Растительные масла как альтернативная энергия

Растительные масла все чаще используются в качестве заменителя ископаемого топлива . Растительные масла составляют основу биодизеля , который можно использовать как обычное дизельное топливо . Некоторые смеси растительных масел используются в немодифицированных транспортных средствах, но для прямого растительного масла часто требуются специально подготовленные автомобили, в которых есть метод нагрева масла для снижения его вязкости и поверхностного натяжения , иногда специально изготовленные форсунки, повышенное давление впрыска и более сильные свечи накаливания. Кроме того, используется предварительный подогрев топлива. [ 2 ] Другой альтернативой является переработка растительного масла.
Доступность биодизеля во всем мире растет, хотя все еще незначительна по сравнению с традиционными источниками ископаемого топлива . Проводятся значительные исследования в области альгакультуры методов по производству биотоплива из водорослей .
Была выражена обеспокоенность по поводу выращивания сельскохозяйственных культур для использования в качестве топлива, а не для производства продуктов питания, а также воздействия на окружающую среду крупномасштабного сельского хозяйства и расчистки земель, необходимых для расширения производства растительного масла для использования в качестве топлива. Эти эффекты/воздействия необходимо будет специально изучить и оценить с экономической и экологической точек зрения, а также взвесить в балансе с предлагаемыми преимуществами топлива из растительного масла по сравнению с использованием других источников топлива.
Будущее энергетики для мировой экономики
[ редактировать ]имеется ограниченное количество ископаемого топлива Внутри Земли . Поскольку нынешние мировые энергетические ресурсы и потребление состоят в основном из ископаемого топлива, общество очень зависит от них как в транспортировке , так и в производстве электроэнергии . Теория пика Хабберта предсказывает, что истощение запасов нефти приведет к падению добычи нефти в не столь отдаленном будущем. Со временем нашей экономике придется перейти на некоторые альтернативные виды топлива . Ископаемое топливо решило две проблемы, которые в будущем можно было бы решить отдельно: проблему источника первичной энергии и проблему хранения энергии . Наряду с растительным маслом и биодизельным топливом , некоторые энергетические технологии, которые могут сыграть важную роль в будущем, включают:
|
Чистое производство CO 2 или парниковых газов
[ редактировать ]Растения используют солнечный свет и фотосинтез для извлечения углекислого газа (CO 2 ) из атмосферы Земли для производства растительного масла . Тот же CO 2 затем возвращается обратно после сгорания в двигателе. Таким образом, растительное масло не увеличивает выбросы CO 2 в атмосферу и не вносит прямого вклада в проблему парниковых газов . На самом деле это способ улавливать и хранить солнечную энергию ; это возобновляемая энергия .
Однако, как и в случае с другими «возобновляемыми» источниками энергии, производство или распространение растительного масла может иметь (относительно небольшой) углеродный след.
Безопасность
[ редактировать ]
Растительное масло гораздо менее токсично, чем другие виды топлива, такие как бензин на нефтяной основе , дизельное топливо , этанол или метанол , и имеет гораздо более высокую температуру вспышки (приблизительно 275-290 °C). [ 3 ] Более высокая температура вспышки снижает риск случайного возгорания . Некоторые виды растительного масла съедобны .
Генерация и хранение
[ редактировать ]Технологии водородной экономики , аккумуляторов , хранения энергии на сжатом воздухе и маховикового хранения энергии решают проблему хранения энергии , а не источника первичной энергии . Другие технологии, такие как энергия ядерного деления , термоядерная энергия и солнечная энергия, решают проблему источника первичной энергии , а не ее хранения . Растительное масло является одновременно источником первичной энергии и хранилищем энергии . Стоимость и вес хранения определенного количества энергии в виде растительного масла низки по сравнению со многими потенциальными заменителями ископаемого топлива .
Тип растительного масла
[ редактировать ]В статье « Список растительных масел» рассказывается, какие виды растительного масла используются в качестве топлива и где выращиваются разные виды.
