Ce sunt biocombustibilii?
Combustibili solizi, lichizi sau gazoși obținuți din relativ recent
La nivel global, biocombustibilii sunt cel mai desfolosit pentru alimentarea vehiculelor, încălzirea locuințelor și gătit. Industria biocombustibililor se extinde în Europa, Asia și America. Tehnologia recentă dezvoltată la Laboratorul Național Los Alamos convertește chiar poluarea în biocombustibili regenerabili. Agrocombustibilii sunt biocombustibili care sunt produși din anumite culturi și nu din deșeuri, cum ar fi emisiile de gaze din depozitele de deșeuri sau uleiul vegetal procesat.
Există două strategii comune de producțieagrocombustibili lichizi și gazoși. Una este cultivarea culturilor bogate în zahăr (trestie de zahăr, sfeclă de zahăr și sorg dulce) sau amidon (porumb) și apoi utilizarea fermentării drojdiei pentru a produce alcool etilic (etanol). Al doilea este cultivarea plantelor care conțin cantități mari de ulei vegetal, cum ar fi palmier, soia, alge, jatrofă sau pongamia pinnata. Când aceste uleiuri sunt încălzite, vâscozitatea lor scade și pot fi arse direct într-un motor diesel sau pot fi tratate chimic pentru a produce combustibili precum biodieselul. Lemnul și produsele sale secundare pot fi, de asemenea, transformate în biocombustibili, cum ar fi gazul lemnului, metanolul sau etanolul. De asemenea, este posibil să se producă etanol celulozic din părți de plante necomestibile, dar acest lucru poate fi dificil din punct de vedere economic.
De asemenea, se utilizează biomasă solidă.Multe materiale, cum ar fi lemnul și iarba, pot fi uscate, granulate și arse; poate fi folosit pentru a genera energie. Deși acest lucru produce o oarecare clincher, procesarea folosește mai puțină energie, ceea ce poate duce la o eficiență globală mai mare. Clinker este un aditiv de înaltă rezistență, rezistent la îngheț, un produs ecologic obținut din argile de șisturi refractare speciale și ars la temperaturi de până la 1200 ° C.
Dezvoltarea de modele pentru crearea de biocombustibili
John Field, cercetător, laborator de ecologieResurse naturale de la CSU, a declarat că este o provocare să demonstreze viabilitatea comercială a biocombustibililor celulozici obținuți din părți de plante necomestibile înainte de producția de biocombustibili. Iarba de grâu, o plantă indigenă găsită în multe părți din America de Nord, este un candidat de frunte pentru producția durabilă de material vegetal.
Echipa de cercetare a folositmodelare pentru schemele de creștere a meilor, producția de biocombustibili celulozici, captarea și stocarea carbonului, urmărirea ecosistemelor și fluxurile de carbon. Oamenii de știință au comparat apoi această modelare cu modalități alternative de stocare a carbonului pe pământ, inclusiv creșterea unei păduri sau pajiști.
Ce este captarea și stocarea carbonului?
Captarea și stocarea carbonuluiCaptarea și stocarea carbonului (CCS) este o tehnologie care poate capta până la 90% din emisiile de dioxid de carbon (CO2) generate de utilizarea combustibililor fosili în generarea de energie și procesele industriale, împiedicând pătrunderea dioxidului de carbon în atmosferă. În plus, utilizarea CCS cu biomasă regenerabilă este una dintre puținele tehnologii de reducere a carbonului care poate fi utilizată într-o manieră „carbon negativ” – eliminând eficient dioxidul de carbon din atmosferă.
Lanțul CCS este format din trei părți:captarea dioxidului de carbon, transportul dioxidului de carbon și stocarea în siguranță a emisiilor de dioxid de carbon în subteran în zăcăminte de petrol și gaze epuizate sau în acvifere saline de adâncime.
În primul rând, captarea tehnologiei permite separareadioxidul de carbon din gazele generate în timpul producerii de energie și al proceselor industriale într-unul din trei moduri: captare pre-combustie, captare post-combustie și ardere cu oxicombustibil.
