Kas yra biokuras?
Kietasis, skystasis arba dujinis kuras, gautas palyginti neseniai
Pasaulyje dažniausiai naudojamas biokurasnaudojamas transporto priemonėms maitinti, namų šildymui ir maisto ruošimui. Biokuro pramonė plečiasi Europoje, Azijoje ir Amerikoje. Naujausios Los Alamoso nacionalinėje laboratorijoje sukurtos technologijos net paverčia taršą atsinaujinančiu biokuru. Agrokuras yra biokuras, gaminamas iš tam tikrų augalų, o ne iš tokių atliekų kaip sąvartynų dujų išmetimas ar perdirbtas augalinis aliejus.
Yra dvi bendros gamybos strategijosskystas ir dujinis agrokuras. Vienas iš jų yra auginti pasėlius, kuriuose yra daug cukraus (cukranendrių, cukrinių runkelių ir saldžiųjų sorgų) arba krakmolo (kukurūzų), ir tada naudoti mielių fermentaciją etilo alkoholiui (etanoliui) gaminti. Antrasis - augalų, turinčių didelį kiekį augalinio aliejaus, pavyzdžiui, palmių, sojų pupelių, dumblių, jatropha ar pongamijos pinnata, auginimas. Kaitinant šias alyvas, jų klampa sumažėja ir jas galima deginti tiesiogiai dyzeliniame variklyje, arba jas galima apdoroti cheminiu būdu, kad gautų tokį kurą kaip biodyzelinas. Mediena ir jos šalutiniai produktai taip pat gali būti paversti biokuru, tokiu kaip medienos dujos, metanolis ar etanolis. Taip pat iš nevalgomų augalų dalių galima gaminti celiuliozinį etanolį, tačiau tai gali būti ekonomiškai sunku.
Taip pat naudojama kieta biomasė. Daugelį medžiagų, pavyzdžiui, medieną ir žolę, galima džiovinti, granuliuoti ir sudeginti; jis gali būti naudojamas energijai gaminti. Nors tai gamina šiek tiek klinkerio, gydymui sunaudojama mažiau energijos, o tai gali padidinti bendrą efektyvumą. Klinkeris yra didelio stiprumo, atsparus šalčiui priedas, aplinkai nekenksmingas produktas, gaunamas iš specialių ugniai atsparių skalūnų molių ir kūrenamas iki 1200 ° C temperatūros.
Biokuro kūrimo modelių kūrimas
Johnas Fieldas, mokslininkas, Ekologijos laboratorijaGamtos ištekliai CSU teigė, kad buvo nelengva įrodyti komercinį celiuliozinio biokuro, pagaminto naudojant nevalgomas augalų dalis, gyvybingumą prieš biokuro gamybą. Kviečių žolė, vietinė žolė, randama daugelyje Šiaurės Amerikos vietų, yra pagrindinis kandidatas į tvarią augalinės medžiagos gamybą.
Tyrėjų grupė naudojosorų auginimo schemų, celiuliozinio biokuro gamybos, anglies surinkimo ir laikymo, ekosistemų sekimo ir anglies srautų modeliavimas. Tada mokslininkai palygino šį modeliavimą su alternatyviais anglies kaupimo žemėje būdais, įskaitant augančius miškus ar pievas.
Kas yra anglies surinkimas ir saugojimas?
Anglies surinkimas ir saugojimasAnglies dioksido surinkimas ir saugojimas (CCS) – tai technologija, kuria galima surinkti iki 90 % anglies dvideginio (CO2) emisijų, susidarančių naudojant iškastinį kurą energijos gamybos ir pramonės procesuose, neleidžiant anglies dioksidui patekti į atmosferą. Be to, CCS naudojimas su atsinaujinančia biomase yra viena iš nedaugelio anglies dioksido mažinimo technologijų, kurios gali būti naudojamos „neigiamai anglies dioksidui“ – efektyviai pašalinant iš atmosferos anglies dioksidą.
CCS grandinė susideda iš trijų dalių:anglies dioksido surinkimas, anglies dioksido transportavimas ir saugus anglies dioksido emisijų saugojimas po žeme išeikvotuose naftos ir dujų telkiniuose arba giliuose druskinguose vandeninguose sluoksniuose.
Pirma, technologijos fiksavimas leidžia atskirtianglies dioksidas iš dujų, susidarančių energijos gamybos ir pramoninių procesų metu, vienu iš trijų būdų: surinkimas prieš deginimą, surinkimas po degimo ir deginimas deguonimi.