Транспорт
[ редактировать ]Растительное масло используется для транспортировки четырьмя различными способами:
- Смеси растительных масел . Смешивание растительного масла с дизельным топливом позволяет пользователям получить некоторые преимущества от сжигания растительного масла и часто выполняется без каких-либо модификаций автомобиля. [ 4 ]
- Биодизельное топливо . Биодизельное топливо можно производить из растительного масла посредством процесса переэтерификации . Биодизель горит как обычное дизельное топливо и прекрасно работает в любом дизельном двигателе. Название как раз указывает на то, что топливо получено из растительного масла.
- Прямое растительное масло . Прямое растительное масло работает в дизельных двигателях, если его предварительно нагреть. [ 5 ] Некоторые дизельные двигатели уже нагревают топливо, другим требуется небольшой электрический нагреватель на топливопроводе. Насколько хорошо оно работает, зависит от системы отопления, двигателя, типа растительного масла (чем тоньше, тем легче) и климата (чем теплее, тем легче). Доступны некоторые данные о результатах, которые видят пользователи. [ 6 ] Поскольку растительное масло становится все более популярным в качестве топлива, двигатели разрабатываются так, чтобы лучше с ним справляться. Двигатель Элсбетта предназначен для работы на чистом растительном масле. [ 7 ] Однако по состоянию на начало 2007 года, судя по всему, не существует ни одной серийной техники, способной сжигать чистое растительное масло, хотя Deutz предлагает трактор, а John Deere, как известно, находится на поздних стадиях разработки двигателей. Существует немецкий стандарт топлива на основе виноградных косточек DIN 51605. На данный момент чистое растительное масло является лишь нишевым рынком, хотя сегмент рынка в Германии быстро растет, и большие парки грузовых автомобилей переходят на это топливо, в основном по экономическим причинам. Растущее число децентрализованных маслозаводов обеспечивает большую часть этого топлива. [ 8 ]
- Переработка растительного масла . Растительное масло может быть использовано в качестве сырья для нефтеперерабатывающего завода . Там его можно превратить в топливо путем гидрокрекинга (при котором большие молекулы разбиваются на более мелкие с использованием водорода) или гидрирования (при котором к молекулам добавляется водород). Этими методами можно производить бензин , дизельное топливо или пропан . Некоторыми коммерческими примерами переработки растительного масла являются NExBTL , H-Bio и процесс ConocoPhilips. [ 9 ]
Переход можно начать с биодизельного топлива , переработки растительного масла и смесей растительных масел , поскольку эти технологии не требуют капитальных затрат на переоборудование двигателя для работы на растительных маслах. Поскольку переработка растительного масла в биодизельное топливо требует затрат, ожидается, что растительное масло всегда будет дешевле биодизельного топлива. После того, как появятся серийные автомобили, в которых можно использовать чистое растительное масло , и стандартный тип, доступный на заправочных станциях, потребители, вероятно, выберут чистое растительное масло, чтобы сэкономить деньги. Так что переход на растительное масло может происходить постепенно.
Производство электроэнергии
[ редактировать ]Другие методы, такие как ядерная энергия , термоядерная энергия , энергия ветра и солнечная энергия , могут обеспечить более дешевую электроэнергию, поэтому растительное масло можно использовать только на пиковых электростанциях и малых электростанциях, поскольку дизельное топливо сегодня ограничено. Существует как минимум одна электростанция мощностью 5 МВт, работающая на биодизельном топливе. [ 10 ] MAN B&W Diesel , Wärtsilä и другие компании производят двигатели, пригодные для выработки электроэнергии, которые можно заправлять чистыми растительными маслами .
