Nhiên liệu sinh học - từ có vẻ kỳ diệu. Nó gợi nhớ đến tiếng chim hót, bầu trời trong xanh và hạnh phúc toàn cầu. Bằng cách nào đó, chúng ta có thể biến thực vật và các vật chất hữu cơ khác thành thứ để cung cấp năng lượng cho ô tô của chúng ta và đồng thời cứu hành tinh.
Nhưng nó không phải là ma thuật chút nào. Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về nhiên liệu sinh học là gì, nhiên liệu sinh học không là gì và cách chúng được khai thác từ sinh khối (tức là chất hữu cơ từ thực vật và động vật). Chúng ta cũng sẽ nói về những hứa hẹn và sự đánh đổi của các loại nhiên liệu sinh học chính.
Trước hết, nhiên liệu sinh học là gì? Theo Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE), chúng là nhiên liệu rắn, khí hoặc lỏng có thể tái tạo được phát triển từ thực vật và vật liệu hữu cơ có thể được chế biến thành nhiên liệu sản xuất để cung cấp năng lượng cho ô tô và SUV, sưởi ấm không gian sống hoặc vận hành máy móc. Có thể gia hạn theo nghĩa này có nghĩa là chúng ta có được các nguồn lực để tạo ra nhiên liệu từ một thứ mà chúng ta có thể bổ sung một cách dễ dàng trong một khoảng thời gian ngắn hợp lý - như thực vật. Mặc dù dầu và khí tự nhiên cũng đến từ các nhà máy, nhưng chúng không thể tái tạo được vì sẽ mất hàng triệu năm để cung cấp các nhiên liệu hóa thạch này cho chúng ta.
Trong nhiều thập kỷ, các chủ nhà đã có lựa chọn sử dụng nhiên liệu rắn như gỗ hoặc ngô viên - mặc dù gần đây, nó đã trở nên phổ biến hơn để giúp bù đắp sự dao động hoang dã của giá dầu nhiên liệu. Đối với mục đích vận chuyển, cho đến nay các loại nhiên liệu sinh học phổ biến nhất được sử dụng ngày nay là etanol (một dạng rượu được sản xuất từ tinh bột hoặc đường) và diesel sinh học (nhiên liệu dựa trên dầu, mỡ hoặc mỡ).
Theo dõi sản xuất nhiên liệu sinh học vẫn chưa phải là một khoa học chính xác do có nhiều phương pháp được sử dụng để sản xuất nó, nhưng dữ liệu về sản xuất và tiêu thụ tổng thể của diesel sinh học và etanol là đáng tin cậy. Sau khi giảm một chút vào giữa những năm 1990, sản lượng ethanol ở Hoa Kỳ đang ở mức cao nhất mọi thời đại. Sản lượng dầu diesel sinh học ở Hoa Kỳ đã tăng vọt từ 2 triệu gallon năm 2002 lên 700 triệu gallon vào năm 2008, theo National Biodiesel Board, một hiệp hội thương mại công nghiệp Hoa Kỳ.
Chắc chắn, nhiên liệu thay thế có thể rất hữu ích, nhưng làm thế nào để chúng thực sự chuyển hóa sinh khối thành thứ có thể sử dụng được?
Ethanol, đôi khi được gọi là rượu ngũ cốc, được tạo ra bằng cách lên men nguyên liệu thực vật. Theo truyền thống, điều này có nghĩa là lên men phần cây trồng tiêu thụ được, đặc biệt là từ ngô hoặc mía.
Mặt hạn chế lớn của việc này là lấn chiếm nguồn cung cấp lương thực cho người và gia súc. Thay vào đó, nghiên cứu mới tập trung vào việc sử dụng sinh khối xenlulo , bao gồm các bộ phận phi thực phẩm của thực vật như thân cây ngô]. Quá trình này liên quan đến việc biến nguyên liệu thực vật thành glucose, sau đó có thể được lên men giống như bất kỳ loại đường nào khác, tạo ra ethanol. Lignin, một sản phẩm phụ của quá trình, được đốt cháy để cung cấp năng lượng giúp hoàn thành quá trình.
