Biyoyakıt nedir?
Nispeten yakın zamanda elde edilen katı, sıvı veya gaz yakıtlar
Küresel olarak, biyoyakıtlar en sıkaraçlara güç sağlamak, evleri ısıtmak ve yemek pişirmek için kullanılır. Biyoyakıt endüstrisi Avrupa, Asya ve Amerika'da genişliyor. Los Alamos Ulusal Laboratuvarı'nda geliştirilen son teknoloji, kirliliği yenilenebilir biyoyakıtlara bile dönüştürüyor. Zirai yakıtlar, çöp gazı emisyonları veya işlenmiş bitkisel yağ gibi atıklardan değil, belirli mahsullerden üretilen biyoyakıtlardır.
İki ortak üretim stratejisi varsıvı ve gazlı tarımsal yakıtlar. Birincisi, şeker (şeker kamışı, şeker pancarı ve tatlı sorgum) veya nişasta (mısır) bakımından zengin mahsuller yetiştirmek ve ardından etil alkol (etanol) üretmek için maya fermantasyonunu kullanmaktır. İkincisi, palmiye yağı, soya fasulyesi, alg, jatropha veya pongamia pinata gibi büyük miktarlarda bitkisel yağ içeren bitkilerin yetiştirilmesidir. Bu yağlar ısıtıldığında viskoziteleri azalır ve doğrudan dizel motorda yakılabilir veya biyodizel gibi yakıtlar üretmek için kimyasal olarak arıtılabilir. Ahşap ve yan ürünleri ayrıca odun gazı, metanol veya etanol gibi biyoyakıtlara dönüştürülebilir. Yenmeyen bitki parçalarından selülozik etanol üretmek de mümkündür, ancak bu ekonomik olarak zor olabilir.
Katı biyokütle de kullanılır. Ahşap ve çimen gibi birçok malzeme kurutulabilir, granül haline getirilebilir ve yakılabilir; enerji üretmek için kullanılabilir. Bu bir miktar klinker üretmesine rağmen, işlemde daha az enerji kullanılır ve bu da daha yüksek genel verimlilikle sonuçlanabilir. Klinker, özel refrakter şeyl killerinden elde edilen ve 1200 ° C'ye kadar sıcaklıklarda pişirilen çevre dostu, yüksek mukavemetli, dona dayanıklı bir katkı maddesidir.
Biyoyakıtların oluşturulması için modellerin geliştirilmesi
John Field, Araştırma Görevlisi, Ekoloji LaboratuvarıCSU'daki Natural Resources, biyoyakıt üretiminden önce yenmeyen bitki parçaları kullanılarak oluşturulan selülozik biyoyakıtların ticari olarak uygulanabilirliğini göstermenin zor olduğunu söyledi. Kuzey Amerika'nın birçok yerinde bulunan yerli bir bitki olan buğday çimi, bitki materyalinin sürdürülebilir üretimi için önde gelen bir adaydır.
Araştırma ekibi kullandıdarı yetiştirme şemaları için modelleme, selülozik biyoyakıt üretimi, karbon tutma ve depolama, ekosistem izleme ve karbon akıları. Bilim adamları daha sonra bu modellemeyi, büyüyen ormanlar veya çayırlar da dahil olmak üzere yeryüzünde karbon depolamanın alternatif yollarıyla karşılaştırdılar.
Karbon tutma ve depolama nedir?
Karbon yakalama ve depolamaKarbon yakalama ve depolama (CCS), fosil yakıtların enerji üretiminde ve endüstriyel süreçlerde kullanılmasıyla ortaya çıkan karbondioksit (CO2) emisyonlarının %90'a kadarını yakalayabilen ve karbondioksitin atmosfere girmesini önleyebilen bir teknolojidir. Ek olarak, yenilenebilir biyokütle ile CCS'nin kullanılması, "karbon negatif" şekilde kullanılabilecek birkaç karbon azaltma teknolojisinden biridir; karbondioksiti atmosferden etkili bir şekilde uzaklaştırır.
CCS zinciri üç bölümden oluşur:karbondioksitin yakalanması, karbondioksitin taşınması ve karbondioksit emisyonlarının yeraltında tükenmiş petrol ve gaz sahalarında veya derin tuzlu akiferlerde güvenli bir şekilde depolanması.
İlk olarak, teknoloji yakalama ayırmaya izin verirEnerji üretimi ve endüstriyel süreçler sırasında üretilen gazlardan karbondioksitin üç yoldan biriyle elde edilmesi: yanma öncesi yakalama, yanma sonrası yakalama ve oksiyakıt yanması.