Рынок, себестоимость, цена и налоги
[ редактировать ]
В Европе растительное масло прямого отжима (SVO) в большинстве супермаркетов стоит 150 пенсов за литр. [ 11 ] и несколько меньше при покупке оптом напрямую у производителей, тогда как дизельное топливо стоит не менее 130 пенсов за литр (в Великобритании). [ 12 ] ) намного больше (в зависимости от года, текущая рыночная цена в Центральной Европе составляет 1,4 евро). [ 13 ] В США дизельное топливо стоит около 0,6$ за литр. [ 14 ] и самое дешевое SVO стоит примерно столько же, а более дорогие масла стоят дороже (до 7 долларов за галлон). [ 15 ]
Доступность биодизеля во всем мире растет. Предполагается, что к 2010 году рынок биодизельного топлива составит 7,5 миллиардов литров (2 миллиарда галлонов США) в США и 9,5 миллиардов литров (2,5 миллиарда галлонов США) в Европе. [ 16 ] Биодизель в настоящее время занимает 3% рынка дизельного топлива в Германии и является альтернативным топливом номер 1. [ 17 ] У правительства Германии есть «дорожная карта» по биотопливу, согласно которой к 2010 году ожидается достижение 10% биотоплива, при этом 10% дизельного топлива будет производиться из топлива, полученного из растительного масла. [ 18 ]
С 2005 по 2007 год ряд видов растительного масла подорожали вдвое. Рост цен на растительное масло во многом объясняется спросом на биотопливо. [ 19 ]
Большая часть стоимости топлива на заправке обусловлена налогом на топливо . Если вы покупаете растительное масло в продуктовом магазине, оно не облагается такими высокими налогами. Поэтому иногда люди покупали в магазине растительное масло для своих автомобилей, потому что оно было дешевле. Они сделали это, несмотря на то, что галлонная упаковка увеличивает стоимость, и ее использование в автомобиле было незаконным, поскольку за нее не уплачивался налог на топливо. [ 20 ]
Поскольку растительное масло (даже биодизельное топливо) не способствует образованию парниковых газов , правительства могут облагать его налогом гораздо меньшим, чем бензин, как они сделали это с этанолом . [ 21 ] Это поможет им достичь целей Киотского протокола .
Производство в достаточном количестве
[ редактировать ]
Прогнозируется, что мировое производство семян масличных культур в 2008/09 году составит 418 миллионов тонн. После прессования это даст 131 миллион тонн растительного масла. [ 22 ] Большая часть этой продукции поступает от пальмового масла , а производство пальмового масла растет на 5% в год. При примерно 7,5 фунтах/галлонах США (900 г/л) это составляет около 38 миллиардов галлонов США (144 миллиардов л). В настоящее время растительное масло в основном используется в пищевых продуктах и в некоторых промышленных целях, а небольшой процент используется в качестве топлива. Основное потребление топлива приходится на биодизельное топливо: около 3 миллиардов галлонов США (11 000 000 м3). 3 ) в 2009 году. [ 23 ]
В 2004 году США потребили 530 миллиардов литров (140 миллиардов галлонов США) бензина и 150 миллиардов литров (40 миллиардов галлонов США) дизельного топлива. [ 24 ] Что касается биодизельного топлива, то пальмовое масло на гектар (635 галлонов США/акр) производит 5940 литров пальмового масла ежегодно . Чтобы произвести 180 миллиардов галлонов США (680 000 000 м3). 3 ) растительного масла каждый год потребуется 1 150 000 квадратных километров (440 000 квадратных миль) или квадрат земли со стороной 1 070 километров (660 миль).
«Начался постепенный отказ от нефти. В течение следующих 15–20 лет мы можем увидеть, как биотопливо обеспечит полные 25 процентов мировых энергетических потребностей. Хотя этот шаг хорош для сокращения выбросов парниковых газов , растущие цены на нефть побудили большинство стран» стать «зелеными», перейдя на более широкое использование биотоплива». - Александр Мюллер, помощник генерального директора по устойчивому развитию ФАО. [ 25 ]
Альгакультура потенциально может производить гораздо больше нефти на единицу площади. [ 26 ] Результаты пилотных проектов по альгакультуре с использованием стерильного CO 2 из дымовых труб электростанций выглядят многообещающе.