Mặc dù nó có thể được sử dụng làm nhiên liệu ở dạng nguyên chất, nhưng diesel sinh học thường được kết hợp với xăng. Tất cả các phương tiện chạy bằng xăng đều có thể sử dụng gasohol sẵn có , hỗn hợp 90% xăng và 10% ethanol. Xe chạy bằng nhiên liệu linh hoạt cũng có thể sử dụng cái được gọi là nhiên liệu E85 , hỗn hợp 85% etanol và 15% xăng.
Không giống như etanol, dầu diesel sinh học mới chỉ phát triển ở Hoa Kỳ từ khoảng năm 2005. Khoa học đằng sau nó cũng mới hơn và phức tạp hơn một chút. Hầu hết các phương pháp sản xuất dầu diesel sinh học ở Hoa Kỳ bắt đầu bằng dầu đậu nành hoặc dầu thực vật đã qua sử dụng, mặc dù các loại dầu khác và thậm chí cả tảo cũng có thể được sử dụng.
Theo Dịch vụ Thông tin Nông nghiệp Bền vững Quốc gia, dầu này được kết hợp với một loại rượu, thường là metanol hoặc thậm chí là etanol. Chất xúc tác như kali hydroxit hoặc natri hydroxit (dung dịch kiềm) được sử dụng để bắt đầu quá trình gọi là transesterification , sản xuất dầu diesel sinh học, với glycerol được tạo ra như một sản phẩm phụ.
Giống như etanol, dầu diesel sinh học thường được kết hợp với nhiên liệu gốc dầu mỏ, cho phép sử dụng cho tất cả các loại xe chạy bằng động cơ diesel. Hỗn hợp phổ biến nhất được gọi là B20 , phản ánh hỗn hợp 20% diesel sinh học và 80% diesel dầu mỏ. Các phương tiện được sửa đổi có thể sử dụng B100 , hoặc 100% dầu diesel sinh học, để cung cấp năng lượng cho chúng.
Ethanol và diesel sinh học là hai loại nhiên liệu nhận được rất nhiều vinh quang, nhưng bức tranh nhiên liệu sinh học còn nhiều điều hơn thế. Trong phần tiếp theo, chúng ta sẽ khám phá một số tùy chọn nhiên liệu sinh học khác.
Tạo biodiesel từ dầu thực vật đã qua sử dụngMuốn nói lời tạm biệt với trạm xăng? Tham gia vào đội quân đang phát triển của những người sản xuất dầu diesel sinh học tại nhà từ dầu thực vật đã qua sử dụng. Bạn sẽ cần metanol, một chất xúc tác mạnh (dung dịch kiềm hoạt động) và rất nhiều biện pháp phòng ngừa an toàn. Nguồn cung cấp luôn có sẵn. Có rất nhiều tài liệu về quá trình này, vì vậy hãy đọc kỹ, mua đồ của bạn, cẩn thận và chuẩn bị tuyên bố sự độc lập về nhiên liệu của bạn.
Nhiên liệu sinh học không chỉ giới hạn ở ô tô và xe tải của chúng tôi. Trong phần này, chúng ta sẽ xem xét một số cách mới mà nhiên liệu sinh học đang đi vào cuộc sống của chúng ta.
Mọi người đã tụ tập xung quanh đám cháy gỗ kể từ lúc bình minh. Gỗ dễ gia công, dễ đốt và dễ thay thế (dù sao thì cũng cần quản lý tài nguyên hợp lý). Điều khác biệt ngày nay là sự phát triển của nhiều loại thức ăn viên để cung cấp thức ăn cho bếp đốt củi. Những chiếc bếp này cũng đang trở nên hiệu quả hơn trong việc đốt đồ. Bộ Năng lượng Hoa Kỳ báo cáo rằng một bếp dạng viên 42.000 Btu có thể sưởi ấm một ngôi nhà rộng 1.300 foot vuông - những đơn vị này thậm chí còn tạo ra ít ô nhiễm hơn và có yêu cầu bảo trì thấp hơn. Trong khi viên nén gỗ được làm từ mùn cưa nén là phổ biến nhất, một số bếp lò cũng có thể sử dụng nhiên liệu làm từ ngô, giấy vụn, vỏ quả hạch và thậm chí cả hố anh đào khô.
