Биомасса в жидкость

Превращение биомассы в жидкость ( BtL или BMtL ) — это многоэтапный процесс производства синтетического углеводородного топлива из биомассы термохимическим путем. ^[1]

Основные процессы

Согласно исследованию, проведенному Министерством сельского хозяйства и Министерством энергетики США , Соединенные Штаты могут производить не менее 1,3 миллиарда тонн целлюлозной биомассы каждый год без уменьшения количества биомассы, необходимой для производства продуктов питания, кормов для животных или экспорта. ^[2]

Процесс Фишера-Тропша

Процесс Фишера-Тропша используется для производства синтетического топлива из газифицированной биомассы. Углеродистый материал газифицируется, а газ перерабатывается для получения очищенного синтез-газа (смесь окиси углерода и водорода ). Фишер-Тропш полимеризует синтез-газ в углеводороды дизельного диапазона. В то время как при производстве биодизельного топлива и биоэтанола до сих пор используются только части растений , например , масло , сахар , крахмал или целлюлоза , производство BtL может газифицировать и использовать весь завод.

Мгновенный пиролиз

Мгновенный пиролиз — получение бионефти ( пиролизного масла ), угля и газа при температуре от 350 до 550 °C и времени пребывания < 1 секунды (также называемое безводным пиролизом).

Каталитический быстрый пиролиз

Каталитический быстрый пиролиз — это быстрый процесс, при котором целлюлоза расщепляется до жидкого биотоплива. При этом подходе целлюлоза нагревается до 500 градусов по Цельсию менее чем за одну секунду в камере для разрушения молекул. Катализатор образует химические реакции , которые разрушают кислородные связи и образуют углеродные кольца . После реакции образуется бензин, вода, углекислый газ и окись углерода . ^[2]

Пиролиз и газификация

Первоначально биомасса подвергается процессу пиролиза с образованием пиролизных газов и биоугля . Летучие органические соединения пиролизных газов далее подвергаются процессу газификации с получением синтез-газа, богатого водородом и монооксидом углерода , который далее преобразуется в метанол (CH ₃ OH). ^[3] Углеродно-нейтральный биоуголь далее преобразуется в этилен или этанол с помощью водорода, вырабатываемого из возобновляемой электроэнергии, или используется для улавливания углерода с целью уменьшения выбросов углекислого газа в атмосферу, вызывающего глобальное _{потепление} . ^{[ нужна ссылка ]}

Потенциальные энергетические травы

Топливо из энергетических трав можно назвать траволином .

проса проса

Просо просо — это пучковая трава, произрастающая в Северной Америке, которая естественным образом растет в теплую погоду с широкими адаптационными возможностями и легким прорастанием , что позволяет просо расти быстрее; однако он имеет низкую относительную урожайность по сравнению с другими энергетическими культурами. ^[4]

Сорго

Сорго выращивают в более теплом климате, в основном в тропических регионах. Сорго потенциально может стать энергетической травой, поскольку требует мало воды и может дать большой урожай. Однако сорго является однолетним растением, его трудно выращивать на участке, и оно требует большого количества удобрений и пестицидов. ^[4]

Мискантус

Виды мискантуса произрастают в тропических регионах Африки и Южной Азии. Мискантус может вырасти до 3,5 метров в высоту и с 1980-х годов используется в качестве биотоплива. Преимущества использования мискантуса заключаются в том, что он может жить более двух лет и требует небольших затрат, что исключает необходимость дополнительного орошения, удобрений и пестицидов. Проблемы с мискантусом возникают из-за того, что требуется время, чтобы прижиться на определенной территории. ^[4]

Сахарный тростник

Сахарный тростник растет на орошаемых землях тропиков и субтропиков и может давать 15 кг биомассы на квадратный метр площади. Он также подходит для BtL, поскольку его отжатый сок используется для производства этанола традиционными методами, а оставшаяся биомасса (жом, листья, побеги и т. д.) может быть преобразована в углеродно-нейтральный этанол или метанол путем пиролиза и газификации . Биоуголь также может производиться для улавливания углерода , чтобы компенсировать выбросы углерода от ископаемого топлива или снизить концентрацию газа CO ₂ в атмосфере. ^{[ нужна ссылка ]}

Бамбук

Бамбук — одно из самых быстрорастущих растений/биомасс, которое можно использовать в качестве сырья для BtL. ^[5] Большинство видов бамбука произрастают в теплом и влажном тропическом и умеренно теплом климате. ^[6] Однако многие виды встречаются в самых разных климатических условиях: от жарких тропических регионов до прохладных горных регионов и высокогорных облачных лесов .