Генетические модификации соевых бобов уже используются. Генетические модификации и селекция могут увеличить выход растительного масла. С 1979 по 2005 год урожайность сои в бушелях на акр увеличилась более чем вдвое. [ 27 ] Компания разработала сорт рыжика посевного , который дает на 20% больше масла, чем стандартный сорт. [ 28 ]
Воздействие на окружающую среду
[ редактировать ]Существует обеспокоенность тем, что нынешний растущий спрос на растительное масло приводит к вырубке лесов , а старые леса заменяются масличными пальмами . [ 29 ] Когда землю расчищают, ее часто сжигают, выделяют большое количество парникового газа CO 2 . Производство растительного масла должно будет существенно увеличиться, чтобы заменить бензин и дизельное топливо. При нынешних технологиях такое увеличение производства окажет существенное воздействие на окружающую среду . [ 30 ]
Дебаты о еде и топливе
[ редактировать ]В некоторых бедных странах рост цен на растительное масло вызывает проблемы. [ 31 ] [ 32 ] Есть те, кто говорит, что использование продовольственных культур в качестве топлива создает конкуренцию между продуктами питания в бедных странах и топливом в богатых странах. Некоторые предлагают производить топливо только из несъедобных растительных масел, таких как масло ятрофы . Другие утверждают, что проблема более фундаментальна. Закон спроса и предложения предсказывает, что если меньше фермеров будут производить продукты питания, цены на продукты питания вырастут. Это может занять некоторое время, поскольку фермерам может потребоваться некоторое время, чтобы изменить то, что они выращивают, но растущий спрос на биотопливо, вероятно, приведет к росту цен на многие виды продуктов питания. Некоторые отмечают, что есть бедные фермеры и бедные страны, которые зарабатывают больше денег из-за более высоких цен на растительное масло. [ 33 ]
Благодаря использованию несъедобных растительных масел, производимых такими деревьями, как Millettia Pinnata (ранее Pongamia Pinnata) или дерево Moringa oleifera , которые растут на пограничных или непахотных землях, дебаты о еде и топливе перестают быть вопросом «или/или». вопрос. Помимо способности расти на непахотных и/или малоплодородных землях, эти деревья имеют серьезные преимущества перед арахисом, соей, подсолнечником и т. д., поскольку они имеют долгий срок службы (до 100 лет) и очень низкие эксплуатационные расходы ( поскольку интенсивное земледелие ограничивается первыми несколькими годами их продуктивной жизни) и может обеспечить товарными культурами сельские районы, такие как сельская Индия. В случае Millettia Pinnata и некоторых других тот факт, что они являются азотфиксирующими бобовыми, является еще одним очень важным фактором, поскольку они не истощают почву. Среди других преимуществ этих деревьев является то, что у них есть корневая система, которая проникает гораздо глубже и не конкурирует с растениями с мелкой корневой системой, такими как трава (когда деревья достигают определенной зрелости). Это означает, что землю можно использовать для различных целей, например, для выпаса животных. Еще одним преимуществом использования Millettia Pinnata для производства биодизельного топлива является то, что она может переносить небольшое количество осадков (всего 250 мл в год), что намного ниже того, что требуется большинству продовольственных культур, что еще больше снижает их конкурентоспособность. [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]
Водоросли для производства растительного масла
[ редактировать ]
Некоторые виды водорослей содержат до 50% растительного масла. Водоросли имеют очень высокие темпы роста по сравнению с растениями, которые обычно используются для производства растительного масла. Водоросли потенциально могут производить гораздо больше нефти на единицу площади земли, чем нынешние методы ведения сельского хозяйства. [ 26 ] Производство растительного масла таким способом может привести к сокращению вырубки лесов и уменьшению конкуренции за земли для производства продуктов питания. Юсуф Чисти из Института технологий и инженерии Университета Мэсси заявляет: «Как показано здесь, биодизель из микроводорослей технически осуществим. Это единственный возобновляемый биодизель, который потенциально может полностью заменить жидкое топливо, полученное из нефти. Экономику производства биодизеля из микроводорослей необходимо улучшить. существенно, чтобы сделать его конкурентоспособным с нефтедизельным топливом, но необходимый уровень улучшения кажется достижимым». [ 38 ]
Правительства, пытающиеся справиться с внешними издержками угольных электростанций, могут ввести налог на выбросы углерода или углеродный кредит , что обеспечивает дополнительную мотивацию к использованию CO 2 из дымовых труб. Поскольку для выращивания водорослей требуется большое количество стерильного CO 2 можно использовать дымовые трубы , для выращивания водорослей . Несколько пилотных коммерческих установок находятся в стадии строительства. [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]