Một công nghệ ít nổi tiếng hơn là sử dụng chất thải rắn như phân từ gia súc hoặc chất thải đô thị và thu giữ các khí thải ra như một phần của quá trình phân hủy kỵ khí tự nhiên. khí sinh học này chứa hàm lượng khí mêtan cao, có thể được sử dụng làm nhiên liệu. Một cuộc họp báo của Viện Nghiên cứu Năng lượng và Môi trường phi lợi nhuận vào năm 2010 đã báo cáo rằng 151 lò phân hủy kỵ khí (các nhà máy thu khí sinh học từ quá trình phân hủy) đang hoạt động ở Hoa Kỳ, tất cả đều sử dụng chất thải động vật làm nguyên liệu cơ bản.
Trong khi nhiều nhà máy xử lý chất thải thường đốt khí sinh học, nó ngày càng được công nhận là một phần tiềm năng khác trong câu đố năng lượng khi chúng tôi cố gắng tìm ra một giải pháp năng lượng lâu dài hơn.
Nhiều công nghệ hiện đang được phát triển để hỗ trợ việc triển khai nhiên liệu sinh học đang được tiến hành tốt, nhưng liệu chúng có thể thực sự giúp ích cho môi trường và cung cấp giải pháp thực tế cho nhu cầu năng lượng của chúng ta không? Nó sẽ giúp chúng ta như thế nào? Chúng ta sẽ xem xét vấn đề đó trong phần cuối cùng.
Ngày nay có một tiêu chuẩn cao cho các giải pháp năng lượng:Chúng phải trở nên hiệu quả hơn và cứu lấy hành tinh. Nhiên liệu sinh học có thể thực sự tiết kiệm trong ngày? Như bạn có thể mong đợi, không có câu trả lời đơn giản và cuối cùng, chúng chỉ là một mảnh ghép trong một câu đố năng lượng lớn hơn nhiều.
Nói về mặt môi trường, việc sử dụng nhiên liệu sinh học không làm tăng thêm khí cacbonic trong khí quyển hay gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Thực vật hấp thụ carbon khi chúng phát triển và giải phóng nó khi chúng được chuyển hóa thành năng lượng. Tương tự như vậy, động vật tiêu thụ thực vật, chúng chuyển hóa thành chất béo và chất thải (trong số những thứ khác), vì vậy carbon từ thực vật lại được giải phóng khi các sản phẩm này được chuyển hóa thành năng lượng.
Carbon đã bị khóa bên trong than đá và các nhiên liệu hóa thạch khác trong hàng triệu năm, và nó vẫn ở đó cho đến khi chúng ta rút nó ra khỏi mặt đất để đốt cháy. Mặc dù carbon bên trong những nhiên liệu này đã từng lấp đầy không khí, nhưng nó không phải là một phần của chu kỳ hàng năm hiện tại của khí quyển.
Từ quan điểm chính trị, việc sử dụng các nguồn tài nguyên sẵn có ở đất nước của một người có nghĩa là ít phụ thuộc hơn vào các nguồn tài nguyên nước ngoài như dầu thô. Việc đáp ứng một số nhu cầu về năng lượng này bằng nhiên liệu sinh học tái tạo tại nhà có thể là một chặng đường dài hướng tới việc giảm căng thẳng quốc tế.
Nhiên liệu sinh học cũng có lợi cho nền kinh tế ở chỗ bản chất trong nước của các nguồn tài nguyên cần thiết để khai thác chúng nằm trong các vùng nông nghiệp và rừng của địa phương.
Cho đến nay, không có nguồn nhiên liệu nào - nhiên liệu sinh học, nhiên liệu hóa thạch, gió, năng lượng mặt trời hoặc hạt nhân - có khả năng cung cấp câu trả lời cho tất cả các nhu cầu năng lượng của chúng ta. Tuy nhiên, những cải tiến trong công nghệ đang nhanh chóng làm cho việc khai thác nhiên liệu sinh học trở nên dễ dàng hơn và cho phép phát triển chúng để đóng góp vào một tương lai tươi sáng hơn.
Cách hoạt động của diesel sinh học
Tại sao công cụ kiểm tra của tôi lại sáng?
Phụ gia dầu động cơ là gì và nó có giá trị không?
Karma GS 6 và GS E-6- Xe điện sang trọng tốt nhất tại Hoa Kỳ