Karbondioksit daha sonra taşınır.güvenli depolama için boru hattında veya bir gemide. Her yıl milyonlarca ton karbondioksit ticari olarak tankerler, gemiler ve boru hatlarıyla taşınıyor. ABD, gelişmiş petrol geri kazanım projeleri için boru hatları aracılığıyla karbondioksit taşıma konusunda 40 yıllık deneyime sahip.
Karbondioksit daha sonra özenle seçilmiş jeolojik kayalarda depolanır ve bunlar genellikle dünya yüzeyinin birkaç kilometre altında bulunur.
CCS zincirinin her aşamasında, üretimdendepolama, endüstrinin emrinde, mükemmel sağlık ve güvenlik performansına sahip, iyi çalışılmış bir dizi teknolojik süreç vardır. CCS'nin ticari yayılımı, sağlam izleme teknikleri ve hükümet düzenlemeleriyle birlikte bu CCS tekniklerinin yaygın bir şekilde benimsenmesini içerecektir.
Biyoyakıt üretimi için teknolojiyi kullanma
Karbon yakalama ve depolama teknolojileriEtanol üretmek için mısırı geleneksel biyoyakıt olarak işleyen en az bir Illinois tesisinde kullanılmaktadır, ancak bu sistemler henüz yaygın olarak benimsenmemiştir. Çalışmanın bir parçası olarak bilim adamları, selülozik bir biyoyakıt işleme tesisinde nasıl görüneceğini simüle etmek için modeller oluşturdu.
Ağaçlandırma karbon döngüsütarımsal üretimden dönüştürülen arazi (solda) veya karbon-negatif biyoyakıt üretmek için darı yetiştirmeye dönüştürülen arazi (sağda). Kredi: John Field.
"Karbonun yaklaşık yarısınınBilim adamları, rafineriye giren darı, karbonu yakalamak ve depolamak için kullanılabilecek bir yan ürün haline geliyor ”diyor. Ortaya çıkan yüksek saflıkta karbon dioksit yan ürün akımları, yeraltında depolamadan önce önemli bir ayırma veya saflaştırma gerektirmeyecektir.
Araştırma ekibi üçünü analiz ettiAmerika Birleşik Devletleri'nde çeşitli vaka çalışmaları ve çiftçilerin veya arazi yöneticilerinin mahsul yetiştirmekten geçtiği veya otlatmak için otlak tuttuğu topraklarda, selülozik etanol üretimi için darı yetiştirmenin, otlak restorasyonundan daha fazla, yeniden ormanlaştırmaya kıyasla hektar başına etkileri azaltma potansiyeline sahip olduğunu buldu. ... (Bir hektar, ortalama bir futbol sahasının iki buçuk katı büyüklüğündedir.)
İçin modellenmiş ekosistem karbon akılarıfarklı arazi kullanım senaryoları. Darı (mavi çubuklar) ve ahşabın (yeşil çubuklar) hem R h (beyaz çubuklar) hem de verimi (Harv) yoluyla NPP (pembe çubuklar) yoluyla ekosistem karbon girdisinin DayCent tahminlerini ve toplam karbon kayıplarını gösteren yığılmış histogram New York (NY), Iowa (Iowa) ve Louisiana (Los Angeles) vaka çalışmaları için BP için. Ortaya çıkan NECB, ekosistem karbon depolamasında bir artışı gösteren pozitif değerler ile yeşil elmaslarla işaretlenmiştir. Sonuçlar, modellemenin ilk 30 yılına ait yıllık ortalamalardır
Bilim insanları, biyoyakıtlara yönelik iyi bilinen bazı eleştirilerin kendilerini bu çalışmaya yönelttiğini belirtti.
"Analizimiz gösteriyor ki büyük iklimOrtak yazar Lee Lind ve Dartmouth Koleji Çevre Mühendisliği Seçkin Profesörleri Paul E. ve Joan H. Keno, "eğer amaç bunu yapmaksa biyoyakıtlarla faydalar elde edilebilir" dedi.
Negatif emisyonlar ve “net sıfır” nedir?
"Negatif emisyonlar" - sera gazlarının alımıatmosferden - küresel ısınmayı 1,5 santigrat derece stabilize etmek için gerekli olması muhtemeldir ki bu, hükümetlerin Paris Anlaşması'nda üstlendiği istek uyandıran bir hedeftir.
İki ana yaklaşım vardır - çözümlerdoğal iklim (NCS) ve negatif emisyon teknolojileri (NET). Her ikisinin de ne kadar konuşlandırabileceğiniz konusunda sınırlamaları vardır ve bazı dezavantajları olabilir.
Neden "negatif aykırı değerler"?
