 균형을 유지하여 배출량이 "순 제로"에 도달하도록 하는 것입니다.
음수 및 양수 이상값이 있는 경우균형 잡힌 지구 온난화가 안정화되어야 합니다. 현재 규모에서 잠재적인 부정적인 배출이 있는 유일한 온실 가스는 이산화탄소입니다.
얼마나 필요하고 언제 필요합니까?
기후 변화에 관한 정부간 협의체(IPCC)는 2018년 파리 협정을 이행하기 위해 정부가 해야 할 일을 요약한 획기적인 보고서를 발표했습니다.IPCC는 1.5°C 목표를 달성하려면 금세기 중반까지 전 세계적으로 CO2 순 배출량 제로를 달성하고 다른 온실 가스를 크게 감축해야 하며, 네거티브 배출이 거의 확실히 필요할 것이라고 밝혔습니다.
얼마나 걸리느냐에 따라우리가 배출량을 줄이는 데 얼마나 왔는지. 또한 온난화가 영구 동토층에 갇힌 메탄 방출과 같은 온실 가스를 대기 중으로 방출할지 여부에 달려 있습니다.
바이오 연료의 사용은 기후 목표를 달성하는 데 필수적입니다.
과학자들은 현재 지연으로 인해미국과 같은 국가가 지구 온난화의 영향을 산업화 이전 수준보다 섭씨 1.5도로 제한하려는 경우 기후 변화에 대한 투쟁은 바이오 연료 및 기타 부정적인 배출 기술에 대해 보다 적극적인 자세를 취해야 합니다.
"이 목표를 달성하려면가능한 한 빨리 화석 연료에 대한 대안을 배치할 필요가 있습니다.”라고 Field는 말했습니다. 그는 또한 대기에서 탄소 오염을 제거하고 역사적 배출량을 줄이는 것이 필요하다고 덧붙였습니다.
탄소 오염을 제거하는 것은 아이디어입니다이는 2016년 유엔기후변화협약에 따른 파리기후협약 체결 이후 폭넓게 논의되어 왔습니다.
"우리는 배출량을 너무 느리게 줄이기 때문에 과거에 발생한 탄소 오염을 청소하기 시작할 것입니다."라고 Field는 말했습니다.
이 청소를 수행하는 여러 가지 방법이 있으며 가장 간단한 방법은 땅에 더 많은 탄소를 저장하기 위해 나무를 키우는 것입니다.
다른 대안은 다음에서 설명 및 분석됩니다.탄소 음성 바이오 연료의 사용을 포함한 연구. 식물은 성장을 위해 대기에서 탄소를 끌어내고, 탄소는 식물 조직을 만드는 데 사용됩니다.
이 식물 재료를 수집하고에너지로 변환된 이산화탄소 부산물 중 일부는 포집되어 지하로 펌핑되어 대기로 다시 보내는 대신 고갈된 유정이나 기타 지질학적 구조물에 저장됩니다.
마찬가지로 셀룰로오스 바이오 연료는전기로의 전환이 어려운 모든 영역에서 항공, 운송 및 트럭의 화석 연료 사용을 줄이는 데 도움이 될 수 있기 때문에 매력적입니다.
앞으로 연구팀은 전국의 몇 가지 특정 사이트를 보는 것보다 전국적으로 확장하여 모델링을 확장하기를 희망합니다.
“작은 규모로 많은과학자들은 미래의 고급 바이오 연료 사용을 위한 요소라고 결론지었습니다. "비법은 이 모든 부분을 통합하고 현재와 같이 가스 가격이 상대적으로 낮더라도 번창하고 급등할 수 있도록 계속 지원하도록 하는 것입니다."
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