Dioxidul de carbon este apoi transportat princonductă sau pe o navă pentru depozitare în siguranță. Milioane de tone de dioxid de carbon sunt deja transportate comercial în fiecare an de camioane-cisternă, nave și conducte. SUA au 40 de ani de experiență în transportul de dioxid de carbon prin conducte pentru proiecte de recuperare îmbunătățită a petrolului.
Dioxidul de carbon este apoi stocat în roci geologice atent selectate, care sunt de obicei situate la câțiva kilometri sub suprafața pământului.
În fiecare etapă a lanțului CCS, de la producție ladepozitare, industria are la dispoziție o serie de procese bine studiate care au performanțe excelente de sănătate și siguranță. Implementarea comercială a CSC va include adoptarea pe scară largă a acestor tehnici CCS, împreună cu tehnici solide de monitorizare și reglementări guvernamentale.
Utilizarea tehnologiei pentru producția de biocombustibili
Tehnologii de captare și stocare a carbonuluisunt utilizate în cel puțin o plantă din Illinois care procesează porumbul ca biocombustibil convențional pentru a produce etanol, dar aceste sisteme nu sunt încă răspândite. Ca parte a studiului, oamenii de știință au creat modele pentru a simula cum ar arăta într-o fabrică de procesare a biocombustibililor celulozici.
Ciclul carbonului în reîmpăduririterenuri convertite din producția agricolă (stânga) sau convertite pentru a cultiva meiul pentru a produce biocombustibili negativi la carbon (dreapta). Credit: John Field.
„Am descoperit că aproximativ jumătate din carbonmeiul care intră în rafinărie devine un produs secundar care poate fi utilizat pentru captarea și stocarea carbonului ", spun oamenii de știință. Fluxurile de subprodus de dioxid de carbon de înaltă puritate rezultate nu vor necesita separare sau purificare semnificativă înainte de depozitare subterană.
Echipa de cercetare a analizat treidiferite studii de caz din Statele Unite și au constatat că pe terenurile în care fermierii sau administratorii de terenuri au trecut de la cultivarea culturilor sau au păstrat pășunile pentru pășunat, creșterea mei pentru producția de etanol celulozic avea potențialul de a atenua impactul pe hectar, comparabil cu reîmpădurirea, mai mult decât restaurarea pajiștilor ... (Un hectar este de aproximativ două ori și jumătate dimensiunea unui teren de fotbal mediu.)
Fluxuri de carbon ale ecosistemului modelate pentrudiferite scenarii de utilizare a terenului. Histogramă stivuită care arată estimările DayCent ale aportului de carbon al ecosistemului prin NPP (bare roz) și pierderi totale de carbon atât prin R h (bare albe), cât și prin randament (Harv) de mei (bare albastre) și lemn (bare verzi) pentru BP pentru New York ( NY), Iowa (Iowa) și Louisiana (Los Angeles) studii de caz. NECB rezultat este marcat cu diamante verzi, cu valori pozitive care indică o creștere a stocării carbonului ecosistemului. Rezultatele sunt medii anuale în primii 30 de ani de modelare.
Oamenii de știință au remarcat că mai multe critici binecunoscute la adresa biocombustibililor i-au determinat să studieze.
„Analiza noastră arată că climatul este marebeneficiile pot fi obținute cu biocombustibili dacă intenția este de a face acest lucru ", a spus Lee Lind, coautor, și Paul E. și Joan H. Keno, profesori distinși în ingineria mediului la Dartmouth College.
Ce sunt emisiile negative și „zero net”?
„Emisiile negative” - extragerea gazelor cu efect de serădin atmosferă - probabil că va trebui să stabilizeze încălzirea globală cu 1,5 grade Celsius, un obiectiv aspirațional pe care guvernele l-au îmbrățișat în Acordul de la Paris.
Există două abordări principale - soluții pentruclimatul natural (NCS) și tehnologiile cu emisii negative (NET). Ambele au limitări în ceea ce privește cât puteți implementa și pot exista dezavantaje.
De ce „valori aberante negative”?
Pentru a stabiliza încălzirea globală prinla orice nivel, este necesar să se elimine emisiile de dioxid de carbon, principalul gaz cu efect de seră; reducerea lor nu este suficientă. Alte gaze cu efect de seră, cum ar fi metanul, trebuie, de asemenea, să fie limitate.