Стоимость изменения

Затраты на топливо зависят от скорости роста травы и других факторов. ^[2] По оценкам, инвестиции в размере более 325 миллиардов долларов (по состоянию на 2008 год) потребуются для строительства биофабрик, способных производить 65 миллиардов галлонов биотоплива, необходимых для достижения национальных целей к 2030 году. ^[7]

См. также

Ссылки

^ «Биомасса в жидкость» . Архивировано из оригинала 13 мая 2017 г. Проверено 28 августа 2016 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Джордж Хубер и Брюс Э. Дейл (июль 2009 г.). «Грассолин у насоса» . Научный американец . Том. 301. стр. 52–59. doi : 10.1038/scientificamerican0709-52 .
^ «Возобновляемый метанол» (PDF) . Проверено 19 декабря 2020 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Дейл, Брюс Э. «ГРАССОЛИН В ВАШЕМ БАКЕ: ПОЧЕМУ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЙ ЭТАНОЛ БЛИЖЕ, ЧЕМ ВЫ ДУМАЕТЕ» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 13 ноября 2013 года . Проверено 11 ноября 2013 г.
^ «Самое быстрорастущее растение» . Книги рекордов Гиннесса . Архивировано из оригинала 3 сентября 2014 года . Проверено 20 мая 2021 г.
^ Китштайнер, Джон (13 января 2014 г.). «Пермакультурные растения: бамбук» . tcpermacultural.com . Архивировано из оригинала 31 июля 2017 года . Проверено 28 июля 2017 года .
^ Дейл, Бельгия (2008). «Грассолин в вашем аквариуме: мифы и реальность о биотопливе». Микроскопия и микроанализ . 14 (С2): 1484–1485. Бибкод : 2008MiMic..14S1484D . дои : 10.1017/s1431927608088764 . S2CID 136854010 .

Ходаков Андрей Юрьевич; Чу, Вэй; Фонгарланд, Паскаль (2007). «Достижения в разработке новых кобальтовых катализаторов Фишера-Тропша для синтеза длинноцепочечных углеводородов и чистого топлива». Химические обзоры . 107 (5): 1692–1744. дои : 10.1021/cr050972v . ПМИД 17488058 .

Внешние ссылки

[1] «Биомасса в жидкость» . Архивировано из оригинала 13 мая 2017 г. Проверено 28 августа 2016 г.

[Scientific_American-2] Jump up to: ^а ^б ^с Джордж Хубер и Брюс Э. Дейл (июль 2009 г.). «Грассолин у насоса» . Научный американец . Том. 301. стр. 52–59. doi : 10.1038/scientificamerican0709-52 .

[3] «Возобновляемый метанол» (PDF) . Проверено 19 декабря 2020 г.

[Grassoline_in_your_Tank:_Why_Cellulosic_Ethanol_is_Nearer_than_you_Think-4] Jump up to: ^а ^б ^с Дейл, Брюс Э. «ГРАССОЛИН В ВАШЕМ БАКЕ: ПОЧЕМУ ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЙ ЭТАНОЛ БЛИЖЕ, ЧЕМ ВЫ ДУМАЕТЕ» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 13 ноября 2013 года . Проверено 11 ноября 2013 г.

[5] «Самое быстрорастущее растение» . Книги рекордов Гиннесса . Архивировано из оригинала 3 сентября 2014 года . Проверено 20 мая 2021 г.

[6] Китштайнер, Джон (13 января 2014 г.). «Пермакультурные растения: бамбук» . tcpermacultural.com . Архивировано из оригинала 31 июля 2017 года . Проверено 28 июля 2017 года .

[7] Дейл, Бельгия (2008). «Грассолин в вашем аквариуме: мифы и реальность о биотопливе». Микроскопия и микроанализ . 14 (С2): 1484–1485. Бибкод : 2008MiMic..14S1484D . дои : 10.1017/s1431927608088764 . S2CID 136854010 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]