Sådan kan affaldsdrevne biler arbejde

Billedgalleri: Eksotiske biler Den eftermonterede DeLorean DMC-12 ved 25-års jubilæum Trilogy Blu-Ray-frigørelsesfejringen i Gustavino's den 25. oktober 2010 i New York City. Se flere billeder af eksotiske biler. FilmMagic / Getty Images

I "Tilbage til fremtiden" kaster Doc bananskal og øl i Mr. Fusion for at få sin DeLorean-tidsmaskine. Vi er ikke helt på det punkt, hvor der er koldesmeltningssystemer - eller tidsmaskiner, for den sags skyld - men vi er ikke langt fra at være i stand til at drive biler på affald som bananskræler med et brændstof, der ikke er så langt fra øl.

At køre køretøjer med affald lyder lige så langt som Mr. Fusion, men det gøres allerede i lille skala. Oprettelse af flydende brændstof fra fast affald involverer en kaldet proces forgasning, hvor varme - ikke flamme - omdanner kulstofbaserede faste stoffer til syntetisk gas, som derefter kan destilleres til ethanol, en alkohol, der allerede er tilføjet benzinforsyningen i mange stater og brugt i biler, der allerede er på vej.

Syntetisk gas eller syntesegas kort sagt, kan oprettes fra en række forskellige råmaterialer, eller kildematerialer, herunder:

• Fossile brændstoffer, såsom kul, olie og naturgas
• Asfalt
• Spildevand
• Plast
• Biomasse, såsom træ eller landbrugsaffald
• Kommunalt fast affald, også kaldet affald

Ideen om at skabe flydende brændstof ud af fast biomasse har eksisteret i lang tid. Forgasningsprocessen blev opdaget i Belgien i 1609 ved hjælp af træ og kul. Syngas blev også kendt som "bygas", og det blev brugt i gadelamper, der skulle tændes manuelt af en lampe. Under brændstofmangel under 2. verdenskrig blev europæiske køretøjer monteret til at bruge syngas fremstillet af træflis, og Sydafrika fra apartheid-tiden brugte den samme teknologi, da det var under verdensomspændende sanktioner.

Med andre ord, det har eksisteret i meget lang tid. Lad os derefter kigge på, hvordan moderne affaldsbaseret syngas fremstilles og omdannes til ethanol, der kan bruges uden nogen ændring af din bil.

Indhold

1. Sådan gør du affald til gas
2. Hvorfor drive biler med affald?
3. Potentielle faldgruber for affaldsdrevne biler

Det første trin er at adskille affaldet, eller kommunalt fast affald, på en overførselsstation. Glas og metal fungerer ikke i forgasningsprocessen og bør genbruges alligevel; ting som træflis, græs, dæk og ble fungerer. "Hvis det bliver virkelig varmt og smelter, er det ikke et godt stof," siger Wes Bolsen, Chief Marketing Director hos Coskata, Inc. "Hvis det bliver varmt og bliver til gas, som træ i en pejs, er det godt." Ethvert kulstofbaseret stof passer til regningen som råstof.

Når affaldet er sorteret, kan det begynde forgasning. Råmaterialet opvarmes - men ikke brændes - under tryk, indtil det nedbrydes. Forestil dig kompostkassen i din baghave, der har organisk stof inde. Som det er, bliver de gamle salatblade og gulerodtopper ret varme og dekomponeres for at fremstille kompost. Forestil dig nu, at skraldespanden ikke har nogen åbninger, så der er intet ilt, der forårsager forbrænding, og der bruges endnu mere varme og tryk. Den samme nedbrydningsproces ville forekomme, men meget mere intenst. Nedbrydningsprocessen bryder kulstofbindingerne i de gamle grøntsager og bliver til noget som naturgas - syngas.

Du kan stoppe lige her, efter at forgasningsprocessen har skabt syngas. Nogle eksperimentelle køretøjer, som Honda Civic NGV eller endda byen Toronto's nye flåde af affaldsbil, kører på komprimeret naturgas. Syngas kunne sandsynligvis bruges som brændstof til disse biler. Men hvad med de millioner af biler, der allerede er på vej, der ikke kan bruge syngas? Coskata tilføjer et par trin til sin proces for at fremstille ethanol fra syngas, der let kan introduceres til næsten ethvert køretøj, der kører ad vejen i dag uden at ændre noget ved bilerne.

Når syngassen først er skabt på Coskatas anlæg, fermenteres den fra en gas til en væske af bakterier i et vandigt miljø - hvilket virkelig betyder bugs, der lever i vandtanke. Disse patenterede bakteriestammer indånder syngas (CO, CO2 og H2) og eliminerer ethanol (C2). Det eneste, der er tilbage at gøre, er at destillere ethanolen fra vandet. Ethanolen er motorklar, og vandet går tilbage til bugs med meget lidt spild i processen.

Og nu, hvor vi ved, hvordan brændstof kan fremstilles af affald, lad os finde ud af, hvorfor vi gider at bruge det.

Moonshine

Lidt kendt kendsgerning: Fremstilling af ethanol er næsten identisk med at fremstille måneskine. Så tæt, faktisk, at Coskata tilføjer lidt benzin til det færdige brændstof - en proces, der kaldes denaturering. Hvis de ikke tilføjede den smule benzin, ville de være underlagt en $ 27 per gallon åndsafgift. Plus, hvis nogen er desperate nok til at drikke ethanol med benzin i det ... ja, vil de kæmpe.