Cu toate acestea, în sectoare precum agricultura șiaviație, este posibil să nu fie posibilă emisia zero. Prin urmare, singura abordare este de a extrage suficiente gaze cu efect de seră din atmosferă pentru a echilibra emisiile rămase - astfel încât emisiile să atingă „zero net”.
Dacă valorile aberante negative și pozitiveîncălzirea globală echilibrată ar trebui să se stabilizeze. În prezent, singurul gaz cu efect de seră cu potențiale emisii negative la scară este dioxidul de carbon.
Cât este nevoie și când?
Grupul Interguvernamental de Experți privindSchimbările Climatice (IPCC) a publicat un raport de referință în 2018, subliniind ce trebuie să facă guvernele pentru a implementa Acordul de la Paris. IPCC a spus că atingerea țintei de 1,5°C ar implica atingerea emisiilor nete de CO2 zero la nivel global până la jumătatea secolului, împreună cu reduceri semnificative ale altor gaze cu efect de seră și că aproape sigur vor fi necesare emisii negative.
De cât este nevoie va depindecât de departe am ajuns în reducerea emisiilor. De asemenea, va depinde dacă încălzirea va elibera gaze cu efect de seră în aer, de exemplu, prin eliberarea de metan prins în permafrost.
Utilizarea biocombustibililor este esențială pentru îndeplinirea obiectivelor climatice
Oamenii de știință au spus că din cauza întârzierilor actuale înLupta împotriva schimbărilor climatice va trebui să adopte o atitudine mai proactivă în ceea ce privește biocombustibilii și alte tehnologii de emisii negative dacă țări precum Statele Unite vor să limiteze impactul încălzirii globale la 1,5 grade Celsius peste nivelurile preindustriale.
„Dacă vrem să atingem acest obiectiv, noieste cu adevărat nevoie să se utilizeze alternative la combustibilii fosili cât mai curând posibil ”, a spus Field. El a adăugat, de asemenea, că este necesar să se elimine poluarea cu carbon din atmosferă și să se reducă emisiile istorice.
Eliminarea poluării cu carbon este o ideecare a fost discutat pe larg de la încheierea Acordului de la Paris în temeiul Convenției-cadru a Națiunilor Unite privind schimbările climatice în 2016.
"Vom începe să curățăm poluarea cu carbon care sa întâmplat în trecut, deoarece ne reducem emisiile prea lent", a spus Field.
Există diferite modalități de a realiza această curățare, dintre care cea mai simplă este cultivarea copacilor pentru a stoca mai mult carbon pe sol.
Alte alternative sunt descrise și analizate încercetare, inclusiv utilizarea biocombustibililor negativi pentru carbon. Plantele trag carbonul din atmosferă pentru a crește, iar carbonul este folosit pentru a produce țesuturile plantelor.
Dacă acest material vegetal este colectat șiconvertite în energie, o parte din produsul secundar rezultat al dioxidului de carbon poate fi capturat și pompat în subteran în depozite în puțuri de petrol epuizate sau alte formațiuni geologice în loc să le trimită înapoi în atmosferă.
La fel, biocombustibilii celulozici suntatractiv, deoarece poate ajuta la reducerea utilizării combustibililor fosili în aviație, transport maritim și camioane, în toate domeniile în care tranziția la electricitate este dificilă.
Înaintând, echipa de cercetare speră să își extindă modelarea la scară națională, mai degrabă decât să se uite la câteva site-uri specifice din întreaga țară.
„La scară mică, există multeelemente pentru utilizarea viitoare a biocombustibililor avansați, concluzionează oamenii de știință. „Trucul este să punem toate aceste piese laolaltă și să ne asigurăm că continuăm să avem sprijin, astfel încât să poată prospera și să crească, chiar și atunci când prețurile la gaz sunt relativ mici, așa cum sunt acum.”
Citește și
Vedeți unde zboară roverul Perseverance acum
Astronomii văd cum o gaură neagră emite raze gamma pâlpâitoare
Rusia va finaliza bathyscaphe-ul, care s-a scufundat în fundul Trench-ului Mariana