В этой области ведутся значительные исследования и разработки, но по состоянию на 2007 год коммерческое растительное масло, производимое из водорослей и используемое в качестве биотоплива, не существует. ExxonMobil инвестирует 600 миллионов долларов и оценивает, что до крупного производства осталось от 5 до 10 лет, но может инвестировать миллиарды в окончательную разработку и коммерциализацию. [ 42 ] Если и когда проблемы коммерциализации будут преодолены, производство растительного масла может очень быстро расшириться. В 2012 году президент США Барак Обама поддержал идею получения нефти из водорослей. [ 43 ]
См. также
[ редактировать ]- Биодизель по регионам
- Диметиловый эфир : еще одна альтернатива дизельному топливу
- Кризис цен на продукты питания
- Смазка
- Углеводородная экономика
- Список растительных масел
- Низкоуглеродная экономика
- Моторное масло
- Возобновляемая энергия
- Прямо растительное масло
- Стратегический запас топлива
- Устойчивое развитие
- Смеси растительных масел
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Добро пожаловать на доску для проверки соевых бобов штата Небраска» . Архивировано из оригинала 17 февраля 2007 года . Проверено 7 марта 2007 г.
- ^ «Неочищенное растительное масло как дизельное топливо: Путешествие в вечность» . сайт traveltoforever.org . Проверено 14 августа 2022 г.
- ^ «Химический1-6_1» . Архивировано из оригинала 22 октября 2007 года . Проверено 26 октября 2007 г.
- ^ «Растительное масло как автомобильное топливо» . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Нефтяное растительное масло как дизельное топливо» . Journeytoforever.org . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Использование растительного масла в качестве дизельного топлива – база данных» . Овощоилдизель.co.uk . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Pflanzenl Motor Umrstung Rapsl Motor Elsbett Motor — Elsbett AG» . Элсбетт.com. 1 января 2011 года. Архивировано из оригинала 7 августа 2008 года . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ Стотц, Кэтрин; Реммеле, Эдгар (200). «Завод по переработке растительного масла всех видов - Huatai Oil Machinery» . Ландтехник . 60 (1): 16–1 . Проверено 19 августа 2024 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ БиоЭйдж Медиа. «Конгресс зеленых автомобилей: ConocoPhillips начинает производство возобновляемого дизельного топлива на нефтеперерабатывающем заводе Уайтгейт» . Greencarcongress.com . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Техасская электростанция работает на биодизеле» . CNET . CBS Интерактив . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Растительное масло Tesco Pure, 1 литр: 1,25 фунта стерлингов» . Теско.com. 28 декабря 2014 года . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Цена топлива» . Petrolprices.com . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Используйте растительное масло, если у вас дизельный автомобиль — форум MoneySavingExpert.com» . Форумы MoneySavingExpert.com . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Растительное масло наливом» . Dieselearth.com . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «07 марта 2012 г. - Переработанное растительное масло наводняет местный рынок - Новости - Особенности - FACTIVA - ВИТРИНА - Мой Синчев» . Mysinchew.com . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Биодизель поднимет цены на растительное масло» . CNET . CBS Интерактив . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «ADM Biodiesel: Гамбург, Леер, Майнц, Роттердам» . Биодизель.де. Архивировано из оригинала 19 января 2016 года . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ [1] [ мертвая ссылка ]
- ^ «СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО — Новости сельского хозяйства — Сельскохозяйственное оборудование — Сельскохозяйственная техника — Развитие фермы — Ирландский фермерский журнал» . Farmersjournal.ie . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ Джим Уайт. «Алистер МакКонначи Суверенитет. Статья о том, как заправить ДИЗЕЛЬНЫЙ АВТОМОБИЛЬ на РАСТИТЕЛЬНОМ МАСЛЕ» . Sovereignty.org.uk . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «HR 196, Закон о поощрении независимости от возобновляемых источников топлива и энергии от 2007 года - Washington Watch» . Вашингтонвотч.ком. Архивировано из оригинала 28 декабря 2014 года . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ "abare.gov.au - Австралийские товары - сентябрьский квартал. Том 15. Номер 3, 2008 г." . Архивировано из оригинала 30 апреля 2009 года . Проверено 26 августа 2009 г.
