Was ist Biokraftstoff (und woher es kommt)


Autos laufen nicht immer auf Benzin. Henry Ford stellte sein Modell T werkeln mit Behältern voll von Ethanol. Frühen Dieselmotoren lief auf Erdnussöl. Natürlich, die Entdeckung der massiven Erdölreserven an der Wende des 20. Jahrhunderts schnell Bremsen diese Vorstellung — wozu erstellen von Biokraftstoff, wenn Benzin und Diesel ein paar Cent auf die Gallone sind? Aber jetzt, Gas ca. 3,64 $ pro Gallone in den USA ist, Interesse an Biokraftstoffen ist auf dem Vormarsch. Hier ist, was wir an Kraft 21. Jahrhundert Verkehrsmittel verwenden.

Was ist der Unterschied?

Benzin und Diesel sind "fossile Brennstoffe", was bedeutet, dass sie von Erdöl, versteinerten Pflanzen und tierischen Materie abgeleitet sind. Diese Energie-Dichte Produkte enthalten brennbare Kohlenwasserstoffe, die den Strom für Verbrennungsmotoren bei der Verbrennung zu versorgen. Biokraftstoffe enthalten Kohlenwasserstoffketten sehr ähnlich, außer dass diese sind raffiniert aus frisch gewachsenen Pflanzenmaterial anstatt der Proben, die Millionen von Jahre alt sind. Während Tageskursen Biokraftstoff-Produktion mit dem 75 Million-plus nicht mithalten können (55 gal Schlagzeug) Barrel Rohöl produziert täglich auf der ganzen Welt, die Rate der Biokraftstoff-Produktion steigt stetig. 28 Milliarden Gallonen von Biokraftstoffen im Jahr 2010 hergestellt wurden (23 Millionen davon waren Ethanol-Derivate), und es versorgt fast drei Prozent der Autos und Lastwagen der Welt.

Obwohl sind nicht alle Biokraftstoffe gleich; oder zumindest nicht alle kommen aus dem gleichen Stoff. Hier ist ein Blick auf wie die verschiedenen Arten brechen.


Ethanol

Ethanol ist Alkohol für Ihr Auto, das am weitesten verbreitete Biokraftstoff auf dem Planeten. Es entsteht durch die Vergärung von Zucker und Stärke aus den unterschiedlichsten Quellen – Weizen, Mais, Zuckerrüben, Zuckerrohr oder Melasse. Grundsätzlich wenn es für Menschen zu Alkohol verwendet werden kann, kann es als eine Ethanol-Basis verwendet werden. Der Produktionsprozess ist auch auffallend ähnlich normalen destillieren: die Kohlenhydrate in einer Korn-Ernte Samen gespeichert werden in Einfachzucker über enzymatische Nachbildungen aufgeteilt, diese Zucker werden von Hefen in Alkohol, der anschließend destilliert wird anaerob vergoren.

Die daraus resultierende Ethanol kann als Kraftstoff oder Kraftstoffzusatz eingesetzt werden. In den USA ist Ethanol häufig verkauft, als entweder "Gasohol" (90 Prozent Benzin, 10 Prozent Ethanol) oder als E85 (85 % Ethanol, 15 Prozent Benzin). Brasilien, das größte Ethanol-Produzent und Verbraucher auf dem Planeten verwendet als 75/25-Gas/Ethanol-Mischung, seine Fahrzeuge anzutreiben, während große Mengen an Kohlenstoff Sequestrierung. Die meisten modernen Gasmotoren läuft in der Tat gut auf bis zu 15 Prozent-Ethanol Gasohol Mischungen. Ethanol löst nur 2/3 die Menge an Energie als ein gleiches Volumen Erdölprodukt, aber es hat eine höhere Oktanzahl (die Verdichtung des Motors erhöht) und weit weniger Treibhausgas-Emissionen produziert.

Die großen Fragen von Ethanol-Produktion in den USA, die in erster Linie stützt sich auf unsere größte Nahrungsmittelgetreide – Mais – sind breit gefächert: Balance zwischen Brennstoff-Produktion und Herstellung von Lebensmitteln, herauszufinden, wie Sie wachsen, zu verarbeiten, Destillieren und liefern das Ethanol aus Mais-Feld, Kraftstofftank mit weniger Energie als einfach Pumpen Benzin aus dem Boden, und wie man die endgültige Produktpreis (Regierung subventionierte oder nicht) so niedrig wie aktuelle Gaspreise, angesichts der Tatsache, dass Treiber benötigen mehr als 33 Prozent mehr ziehen oft zu tanken, wegen niedriger Energiedichte von Ethanol. Alles in allem nicht Ethanol derzeit genug Verbesserung über vorherrschende Kraftstoffquellen zu wirklich rechtfertigen Entwöhnung der amerikanischen Öffentlichkeit aus Benzin dafür zur Verfügung. Eine neue Generation von Ethanol könnte das aber auch ändern.