Tada anglies dioksidas transportuojamas pervamzdyne arba laive saugiam sandėliavimui. Milijonai tonų anglies dvideginio jau kasmet komerciniais tikslais transportuojami autocisternomis, laivais ir vamzdynais. JAV turi 40 metų patirtį gabenant anglies dioksidą vamzdynais, siekiant pagerinti naftos gavybos projektus.
Tuomet anglies dioksidas kaupiamas kruopščiai parinktose geologinėse uolienose, kurios paprastai yra keli kilometrai žemiau žemės paviršiaus.
Kiekviename CCS grandinės etape, nuo gamybos ikisandėliavimo pramonė turi daug gerai ištirtų technologinių procesų, kurie pasižymi puikiais sveikatos ir saugos rodikliais. Komercinis CCS diegimas apims plačią šių CCS metodų taikymą kartu su tvirtais stebėjimo būdais ir vyriausybės reguliavimu.
Biokuro gamybos technologijos naudojimas
Anglies surinkimo ir laikymo technologijosyra naudojami bent viename Ilinojaus fabrike, kuriame kukurūzai perdirbami kaip įprastas biokuras etanoliui gaminti, tačiau šios sistemos dar nėra plačiai paplitusios. Tyrimo metu mokslininkai sukūrė modelius, skirtus imituoti, kaip tai atrodytų celiuliozinio biokuro perdirbimo įmonėje.
Anglies ciklas atkuriant miškąžemė, paversta žemės ūkio produkcija (kairėje) arba konvertuota į sorų auginimą, kad būtų gaminamas neigiamas anglies dioksido kuras (dešinėje). Kreditas: Johnas Fieldas.
„Mes nustatėme, kad maždaug pusė angliesmalūnas, patekęs į naftos perdirbimo gamyklą, tampa šalutiniu produktu, kuris gali būti naudojamas anglies sulaikymui ir kaupimui “, - sako mokslininkai. Dėl susidariusių labai grynų šalutinių anglies dioksido srautų nereikės žymiai atskirti ar išvalyti prieš laikant po žeme.
Tyrėjų grupė išanalizavo trisįvairūs atvejų tyrimai JAV ir nustatė, kad žemėje, kur ūkininkai ar žemės valdytojai perėjo nuo pasėlių auginimo ar ganyklų ganymo ganykloms, sorų auginimas iš celiuliozės turinčio etanolio gamyba turėjo galimybę sušvelninti poveikį hektarui, panašų į miško atkūrimą, o ne pievų atkūrimas. ... (Hektaras yra maždaug du su puse karto didesnis už vidutinio futbolo aikštės plotą.)
Modeliuojami ekosistemos anglies srautaiskirtingi žemės naudojimo scenarijai. Sukrauta histograma, rodanti „DayCent“ apskaičiuotą ekosistemos anglies kiekį per AE (rausvos juostos) ir bendrus anglies nuostolius per R h (baltos juostos) ir soros (mėlynos juostos) ir medienos (žalios juostos) derlių (Harv) BP Niujorke ( NY), Ajovos (Ajova) ir Luizianos (Los Andželas) atvejų analizė. Gautas NECB pažymėtas žaliaisiais deimantais, o teigiamos vertės rodo, kad padidėjo ekosistemos anglies atsargos. Rezultatai yra metiniai vidurkiai per pirmuosius 30 modeliavimo metų.
Mokslininkai pastebėjo, kad keletas gerai žinomų kritikos dėl biokuro paskatino juos studijuoti.
„Mūsų analizė rodo, kad didelis klimatasnaudos galima pasiekti naudojant biokurą, jei ketinama tai padaryti “, - teigė Lee Lindas, bendraautorius ir Paulas E. ir Joanas H. Keno, žymūs aplinkos inžinerijos profesoriai Dartmuto koledže.
Kas yra neigiamos emisijos ir „grynasis nulis“?
„Neigiamos emisijos“ - šiltnamio efektą sukeliančių dujų suvartojimasnuo atmosferos - greičiausiai to reikės norint stabilizuoti pasaulinį atšilimą 1,5 laipsnio Celsijaus, tai siekiamybė, kurią vyriausybės įgyvendino Paryžiaus susitarime.
Yra du pagrindiniai metodai - sprendimainatūralus klimatas (NCS) ir neigiamos emisijos technologijos (NET). Abi turi apribojimų, kiek galite dislokuoti, ir gali būti trūkumų.
Kodėl „neigiami pašaliniai“?
Norint stabilizuoti visuotinį atšilimą ikibet kokiu lygmeniu būtina pašalinti anglies dioksido, pagrindinių šiltnamio efektą sukeliančių dujų, išmetimą; jų sumažinti nepakanka. Taip pat reikia riboti kitas šiltnamio efektą sukeliančias dujas, tokias kaip metanas.