Küresel ısınmayı stabilize etmek içinher düzeyde, ana sera gazı olan karbondioksit emisyonlarının ortadan kaldırılması gerekir; onları azaltmak yeterli değildir. Metan gibi diğer sera gazlarının da sınırlandırılması gerekiyor.
Ancak tarım ve benzeri sektörlerdehavacılık, sıfır emisyon mümkün olmayabilir. Bu nedenle, tek yaklaşım, kalan emisyonları dengelemek için atmosferden yeterli miktarda sera gazı çıkarmaktır - böylece emisyonlar "net sıfıra" ulaşır.
Negatif ve pozitif aykırı değerler isedengeli, küresel ısınma dengelenmelidir. Şu anda, bir ölçekte potansiyel negatif emisyonlara sahip tek sera gazı karbondioksittir.
Ne kadar ve ne zaman gerekli?
Hükümetlerarası Uzmanlar Grubuİklim Değişikliği (IPCC), 2018'de hükümetlerin Paris Anlaşması'nı uygulamak için ne yapması gerektiğini özetleyen önemli bir rapor yayınladı. IPCC, 1,5°C hedefine ulaşmanın, yüzyılın ortasına kadar küresel olarak net sıfır CO2 emisyonuna ulaşmanın yanı sıra diğer sera gazlarında önemli azalmalar içereceğini ve negatif emisyonların neredeyse kesinlikle gerekli olacağını söyledi.
Ne kadar süreceğine bağlı olacakemisyonları azaltmada ne kadar yol kat ettik. Ayrıca, ısınmanın, örneğin donmuş toprakta hapsolmuş metanı serbest bırakarak sera gazlarını havaya salmasına da bağlı olacaktır.
Biyoyakıtlar, iklim hedeflerine ulaşmak için çok önemlidir
Bilim adamları, mevcut gecikmeler nedeniyleAmerika Birleşik Devletleri gibi ülkeler küresel ısınmanın etkisini sanayi öncesi seviyelerin üzerinde 1,5 santigrat derece ile sınırlamak istiyorlarsa, iklim değişikliğiyle mücadelenin biyoyakıtlar ve diğer negatif emisyon teknolojileri konusunda daha proaktif bir duruş alması gerekecektir.
"Bu hedefe ulaşmak istiyorsak,Gerçekten de fosil yakıtlara alternatiflerin mümkün olan en kısa sürede kullanılmasına ihtiyaç var ”dedi Field. Atmosferdeki karbon kirliliğini ortadan kaldırmanın ve tarihi emisyonları azaltmanın gerekli olduğunu da sözlerine ekledi.
Karbon kirliliğini ortadan kaldırmak bir fikirdir2016 yılında Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi kapsamında Paris Anlaşması'nın imzalanmasından bu yana geniş çapta tartışılmaktadır.
Field, "Geçmişte meydana gelen karbon kirliliğini temizlemeye başlayacağız çünkü emisyonlarımızı çok yavaş kesiyoruz" dedi.
Bu temizliği gerçekleştirmenin farklı yolları vardır, en kolayı yerde daha fazla karbon depolamak için ağaç yetiştirmektir.
Diğer alternatifler burada açıklanır ve analiz edilir.karbon negatif biyoyakıtların kullanımı dahil araştırma. Bitkiler büyümek için atmosferden karbon çeker ve bitki dokularını yapmak için karbon kullanılır.
Bu bitki materyali toplanırsa veEnerjiye dönüştürüldüğünde, ortaya çıkan karbondioksit yan ürünlerinin bir kısmı yakalanabilir ve atmosfere geri göndermek yerine tükenmiş petrol kuyularına veya diğer jeolojik oluşumlara depolanabilir.
Aynı şekilde, selülozik biyoyakıtlar dacazip çünkü elektriğe geçişin zor olduğu tüm alanlarda havacılıkta, nakliyede ve kamyonlarda fosil yakıtların kullanımının azaltılmasına yardımcı olabilir.
Araştırma ekibi, ülke çapındaki birkaç belirli alana bakmak yerine modellemelerini ulusal ölçekte ölçeklendirecek şekilde genişletmeyi umuyor.
"Küçük ölçekte pek çokBilim adamları, ileri biyoyakıtların gelecekteki kullanımı için gerekli unsurları belirlediler. "İşin püf noktası, tüm bu parçaları bir araya getirmek ve şimdi olduğu gibi benzin fiyatları nispeten düşükken bile gelişip fırlayabilmesi için desteğimizi sürdürmemizdir."
Ayrıca okuyun
Perseverance gezgininin şimdi nereye uçtuğunu görün
Gökbilimciler bir kara deliğin titreşen gama ışınlarını nasıl yaydığını görüyor
Rusya, Mariana Çukuru'nun dibine batan batiskafı tamamlayacak