Шта су биогорива?
Чврста, течна или гасовита горива добијена релативно недавно
Глобално гледано, биогорива су најчешћекористи се за погон возила, грејање домова и кување хране. Индустрија биогорива се шири у Европи, Азији и Америци. Најновија технологија развијена у Националној лабораторији Лос Аламоса чак претвара загађење у обновљива биогорива. Агрогорива су биогорива која се производе од одређених усева, а не од отпадних производа као што су емисије депонијских гасова или прерађено биљно уље.
Постоје две заједничке стратегије производњетечна и гасовита агрогорива. Један је узгајање усева са високим садржајем шећера (шећерна трска, шећерна репа и слатки сирак) или скроба (кукуруз), а затим коришћење ферментације квасца за производњу етил алкохола (етанола). Други је узгој биљака које садрже велике количине биљног уља, као што су уљане палме, соја, алге, јатрофа или понгамиа пината. Када се ова уља загреју, њихов вискозитет се смањује и могу се сагоревати директно у дизел мотору или се могу хемијски третирати да би се произвела горива као што је биодизел. Дрво и његови нуспроизводи се такође могу претворити у биогорива као што су гас, метанол или етанол. Такође је могуће произвести целулозни етанол од нејестивих делова биљака, али то може бити економски тешко.
Такође се користи и чврста биомаса.Многи материјали, као што су дрво и трава, могу се сушити, гранулирати и спаљивати; може се користити за производњу енергије. Иако се тиме производи мало клинкера, мање енергије се користи у третману, што може довести до веће укупне ефикасности. Клинкер је адитив високе чврстоће, отпоран на мраз, еколошки производ који се добија од специјалних ватросталних глина из шкриљаца и пече на температурама до 1200 ° Ц.
Развој модела за стварање биогорива
Џон Филд, научни сарадник, Еколошка лабораторијаПриродни ресурси у ЦСУ-у су рекли да је изазовно показати комерцијалну одрживост целулозних биогорива направљених од нејестивих биљних делова пре производње биогорива. Пшенична трава, аутохтона биљка која се налази у многим деловима Северне Америке, водећи је кандидат за одрживу производњу биљног материјала.
Истраживачки тим је користиомоделирање за шеме узгоја проса, производњу целулозног биогорива, хватање и складиштење угљеника, праћење екосистема и токове угљеника. Научници су затим упоредили ову симулацију са алтернативним начинима складиштења угљеника на земљи, укључујући узгој шума или травњака.
Шта је хватање и складиштење угљеника?
Захватање и складиштење угљеникаЗахватање и складиштење угљеника (ЦЦС) је технологија која може да ухвати до 90% емисије угљен-диоксида (ЦО2) настале употребом фосилних горива у производњи електричне енергије и индустријским процесима, спречавајући улазак угљен-диоксида у атмосферу. Поред тога, коришћење ЦЦС-а са обновљивом биомасом је једна од ретких технологија за смањење угљеника које се могу користити на „угљен негативан“ начин – ефикасно уклањајући угљен-диоксид из атмосфере.
ЦЦС ланац се састоји од три дела:хватање угљен-диоксида, транспорт угљен-диоксида и безбедно складиштење емисија угљен-диоксида под земљом у осиромашеним пољима нафте и гаса или дубоким сланим водоносницима.
Прво, технолошко хватање омогућава раздвајањеугљен-диоксид из гасова који настају током производње електричне енергије и индустријских процеса на један од три начина: хватање пре сагоревања, хватање после сагоревања и сагоревање кисеоника.
Угљен-диоксид се затим транспортујецевоводу или на броду за безбедно складиштење. Милиони тона угљен-диоксида се већ комерцијално транспортују сваке године цистернама, бродовима и цевоводима. САД имају 40 година искуства у транспорту угљен-диоксида кроз цевоводе за пројекте побољшане поврата нафте.
Угљен-диоксид се затим складишти у пажљиво одабраним геолошким стенама, које се обично налазе неколико километара испод површине земље.
На каждом этапе цепочки CCS, от производства до складиштење, индустрија има на располагању низ добро проучених процеса који имају одличне здравствене и безбедносне перформансе. Комерцијална примена ЦЦС ће укључити широко усвајање ових ЦЦС техника, у комбинацији са робусним техникама праћења и владином регулативом.
Коришћење технологије за производњу биогорива
Технологије хватања и складиштења угљеникасе користе у најмање једној фабрици у Илиноису која прерађује кукуруз као конвенционално биогориво за производњу етанола, али ови системи још увек нису широко распрострањени. Као део студије, научници су креирали моделе за симулацију како би то изгледало у постројењу за прераду целулозног биогорива.
Циклус угљеника у пошумљавањуземљиште претворено из пољопривредне производње (лево) или претворено у култивацију проса за производњу биогорива са негативним садржајем угљеника (десно). Кредит: Џон Филд.
„Пронашли смо то око половине угљеникаПросо које улази у рафинерију постаје нуспроизвод који се може користити за хватање и складиштење угљеника“, кажу научници. Добијени токови нуспроизвода угљен-диоксида високе чистоће неће захтевати значајно одвајање или пречишћавање пре складиштења под земљом.
Истраживачки тим је анализирао триразличите студије случаја у Сједињеним Државама и открили су да на земљишту где су фармери или управитељи земљишта прешли са узгоја усева или очувања пашњака за испашу, узгајање проса за производњу целулозног етанола има потенцијал да ублажи утицаје по хектару, упоредиво са пошумљавањем, више од обнове травњака ... (Хектар је око два и по пута већи од просечног фудбалског терена.)
