Trong "Back to the Future", Doc ném vỏ chuối và bia vào Mr Fusion để cung cấp năng lượng cho cỗ máy DeLoreantime của anh ấy. Chúng ta không hoàn toàn ở quan điểm của hệ thống nhiệt hạch gia đình - hay cỗ máy thời gian, cho vấn đề đó - nhưng chúng ta không còn xa để có thể cung cấp năng lượng cho ô tô bằng rác như vỏ chuối với một loại nhiên liệu không xa bia .
Cung cấp năng lượng cho các phương tiện chở rác nghe có vẻ xa vời như ông Fusion, nhưng nó đã được thực hiện ở quy mô nhỏ. Tạo nhiên liệu lỏng từ rác rắn bao gồm một quá trình được gọi là khí hóa, trong đó nhiệt - không phải ngọn lửa - biến chất rắn gốc cacbon thành khí tổng hợp, sau đó có thể được chưng cất thành etanol, một loại rượu đã được thêm vào nguồn cung cấp xăng ở nhiều tiểu bang và được sử dụng trên ô tô đang lưu thông trên đường.
Khí tổng hợp, hoặc khí tổng hợp nói ngắn gọn, có thể được tạo ra từ nhiều nguyên liệu cung cấp khác nhau, hoặc nguyên liệu nguồn, bao gồm:
Ý tưởng tạo ra nhiên liệu lỏng từ sinh khối rắn đã có từ lâu. Quá trình khí hóa được phát hiện ở Bỉ vào năm 1609, sử dụng gỗ và than đá. Syngas còn được gọi là "ga thị trấn", và nó được sử dụng trong các loại đèn đường phải thắp sáng thủ công bằng đèn pha. Trong thời kỳ thiếu nhiên liệu của Thế chiến thứ hai, các phương tiện của châu Âu được trang bị để sử dụng khí tổng hợp làm từ gỗ vụn và Nam Phi thời kỳ Apartheid cũng sử dụng công nghệ tương tự khi nước này bị trừng phạt trên toàn thế giới.
Nói cách khác, thứ này đã có từ rất lâu. Tiếp theo, chúng ta hãy xem cách tổng hợp khí tổng hợp dựa trên rác thải hiện đại được tạo ra và biến thành etanol có thể được sử dụng mà không cần bất kỳ sửa đổi nào đối với ô tô của bạn.
Nội dung
Bước đầu tiên là tách rác, hoặc chất thải rắn đô thị, tại một trạm trung chuyển. Thủy tinh và kim loại sẽ không hoạt động trong quá trình khí hóa và dù sao cũng nên được tái chế; những thứ như gỗ vụn, cỏ, lốp xe và tã lót sẽ hoạt động. Wes Bolsen, Giám đốc Tiếp thị tại Coskata, Inc., cho biết:“Nếu nó thực sự nóng và tan chảy, đó không phải là một chất tốt. Bất kỳ chất nào có nguồn gốc carbon sẽ phù hợp với hóa đơn làm nguyên liệu.
Khi rác đã được phân loại, nó có thể bắt đầu khí hóa. Nguyên liệu thô được làm nóng - nhưng không bị đốt cháy - dưới áp suất cho đến khi nó phân hủy. Hãy tưởng tượng thùng ủ phân ở sân sau của bạn, thùng này có chất hữu cơ bên trong. Do đó, những lá rau diếp già và ngọn cà rốt sẽ khá nóng và phân hủy để làm phân trộn. Bây giờ hãy tưởng tượng thùng rác không có lỗ thông hơi, vì vậy không có oxy để gây cháy, và thậm chí nhiều nhiệt và áp suất được áp dụng hơn. Quá trình phân hủy tương tự cũng sẽ xảy ra, nhưng dữ dội hơn nhiều. Quá trình phân hủy phá vỡ các liên kết carbon trong rau cũ và biến thành một thứ giống như khí tự nhiên - khí tổng hợp.
Bạn có thể dừng lại ngay tại đây, sau khi quá trình khí hóa đã tạo ra khí tổng hợp. Một số phương tiện thử nghiệm, như Honda Civic NGV hoặc thậm chí là đội xe chở rác mới của thành phố Toronto, chạy bằng khí nén tự nhiên. Syngas có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho những chiếc xe này. Nhưng còn hàng triệu chiếc ô tô đang lưu thông trên đường không thể sử dụng khí tổng hợp thì sao? Coskata bổ sung thêm một số bước vào quy trình của mình để tạo ra ethanol từ khí tổng hợp có thể được giới thiệu dễ dàng cho hầu hết mọi phương tiện đang chạy trên đường hiện nay mà không cần thay đổi gì về ô tô.
