Триэтанол

Триэтанол — это этанольное топливо (точнее, целлюлозный этанол ), получаемое из деревьев. ^{[ 1 ]}

Краткое содержание

Биотопливо является конкурентом в гонке по поиску энергетической альтернативы ископаемому топливу. Сторонники триэтанола утверждают, что его выход энергии выше по сравнению с энергией, необходимой для производства, по сравнению с более распространенными источниками этанола, то есть сахарным тростником и кукурузой. ^{[ 2 ]}

Производство

Целлюлозный этанол производится с использованием лигноцеллюлозной биомассы , составляющей большую часть массы растений. ^{[ 3 ]} По сути, в основе растительного материала лежит целлюлоза, которую можно расщепить на простые углеводные сахара. После того, как эти сахара были экстрагированы, их можно ферментировать в спирт, известный как этанол . ^{[ 3 ]} Наиболее широко используемый и перспективный способ создания целлюлозного этанола называется процессом целлюлозолиза . Процесс заключается в гидролизе предварительно обработанных лигноцеллюлозных материалов. Затем ферменты используются для расщепления целлюлозы на глюкозу. Затем эта глюкоза ферментируется и перегоняется. ^{[ 2 ]} Упомянутый выше этап предварительной обработки необходим при переработке целлюлозного этанола, поскольку глюкоза (сахара) не так легко доступны, как в случае с другими источниками этанола, такими как кукуруза или сахарный тростник. Скорее, целлюлозу древесины необходимо отделить от инкапсулирующей гемицеллюлозы и лигнина .

Существует три типа предварительной обработки: физическая, химическая и биологическая. Физическая обработка включает физическое уменьшение размера частиц древесины. Этого можно добиться путем дробления, шлифования и т. д. Биологическая обработка предполагает использование микроорганизмов для разрушения древесины. Этот тип считается предпочтительным для физической предварительной обработки, поскольку он потребляет гораздо меньше энергии по сравнению с ним, но биологический метод не доказал свою масштабируемость до промышленного уровня. В химическом методе используется щелочная или кислая среда, чтобы сделать целлюлозу в древесных волокнах более доступной. Этот вариант оказался наиболее эффективным и имеет наименьшие затраты энергии. ^{[ 4 ]}

Лесные деревья составляют более 90% общей земной биомассы , выполняя при этом такие функции, как связывание углерода , производство кислорода и содействие биоразнообразию. Деревья являются многообещающим источником этанола, поскольку они растут круглый год, требуют значительно меньше удобрений и воды и содержат гораздо больше углеводов (химических предшественников этанола), чем продовольственные культуры (например, кукуруза). ^{[ нужна ссылка ]}

Источники

Тополь, ива и эвкалипт становятся фаворитами в процессе создания триэтанола. ^{[ 5 ]} Это связано с их способностью расти быстрыми темпами во многих частях мира. ^{[ 6 ]}

Приложения

Триэтанол не является источником энергии, который обещает быть источником энергии для домов в будущем, но, скорее, его можно использовать в приложениях, где используются двигатели внутреннего сгорания. Примерно 85% потребляемой энергии в США производится из ископаемого топлива, такого как природный газ, уголь и нефть. Поскольку Китай, Индия и другие быстро развивающиеся страны увеличивают спрос на ископаемое топливо, ожидается, что общее потребление энергии в мире вырастет на 57% в течение следующих 20 лет. ^{[ 2 ]} По оценкам, только в США на транспортировку расходуется 140 миллиардов галлонов топлива в год. ^{[ 7 ]} Триэтанол можно не только смешивать с обычным топливом, но и сжигать непосредственно в модифицированных двигателях, что значительно снижает выбросы парниковых газов. ^{[ 2 ]}

Преимущества

Целлюлозный этанол — экологически чистое и возобновляемое транспортное топливо, которое можно производить из лесной биомассы. Деревья являются особенно многообещающим сырьем, поскольку они растут круглый год, требуют гораздо меньше удобрений и воды и содержат гораздо больше углеводов (химических предшественников этанола), чем продовольственные культуры. ^{[ 8 ]} Кроме того, по сравнению с кукурузным этанолом, целлюлозное биотопливо не требует такого же количества удобрений, пестицидов, энергии или воды для роста. ^{[ 9 ]} Самым важным свойством этого типа этанола является то, что он, как и все виды этанола, является возобновляемым. Если вы хотите или вам нужно сделать больше, вы просто выращиваете больше деревьев. ^{[ 1 ]}