- ^ «Рисунок 7» (Гифка) . Federalreserve.gov . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Биотопливо на транспорте» . Управление науки Министерства энергетики США. Геномика:GTL. Системная биология для энергетики и окружающей среды . 29 августа 2006 г.
- ^ «АФРИКА: Еда, чтобы поесть или управлять машиной?» . Управление ООН по координации гуманитарных вопросов – Интегрированные региональные информационные сети (ИРИН). 23 октября 2007 г. Проверено 22 ноября 2008 г.
- ^ Jump up to: а б «Оглянитесь на программу Министерства энергетики США по водным видам: биодизель из водорослей; итоговый отчет» (PDF) . Eere.energy.gov. Архивировано из оригинала (PDF) 30 апреля 2011 года . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Информационный зал ERS/USDA – Соевые бобы и масличные культуры: обзор рынка» . Архивировано из оригинала 4 ноября 2007 года . Проверено 25 ноября 2007 г.
- ^ Гонслес, Анхель (21 ноября 2007 г.). «Открывая путь к лучшему биотопливу» . Сиэтл Таймс .
- ^ «Почему масличная пальма заменяет тропические леса» . Монгабай . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «биотопливные часы» . Biofuelwatch.org.uk . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Спрос на биотопливо делает жареную еду в Индонезии дорогой» . Новости АВС . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ Брэдшер, Кейт (22 января 2008 г.). «Другой нефтяной шок: цены на растительное масло взлетают» . Интернэшнл Геральд Трибьюн . Архивировано из оригинала 22 января 2008 г. Проверено 13 октября 2018 г.
- ^ «Экономист: конец дешевой еды» . Экономист.com . Проверено 6 декабря 2007 г.
- ^ «Millettia Pinnata Устойчивая биотопливная культура будущего — плантации Millettia» . Millettiaplantations.com. Архивировано из оригинала 27 декабря 2014 года . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ «Понгамия пинната » Hort.purdue.edu . Получено 28 декабря.
- ^ «Pongamia pinnata — азотфиксирующее дерево масличных культур» . NFT Highlights, публикация Сети лесов, ферм и сообществ (FACT Net) . 2007. Архивировано из оригинала 9 декабря 2010 г. Проверено 11 октября 2018 г.
- ^ «Биоэнергетические плантации Австралии — Дом» . 2010. Архивировано из оригинала 05 марта 2011 г. Проверено 11 октября 2018 г.
- ^ Чисти, Юсуф (2007). «Биодизель из микроводорослей» (PDF) . Достижения биотехнологии . 25 (3): 294–306. doi : 10.1016/j.biotechadv.2007.02.001 . ПМИД 17350212 . Архивировано из оригинала (PDF) 7 октября 2009 г.
- ^ Маккенна, Фил (7 октября 2006 г.). «От дымовой трубы до бензобака». Новый учёный . 192 (2572). Деловая информация Рида: 28–29. дои : 10.1016/S0262-4079(06)60667-2 . 1233.
- ^ «Водоросли: «лучшая возобновляемая энергия» - CNN.com» . CNN . 01 апреля 2008 г. Проверено 27 мая 2010 г.
- ^ Новости АВС. «Водоросли могут решить мировой топливный кризис» . Новости АВС . Проверено 28 декабря 2014 г.
- ^ « Биотопливо «Зеленая слизь» получает импульс - CNN.com» . CNN . 24 августа 2009 г. Проверено 27 мая 2010 г.
- ^ «Президент Обама поддерживает водоросли» . Вимео . Проверено 28 декабря 2014 г.