Khi khí tổng hợp đã được tạo ra tại nhà máy của Coskata, nó được vi khuẩn lên men từ khí thành chất lỏng trong môi trường nước - điều này thực sự có nghĩa là những con bọ sống trong bể nước. Các chủng vi khuẩn được cấp bằng sáng chế này hít thở khí tổng hợp (CO, CO2 và H2) và loại bỏ etanol (C2). Tất cả những gì còn lại cần làm là chưng cất etanol từ nước. Ethanol đã sẵn sàng cho động cơ và nước sẽ quay trở lại các lỗi mà rất ít bị lãng phí trong quá trình này.
Và bây giờ chúng ta đã biết nhiên liệu có thể được tạo ra từ rác như thế nào, hãy cùng tìm hiểu lý do tại sao chúng ta lại muốn sử dụng nó.
MoonshineSự thật ít được biết đến:Việc tạo ra etanol gần giống với việc tạo ra moonshine. Trên thực tế, gần đến mức Coskata thêm một ít xăng vào nhiên liệu thành phẩm - một quá trình được gọi là biến tính. Nếu họ không thêm một chút xăng đó, họ sẽ phải chịu một khoản thuế linh hồn 27 đô la cho mỗi gallon. Thêm vào đó, nếu ai đó đủ liều lĩnh uống ethanol có pha xăng… thì họ sẽ nôn.
Cho dù bạn đã lái xe được ba năm hay ba mươi năm, bạn biết rằng giá xăng luôn biến động - nói một cách lịch sự. Bất ổn chính trị, bão tố, thiên tai - bất kỳ điều gì có thể làm gián đoạn dòng chảy của dầu và xăng đến Hoa Kỳ, và dòng chảy bị gián đoạn đồng nghĩa với việc giá cả cao hơn. Tìm kiếm các nguồn nhiên liệu mới trong nước đã trở thành ưu tiên hàng đầu của chúng tôi trong những năm gần đây.
Phát thải khí nhà kính và biến đổi khí hậu toàn cầu cũng nằm trong tầm ngắm của chúng tôi. Nhiên liệu hóa thạch góp phần tạo ra khí nhà kính trong môi trường ở gần như mọi giai đoạn trong chu kỳ của chúng, từ việc đưa chúng ra khỏi mặt đất đến chế biến để sử dụng cho đến thực sự sử dụng chúng trong ô tô của chúng ta. Giảm lượng khí thải này sẽ là một chặng đường dài hướng tới việc giảm bớt gánh nặng cho môi trường của chúng ta.
Bộ Năng lượng (DOE) lưu ý rằng khí tổng hợp, bất kể nguyên liệu thô nào được sử dụng, đều cho phép quy trình sản xuất gần như không phát thải và có thể định cấu hình để lưu trữ carbon. Nó cũng đáp ứng các quy định về khí thải môi trường nghiêm ngặt nhất của Hoa Kỳ đối với sulfur dioxide, các hạt và các chất gây ô nhiễm độc hại.
Việc biến khí tổng hợp thành etanol làm cho việc cung cấp năng lượng cho ô tô chở rác trở nên dễ dàng hơn. Ethanol đã được cho phép sử dụng và có thể được tìm thấy ở mức 10 đến 15% tại nhiều trạm xăng hiện nay. Xe chạy bằng nhiên liệu linh hoạt sẽ có thể sử dụng nhiều etanol hơn nữa, thường là 85% etanol trộn với 15% xăng trong thùng.
Có rất nhiều loại rác có thể được sử dụng làm nguyên liệu, từ rác được thu gom ở Seattle đến rác ngô ở Trung Tây cho đến thức ăn thừa của ngành công nghiệp giấy và bột giấy ở Đông Nam. Không cần thiết phải sử dụng thực phẩm mà mọi người có thể ăn, chẳng hạn như ngô, khi bạn có thể sử dụng thùng rác mà nếu không sẽ được nhặt ở lề đường và cuối cùng sẽ trở thành bãi rác. Bolsen của Coskata nói:“Sẽ không có chuyện bạn trả tiền để bỏ thùng rác vào một cái hố trên mặt đất khi bạn có thể kiếm tiền từ nó. "Nó giống như chôn tiền mặt."