Разработка всех видов биотоплива, включая триэтанол, может иметь важное значение для стран, стремящихся снизить свою зависимость от нефти, особенно для тех стран, которые импортируют большую часть своей нефти, а также имеют много посевных/лесных земель, таких как Новая Зеландия и Швеция. ^{[ 1 ]}^{[ 10 ]}

Важный вопрос заключается в том, является ли триэтанол превосходной альтернативой более распространенным формам этанола, таким как кукурузный. Общий консенсус в статье Гувера Ф. и Абрахама Дж. (2009) заключается в том, что большинство форм целлюлозного этанола потенциально могут обеспечить более высокую выработку энергии и быть более устойчивыми, чем кукурузный этанол. Они также отмечают, что, хотя целлюлозный этанол не обязательно дает больше энергии, чем, скажем, этанол на основе кукурузы на единицу измерения, для его производства требуется гораздо меньше затрат энергии, что может дать гораздо более высокий чистый выход энергии в конце переработки. Выводы о том, что лигноцеллюлозная биомасса имеет гораздо большую производительность, чем традиционные источники биотоплива, подтверждаются Папини А. и Симеоне М. (2010).

Ответственные методы ведения лесного хозяйства не способствуют образованию парниковых газов, поскольку лес может восстановиться после сбора волокна . По этой причине древесину можно считать практически углеродно-нейтральным источником энергии. ^{[ нужна ссылка ]}

Недостатки

Хотя кажется разумным, что триэтанол может быть альтернативой нынешним типам этанола, у него есть один недостаток: дополнительная обработка, необходимая для расщепления жесткой целлюлозы и гемицеллюлозы внутри стенок клетки с целью выделения сахаров. ^{[ 1 ]} Как обсуждалось выше в разделе «Производство», создание этанола из лигноцеллюлозы, содержащейся в древесной биомассе, требует дополнительного этапа «предварительной обработки». Именно эта предварительная обработка по-прежнему требует слишком много энергии, чтобы Триэтанол оправдал затраченные усилия.

При этом многие считают, что потенциальные плюсы намного перевешивают краткосрочные минусы. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Процесс выращивания биомассы деревьев является энергоэффективным по сравнению с выращиванием кукурузы или сахарного тростника для получения этанола. Однако для выращивания деревьев требуется больше времени, чем для выращивания кукурузы, и поэтому любое точное исследование устойчивости и севооборота (даже для быстрорастущих деревьев) требует длительного времени, которое до сих пор было трудно найти. Было подсчитано, что этот процесс, включая строительство перерабатывающих заводов и последующую очистку на этапах выращивания и переработки, может занять как минимум десятилетие. ^{[ 11 ]}

Еще одним недостатком переработки целлюлозного этанола является то, что мало что известно об отходах/побочных продуктах переработки. Особое беспокойство у некоторых вызывает биологический метод предварительной обработки. Подсчитано, что существует возможность производить почти столько же (если не больше) отходов, сколько пригодного для использования этанола, причем отходы включают плесень, бактерии, дрожжи, биологические токсины и аллергены, вырабатываемые этими микроорганизмами, ферментами и другими химическими веществами. ^{[ 12 ]}