Моделовани екосистемски токови угљеника заразличите сценарије коришћења земљишта. Наслагани хистограм који приказује ДаиЦент процене уноса угљеника у екосистему кроз НПП (ружичасте траке) и укупних губитака угљеника кроз Р х (беле траке) и принос (Харв) проса (плаве траке) и дрвета (зелене траке) за БП за Њујорк ( НИ), Ајове (Ајова) и Луизијане (Лос Анђелес) студије случаја. Добијени НЕЦБ је означен зеленим дијамантима, са позитивним вредностима које указују на повећање залиха угљеника у екосистему. Резултати су годишњи просеци током првих 30 година моделирања.
Научници су приметили да их је на проучавање навело неколико познатих критика биогорива.&нбсп;
„Наша анализа показује да је велика климакористи се могу постићи са биогоривима ако је намера да се то учини“, рекли су Лее Линд, коаутор, и Паул Е. и Јоан Х. Кено, угледни професори инжењерства животне средине на Дартмоутх колеџу.
Шта су негативне емисије и „нето нула“?
„Негативне емисије“ – унос гасова стаклене баштеиз атмосфере - вероватно ће бити потребно да стабилизује глобално загревање за 1,5 степени Целзијуса, аспиративни циљ који су владе прихватиле у Париском споразуму.
Постоје два главна приступа – решења заприродне климе (НЦС) и технологије негативних емисија (НЕТ). Оба имају ограничења у погледу тога колико можете да примените и могу постојати недостаци.
Зашто „негативни одступници“?
За стабилизацију глобалног загревањана било ком нивоу, неопходно је елиминисати емисије угљен-диоксида, главног гаса стаклене баште; њихово смањење није довољно. Остале гасове стаклене баште, као што је метан, такође треба ограничити.
Међутим, у секторима као што су пољопривреда иавијације, нулте емисије можда неће бити могуће. Стога је једини приступ да се из атмосфере извуче довољно гасова стаклене баште како би се уравнотежиле преостале емисије – тако да емисије достигну „нето нулу“.
Ако су негативни и позитивни одступнициуравнотежено, глобално загревање би требало да се стабилизује. Тренутно, угљен-диоксид је једини гас стаклене баште са потенцијалним негативним емисијама на скали.
Колико је потребно и када?
Међувладина група експерата заКлиматске промене (ИПЦЦ) је 2018. године објавио значајан извештај у коме се наводи шта владе морају да ураде да би примениле Париски споразум. ИПЦЦ је рекао да би постизање циља од 1,5°Ц укључивало постизање нето нулте емисије ЦО2 на глобалном нивоу до средине века, заједно са значајним смањењем других гасова стаклене баште, и да би негативне емисије готово сигурно биле потребне.
Колико ће то бити потребно зависи од тогаколико смо далеко стигли у смањењу емисија. Такође ће зависити од тога да ли ће загревање ослободити гасове стаклене баште у ваздух, на пример ослобађањем метана заробљеног у пермафросту.
Употреба биогорива је од суштинског значаја за постизање климатских циљева
Научници су рекли да због тренутних кашњења уБорба против климатских промена ће морати да заузме проактивнији став у погледу биогорива и других технологија негативних емисија ако земље попут Сједињених Држава желе да ограниче утицај глобалног загревања на 1,5 степени Целзијуса изнад нивоа прединдустријског периода.
„Ако желимо да постигнемо овај циљ, мизаиста постоји потреба да се алтернативе фосилним горивима уведу што је пре могуће“, рекао је Филд. Он је такође додао да је неопходно уклонити загађење угљеником из атмосфере и смањити историјске емисије.
Елиминисање загађења угљеником је идејао којој се нашироко расправља од закључења Париског споразума у оквиру Оквирне конвенције Уједињених нација о климатским променама 2016. године.
„Почећемо да чистимо загађење угљеником које се дешавало у прошлости јер превише споро смањујемо емисије“, рекао је Филд.
Постоје различити начини за постизање овог чишћења, од којих је најједноставнији узгој дрвећа да би се ускладиштило више угљеника на тлу.
Остале алтернативе су описане и анализиране уистраживања, укључујући употребу угљен-негативних биогорива. Биљке извлаче угљеник из атмосфере да би расле, а угљеник се користи за прављење биљних ткива.
Ако се овај биљни материјал сакупи ипретворен у енергију, неки од резултирајућег нуспроизвода угљен-диоксида могу се ухватити и пумпати под земљу у складиште у исцрпљеним нафтним бушотинама или другим геолошким формацијама уместо да се шаљу назад у атмосферу.
Слично су и целулозна биогориваатрактивна јер може помоћи у смањењу употребе фосилних горива у ваздухопловству, поморству и камионима, у свим областима где је прелазак на електричну енергију тежак.
У будућности, истраживачки тим се нада да ће проширити своје моделирање на националном нивоу, уместо да гледа на неколико специфичних локација широм земље.
„У малом обиму, има их многоелементи за будућу употребу напредних биогорива, закључују научници. „Трик је у томе да спојимо све ове делове и осигурамо да и даље имамо подршку како би могао да напредује и скочи до неба, чак и када су цене гаса релативно ниске као што су сада.
Прочитајте такође
Погледајте куда сада лети ровер Персеверанце
Астрономи виде како црна рупа емитира трепереће гама зраке
Русија ће финализирати батисцапхе, који је потонуо на дну Маријанског рова