Các thành phố như Chicago, nơi gần như đã lấp đầy bãi rác bằng rác thải đô thị, đang xem xét các hệ thống như Coskata để xử lý rác trong tương lai. Phải có một nắm bắt, mặc dù, phải không? Có thể.
Hãy tiếp tục đọc để tìm hiểu một số thách thức đối mặt với công nghệ mới này.
Chip của ChipKhí hóa tại nhà là hoàn toàn có thể, nếu không muốn nói là dễ dàng. Chỉ cần hỏi Chip Beam, người đã hàn cái phễu của riêng mình để khí hóa dăm gỗ và gắn nó vào phía sau chiếc Isuzu Trooper 1988 của mình. Sử dụng quy trình khí hóa tương tự như quy trình được người châu Âu sử dụng trong Thế chiến thứ hai, anh ta đi được 20 dặm (32,2 km) cho mỗi 25 pound (11,3 kg) chip mà anh ta ném vào phễu. Anh ấy đã lái nó trong giải Green Grand Prix đầu tiên tại Watkins Glen, nơi nó đã giành được giải thưởng "Chiếc xe lạ nhất".
Một số nguyên liệu thô, như dăm gỗ, khá đồng đều. Mỗi mảnh gỗ nhỏ có cùng một chất liệu, và máy móc có thể làm cho tất cả các mảnh có kích thước tương tự nhau. Gỗ vụn, cỏ và các nguyên liệu thô đồng nhất tương tự gần như lý tưởng để biến chất thải thành nhiên liệu thông qua quá trình khí hóa.
Tuy nhiên, chất thải rắn đô thị lại là một câu chuyện khác. Có, bạn có thể sử dụng lốp xe và tã lót làm nguyên liệu, nhưng chúng là những vật liệu rất khác nhau, đòi hỏi phải được xử lý rất khác nhau trước khi có thể bắt đầu quá trình khí hóa. Có một điều, cần phải phân loại nhiều thứ hơn để lấy rác có thể sử dụng được ở trạm trung chuyển hơn là lấy rác từ gỗ ở nhà máy bột giấy. Nhiều công việc sắp xếp và chuẩn bị hơn đồng nghĩa với việc tốn nhiều chi phí hơn.
Đó không phải là vấn đề duy nhất đối với việc chuẩn bị cần thiết cho rác trong quá trình khí hóa. Nhiều chất thải, bao gồm chất thải rắn đô thị và một số nguyên liệu sinh khối như cỏ hoặc ngô, có độ ẩm cao hơn. Các mặt hàng này sẽ phải được làm khô trước khi được đưa vào phễu để khí hóa.
Có một vấn đề tiềm ẩn ở đầu kia của quá trình:Rác thải đô thị sẽ có hàm lượng tro cao hơn. Gỗ dăm là một nguyên liệu thô rất hiệu quả, chỉ một chút - có thể là 2% - cuối cùng trở thành tro. Phần còn lại của khối lượng của nó được chuyển thành khí (hãy nghĩ đến một khúc gỗ trong lò sưởi). Bất kỳ nhà máy nào chế biến chất thải rắn đô thị như lốp xe và tã giấy thành khí tổng hợp đều phải có các phương tiện xử lý tro còn sót lại.
Và, giống như mọi nguồn nhiên liệu mới từ điện đến hydro, cần phải tạo ra đủ khí tổng hợp để cho phép nó được áp dụng rộng rãi. Công ty vận chuyển rác lớn nhất quốc gia, Quản lý chất thải, đã nói chuyện với Coskata về mối quan hệ hợp tác, tuy nhiên việc sử dụng rộng rãi xe ô tô chạy bằng rác vẫn còn từ 3 đến 5 năm nữa trong tương lai. Nhưng nếu những vi khuẩn phun ra etanol đó có đường đi của chúng, ô tô của bạn có thể sớm trở thành một chiếc ô tô chạy bằng năng lượng rác như Doc's DeLorean - không cần chuối hay dây điên.
Để biết thêm thông tin về ô tô chạy bằng rác, khí tổng hợp và các chủ đề liên quan khác, hãy theo các liên kết trên trang tiếp theo.
Dự án COBRA phát triển pin EV không chứa coban ở Châu Âu
Hệ thống lái trợ lực hoạt động như thế nào?
OZEV để chuyển đổi Chương trình phụ phí xe điện cho người thuê
Nguyên nhân nào gây ra nhiều vụ tai nạn ô tô nhất?