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Бэкон, Дерек (10 марта 2007 г.). «Возвращение к Вудстоку» . Экономист . Проверено 29 января 2013 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Гувер, Ф; Авраам, Дж (2009). «Сравнение кукурузного этанола с целлюлозным этанолом в качестве заменителя топлива на основе нефти: обзор». Международный журнал устойчивой энергетики . 28 (4): 171–182. дои : 10.1080/14786450903056370 . S2CID 111011441 .
^ Jump up to: ^а ^б Бьелло, Д. (2011). «Ложное обещание биотоплива». Научный американец . 305 (2): 58–65. Бибкод : 2011SciAm.305a..58B . doi : 10.1038/scientificamerican0811-58 . ПМИД 21827126 .
^ Гонсалес, Р; Сокровище, Т (2011). «Экономика производства целлюлозного этанола: предварительная обработка зеленого щелока для древесины хвойных и лиственных пород, сценарии с нуля и повторного использования». Биоресурсы . 6 (3): 2551–2567.
^ «Демонстрация комплексного производства биоэтанола». Химическая инженерия . 119 (2): 9–11. 2012.
^ Папини, А.; Симеоне, М (2010). «Лесные ресурсы для производства биотоплива второго поколения». Скандинавский журнал лесных исследований . 25 : 126–133. дои : 10.1080/02827581.2010.485827 . S2CID 86239790 .
^ Уикс, Дженнифер. «Не совсем, но целлюлозный этанол может появиться раньше, чем вы думаете» . Грист . Проверено 29 января 2013 г.
^ Бэкон, Дерек. «Возврат к Вудстоку: могут ли новые методы производства этанола сделать старомодные деревья биотопливом будущего?» . Проверено 30 марта 2014 г.
^ «Этанол» . Управление по энергосбережению штата Техас . Проверено 28 января 2013 г.
^ Сакс, Игнаций (2007). Споры о биотопливе (PDF) . Конференция ООН по торговле и развитию, ноябрь 2007 г. Проверено 28 января 2013 г.
^ Лаве, Л.Б.; Гриффин, В. (2006). «Импортируйте этанол, а не нефть». Проблемы науки и технологий . 22 (3): 40–42.
^ Менетрез, МЮ (2010). «Потенциальное воздействие отходов производства целлюлозного этанола на окружающую среду». Журнал Ассоциации управления воздухом и отходами . 60 (2): 171–182. дои : 10.3155/1047-3289.60.2.245 . ПМИД 20222538 .

Внешние ссылки

Быстрорастущие деревья могут стать источником энергии в будущем: [1]
Тополь: развитие альтернативных источников энергии
Объединенный институт генома Министерства энергетики США объявляет о целях секвенирования генома на 2008 год. Министерства энергетики США планирует секвенировать эвкалипт в качестве кандидата на получение энергии из биомассы. Объединенный институт генома

[Bacon-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Бэкон, Дерек (10 марта 2007 г.). «Возвращение к Вудстоку» . Экономист . Проверено 29 января 2013 г.

[Hoover-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Гувер, Ф; Авраам, Дж (2009). «Сравнение кукурузного этанола с целлюлозным этанолом в качестве заменителя топлива на основе нефти: обзор». Международный журнал устойчивой энергетики . 28 (4): 171–182. дои : 10.1080/14786450903056370 . S2CID 111011441 .

[Biello-3] Jump up to: ^а ^б Бьелло, Д. (2011). «Ложное обещание биотоплива». Научный американец . 305 (2): 58–65. Бибкод : 2011SciAm.305a..58B . doi : 10.1038/scientificamerican0811-58 . ПМИД 21827126 .

[4] Гонсалес, Р; Сокровище, Т (2011). «Экономика производства целлюлозного этанола: предварительная обработка зеленого щелока для древесины хвойных и лиственных пород, сценарии с нуля и повторного использования». Биоресурсы . 6 (3): 2551–2567.

[5] «Демонстрация комплексного производства биоэтанола». Химическая инженерия . 119 (2): 9–11. 2012.

[Papini-6] Папини, А.; Симеоне, М (2010). «Лесные ресурсы для производства биотоплива второго поколения». Скандинавский журнал лесных исследований . 25 : 126–133. дои : 10.1080/02827581.2010.485827 . S2CID 86239790 .

[7] Уикс, Дженнифер. «Не совсем, но целлюлозный этанол может появиться раньше, чем вы думаете» . Грист . Проверено 29 января 2013 г.

[8] Бэкон, Дерек. «Возврат к Вудстоку: могут ли новые методы производства этанола сделать старомодные деревья биотопливом будущего?» . Проверено 30 марта 2014 г.

[9] «Этанол» . Управление по энергосбережению штата Техас . Проверено 28 января 2013 г.

[10] Сакс, Игнаций (2007). Споры о биотопливе (PDF) . Конференция ООН по торговле и развитию, ноябрь 2007 г. Проверено 28 января 2013 г.