Zellulose-Ethanol verwendet Zucker in die woody, nicht essbare Teile von Pflanzen (Mais glaube, Schalen und Kolben, keine Kerne) gefangen. Brechen Sie diesen harten Zellwände ihren Zucker zu veröffentlichen ist schwierig, da es eine langsam arbeitende Enzymreaktion erfordert stattfinden, ähnlich wie Kühe Gräser in ihren vier Mägen brechen. Jedoch 15 Sorten von synthetischen Enzymen zuerst abgeleitet von Pilzen im Jahr 2009, die bei hohen Temperaturen stabil als nützlich erweisen könnten, und der Prozess könnte theoretisch auf holzigen Substanzen angewendet werden, von Orangenschalen, Rutenhirse, Zuckerrohr Stiele, Sägemehl, bietet nicht nur eine zuverlässige Stromversorgung, sondern auch ein zuverlässiger Entsorgungssystem eingabebereit.


Biodiesel


Die ersten Dieselmotoren auf Pflanzenöl lief, und viele moderne Diesel können immer noch. Diese Öle, die als Biodiesel Basis ist dienen, können von jedem Raps Ernte aus Baumwollsamen, Sonnenblume gesammelt werden – auch Hanf und tierische Fette – obwohl Sojaöl die primäre Basis Quelle in den USA ist. Pflanzenöl besteht aus langen, Fettsäure Ketten zusammen mit Glycerin statt. Mischen das Öl mit ein wenig Methanol und Lauge, ähnlich wie das wirkt wie ein Katalysator, bricht diese Ketten in kleinere, leichter brennbare Moleküle wie Ethanol Zucker zuerst aus ihren Kohlenhydrat-Zellen gebrochen werden müssen. Dieser Prozess wird als Umesterung oder allgemein, bezeichnet Hydrocracking.

Die daraus resultierende Biodiesel hat die gleichen chemischen Eigenschaften als Erdöl Diesel und kann von bestehenden Dieselmotoren ohne Probleme verwendet werden, so lange, wie es mit einer Prise mineralischen Diesel gemischt wird. Und während ein Dieselmotor technisch gerade Pflanzenöl laufen können wie Rudolf Diesel frühen Motoren, sie nicht besonders gut tun und erfordern oft kleinere Motor Änderungen damit es überhaupt funktioniert.


Bio/Syngas

Biogas ist Methan durch die anaerobe Vergärung von Mikroben produziert. Dieser Prozess kommt natürlicherweise in Deponien, wo Müll in einer sauerstofffreien Umgebung und mechanisch in die Abfallverwertung Operationen verrottet – Konsum nichts aus Sägemehl, Kuh-Dung um menschliche Exkremente als Basis — zu Biogas und Gärreste, eine solide Nebenprodukt, das macht für ausgezeichneter Dünger.

Das Biogas kann dann verwendet werden, um direkte Verbrennung-Systeme wie Kessel oder Brennstoffzellen für Raumheizung, Warmwasserbereitung, Dampf- und Stromerzeugung anzutreiben. Oder, im Falle der Binnenschifffahrt Empires Anlage Nr. 1, kann Biogas für Strom KWK verbrannt werden. Es kann auch direkt in Erdgas-Pipelines für den Einsatz Heizungshäuser injiziert werden.

Synthesegas ist eine Variante von Biogas, vor allem Kohlenmonoxid und Wasserstoff, das durch den Prozess der Dampfreformierung hergestellt wird (im Grunde bricht das Kohlenmonoxid und Wasserstoff, die Sie benötigen aus Kohlendioxid). Syngas beigemischten Benzin für Verbrennungsmotoren oder Turbinen verwendet bei der Stromerzeugung direkt zugeführt werden können, aber der geringen Energiedichte von Synthesegas (insbesondere im Vergleich zu der Menge an Energie benötigt, um es zu schaffen) macht es viel wertvoller als Vermittler für die Herstellung von Biodiesel.

Obwohl viele Biokraftstoffe der ersten Generation sind nicht besonders effektiv und Biokraftstoffe der zweiten Generation haben es kaum aus dem Labor, das ist okay. Dies sind die inkrementelle Schritte notwendig, unsere uns Renewable Fuels Standard Ziele 36 Milliarden Gallonen von Biokraftstoffen bis zum Jahr 2022, speziell für das Mischen in Benzin pro Jahr zu produzieren. Wir wissen, wie man dorthin kommt; Jetzt ist es nur eine Frage der Zeit.

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