Tačiau tokiuose sektoriuose kaip žemės ūkis iraviacijos, išmetamų teršalų kiekis gali būti neįmanomas. Todėl vienintelis būdas yra iš atmosferos išgauti tiek šiltnamio efektą sukeliančių dujų, kad subalansuotų likusį išmetamųjų teršalų kiekį, kad išmetamų teršalų kiekis pasiektų „grynąjį nulį“.
Jei neigiami ir teigiami pašaliniai rodikliaisubalansuotas klimato atšilimas turėtų stabilizuotis. Šiuo metu vienintelės šiltnamio efektą sukeliančios dujos, kurių potencialiai gali būti neigiamos emisijos, yra anglies dioksidas.
Kiek reikia ir kada?
Tarpvyriausybinė ekspertų grupė dėlKlimato kaita (IPCC) 2018 m. paskelbė svarbią ataskaitą, kurioje nurodo, ką vyriausybės turi padaryti, kad įgyvendintų Paryžiaus susitarimą. Tarpvyriausybinė klimato kaitos komisija teigė, kad norint pasiekti 1,5 °C tikslą, maždaug iki šimtmečio vidurio visame pasaulyje būtų išmestas nulinis CO2 kiekis, taip pat gerokai sumažintas kitų šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekis ir kad beveik neabejotinai reikės neigiamų emisijų.
Kiek tai užtruks, priklausyskiek mes pasiekėme mažindami išmetamų teršalų kiekį. Tai taip pat priklausys nuo to, ar atšilus į orą pateks šiltnamio efektą sukeliančios dujos, pavyzdžiui, išsiskiriant amžinojo įšalo įstrigusiam metanui.
Biokuras yra būtinas siekiant klimato tikslų
Mokslininkai teigė, kad dėl dabartinio vėlavimoKova su klimato kaita turės užimti aktyvesnę poziciją dėl biokuro ir kitų neigiamų išmetamųjų teršalų technologijų, jei tokios šalys kaip JAV nori apriboti globalinio atšilimo poveikį iki 1,5 laipsnio Celsijaus virš ikipramoninio laikotarpio.
„Jei norime pasiekti šį tikslą, mesiš tikrųjų reikia kuo skubiau naudoti iškastinio kuro alternatyvas “, - sakė Field. Jis taip pat pridūrė, kad būtina pašalinti anglies taršą iš atmosferos ir sumažinti istorines emisijas.
Pašalinti anglies taršą yra idėjakuris buvo plačiai diskutuojamas nuo Paryžiaus susitarimo sudarymo pagal Jungtinių Tautų bendrąją klimato kaitos konvenciją 2016 m.
„Mes pradėsime valyti anglies taršą, kuri įvyko praeityje, nes per lėtai mažiname išmetamų teršalų kiekį“, - sakė Fieldas.
Šiam valymui atlikti yra įvairių būdų, iš kurių paprasčiausias yra auginti medžius, kad ant žemės būtų kaupiama daugiau anglies.
Kitos alternatyvos aprašytos ir išanalizuotosmoksliniai tyrimai, įskaitant anglies dioksido neturinčių biodegalų naudojimą. Augalai iš atmosferos ištraukia anglį, kad augtų, o anglis naudojama augalų audiniams gaminti.
Jei ši augalinė medžiaga yra surenkama irpaverčiant energija, dalį susidariusio šalutinio anglies dvideginio produkto galima užfiksuoti ir išpumpuoti po žeme į saugyklą išeikvotuose naftos gręžiniuose ar kituose geologiniuose dariniuose, užuot siuntus atgal į atmosferą.
Celiuliozinis biokuras taip pat yrapatrauklus, nes tai gali padėti sumažinti iškastinio kuro naudojimą aviacijoje, laivyboje ir sunkvežimiuose visose srityse, kuriose sunku pereiti prie elektros energijos.
Žengdama į priekį, mokslininkų grupė tikisi išplėsti savo modeliavimą, kad mastelis būtų šalies mastu, o ne pažvelgti į keletą konkrečių vietų visoje šalyje.
„Nedideliu mastu yra daugelementai būsimam pažangaus biokuro naudojimui, daro išvadą mokslininkai. "Apgaulė yra sudėti visas šias dalis ir įsitikinti, kad mes ir toliau palaikome, kad ji galėtų klestėti ir šokti į viršų net tada, kai dujų kainos yra gana žemos, kaip dabar."
Taip pat skaitykite
Pažiūrėkite, kur dabar skraido atkaklumo roveris
Astronomai mato, kaip juodoji skylė skleidžia mirgančius gama spindulius
Rusija baigs rengti pirtį, nuskendusią iki Marianos tranšėjos dugno