[11] Лаве, Л.Б.; Гриффин, В. (2006). «Импортируйте этанол, а не нефть». Проблемы науки и технологий . 22 (3): 40–42.

[12] Менетрез, МЮ (2010). «Потенциальное воздействие отходов производства целлюлозного этанола на окружающую среду». Журнал Ассоциации управления воздухом и отходами . 60 (2): 171–182. дои : 10.3155/1047-3289.60.2.245 . ПМИД 20222538 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

v т и Биоэнергетика
Биотопливо	Алкоголь Водоросли масло бабассу Багасса Биобутанол Биодизель Биогаз Биобензин Биожидкости Биомасса Растительное масло растительное масло Этанол целлюлозный смеси Метанол Стовер кукуруза Солома Водяной гиацинт Древесный газ
Энергия из продовольствие	Рыжик сатива Маниока Кокосовое масло Виноград Конопля кукуруза Овес Пальмовое масло Картофель Рапс Рис Сорго соевый Сахарная свекла Сахарный тростник Подсолнух Пшеница Вещи
Непродовольственные товары энергетические культуры	Арундо Большой синий ствол Рыжик Китайский жир ряска Ятрофа куркас Мискантус × гигантский Понгамия пинната Саликорния Просо Древесина
Технология	Биоконверсия биомассы в смешанное спиртовое топливо Биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода Системы отопления на биомассе Биоперерабатывающий завод Процесс Фишера-Тропша Промышленная биотехнология Пеллетное топливо мельница печь Реакция Сабатье Термическая деполимеризация
Концепции	Агфляция Коммерциализация целлюлозного этанола Энергетическая ценность биотоплива Энергетический урожай Энергетическое лесное хозяйство Возврат инвестиций в энергию Еда против топлива Проблемы, связанные с биотопливом Устойчивое биотопливо
Категория

v т и Лесное хозяйство
Индекс Лесные массивы Министерства Научно-исследовательские институты Колледжи Журналы День беседки
Типы	Агролесомелиорация пастбище Аналоговое лесное хозяйство Бамбуковое лесное хозяйство Лесное хозяйство рядом с природой Общественное лесное хозяйство Экологическое лесоводство Энергетическое лесное хозяйство Миколесоводство вечное лесное хозяйство Плантационное лесное хозяйство Социальное лесное хозяйство Устойчивое лесное хозяйство Городское лесничество
Экология и управление	Лесоводство Контролируемый ожог Обломки грубый коряги большой журнал часов косая черта Дендрология Экологическое прореживание Равновозрастное управление Пожарная экология Лес динамика информатика ИПМ инвентарь управление закон старовозрастный патология защита восстановление вторичный стоять переход Лесная сертификация АТФС КВПБ ФСК ПОСЛ СФИ СмартВуд Углеродный кодекс лесной местности Лесопосадка облесение лесовосстановление Официально назначен Моделирование роста и урожайности Садоводство ГМ-деревья я-дерево городской Лесоводство Устойчивое управление Дерево аллометрия разведение Измерение дерева корона обхват высота объем
Относящийся к окружающей среде темы	Кислотный дождь Связывание углерода Вырубка Вырубка лесов Экосистемные услуги Деградация лесов Вымирание леса Фрагментация леса Призрачный лес Высокая оценка Незаконная вырубка лесная мафия Инвазивные виды дикий РЕДД Сменное культивирование вот и все рубить и сжигать косая черта и символ потогонная мастерская Переработка древесины Дерево обнимается Лесной пожар
Industries	Coppicing Forest farming Forest gardening Logging Manufacturing lumber plywood pulp and paper sawmilling Products biochar biomass charcoal non-timber palm oil rayon rubber tanbark Rail transport Tree farm Christmas trees Wood engineered fuel mahogany spruce-pine-fir teak Woodworking
Occupations	Forester Arborist Bucker Choker setter Ecologist Feller Firefighter handcrew hotshot lookout smokejumper River driver Truck driver Log scaler Lumberjack Ranger Resin tapper Rubber tapper Shingle weaver Timber cruiser Tree planter Wood process engineer
WikiProject Plants portal Trees portal Category Outline