Uanset om du har kørt i tre år eller tredive, ved du, at gaspriserne er ustabile - for at sige det høfligt. Politisk uro, storme, naturkatastrofer - et hvilket som helst antal ting kan forstyrre strømmen af ​​olie og benzin til USA, og en forstyrret strøm betyder højere priser. At finde nye indenlandske brændstofkilder er rykket op på vores prioriteringsliste i de senere år.

Drivhusgasemissioner og globale klimaændringer er også på vores radar. Fossile brændstoffer bidrager til drivhusgasser i miljøet på næsten hvert trin i deres cyklus, fra at få dem ud af jorden til at forarbejde dem til brug til faktisk at bruge dem i vores biler. Reduktion af disse emissioner vil gå langt i retning af at lette byrden på vores miljø.

Department of Energy (DOE) bemærker, at syngas, uanset hvilket råmateriale der bruges, giver mulighed for en næsten nul-emission produktionsproces og er konfigurerbar til lagring af kulstoffangst. Det opfylder også de strengeste amerikanske miljøemissionskrav for svovldioxid, partikler og giftige forurenende stoffer.

At omdanne syngas til ethanol gør det nemmere at tænde biler med affald. Ethanol er allerede godkendt til brug og kan findes på 10 til 15 procent på mange tankstationer i dag. Flex-brændstofkøretøjer vil kunne bruge endnu mere ethanol, ofte 85 procent ethanol blandet med 15 procent benzin, i tanken.

Der er masser af slags affald, der kan bruges som råstof, fra papirkurven indsamlet i Seattle til majsaffald i Mellemøsten til papirmasse- og papirindustriens rester i Sydøst. Der er ingen grund til at bruge faktisk mad, som folk kunne spise, som majs, når du kan bruge papirkurven, der ellers ville blive afhentet ved forkantstenen og ende på en deponering. "Der er ingen måde, du betaler for at lægge dit skrald i et hul i jorden, når du kan tjene penge på det," siger Coskatas Bolsen. "Det er som at begrave kontanter."

Byer som Chicago, der næsten har fyldt sin deponering med kommunalt affald, ser på systemer som Coskata til håndtering af affald i fremtiden. Der skal dog være en fangst, ikke? måske.

Fortsæt med at læse for at lære nogle af de udfordringer, denne nye teknologi står overfor.

Chips Chips

Forgasning i hjemmet er mulig, hvis ikke let. Bare spørg Chip Beam, der svejste sammen sin egen tragt til at forbrænde træflis og monterede det bagpå sin Isuzu Trooper fra 1988. Ved hjælp af en forgasningsproces, der ligner den, der blev brugt af europæerne i WWII, går han 20 miles (32,2 kilometer) for hver 25 pund (11,3 kg) chips, han kaster i tragten. Han kørte det i den første Green Grand Prix på Watkins Glen, hvor den vandt prisen "Most Unusual Car".

Coskata bioraffinaderi Foto høflighed af Coskata, Inc.

Nogle råmaterialer, som træflis, er temmelig ensartede. Hvert lille stykke træ er af samme materiale, og maskiner kan gøre alle brikker til en lignende størrelse. Træflis, græs og lignende ensartede råmaterialer er næsten ideelle til at omdanne affald til brændstof gennem forgasningsprocessen.

Kommunalt fast affald er dog en anden historie. Ja, du kan bruge dæk og ble som råstof, men det er meget forskellige materialer, der kræver meget forskellig behandling, før de kan begynde forgasningsprocessen. For det første er der mere sortering at gøre for at udtrække det anvendelige papirkurv på en overførselsstation end der er for at få træaffaldet til en massefabrik. Mere sortering og klargøring betyder flere omkostninger.

Det er ikke det eneste problem med det præparat, der kræves til affald i forgasningsprocessen. Mange affaldsmaterialer, inklusive kommunalt fast affald og nogle biomasse-råvarer som græs eller majs, har et højere fugtighedsindhold. Disse genstande skulle tørres, før de føres ind i tragten til forgasning.

Der er også et potentielt problem i den anden ende af processen: Kommunalt affald ville have et højere askeindhold. Træflis er en meget effektiv råvare, hvor kun en smule - måske 2 procent - ender med aske. Resten af ​​dens masse omdannes til gas (tænk på en log i pejsen). Ethvert anlæg, der behandler kommunalt fast affald som dæk og ble til syngas, skal have faciliteter til at håndtere den resterende aske.

Og som hver ny brændstofskilde fra elektricitet til brint, skal der skabes tilstrækkelig syngas til, at den kan anvendes bredt. Nationens største trash hauler, Waste Management, har talt med Coskata om et partnerskab, men alligevel er udbredt brug af affaldsdrevne biler stadig 3 til 5 år i fremtiden. Men hvis disse ethanolspydende bakterier har deres måde, kan din bil være en affaldsdrevet bil som Doc's DeLorean hurtigt nok - ingen bananer eller skøre ledninger kræves.

For mere information om affaldsdrevne biler, syntetisk gas og andre relaterede emner, skal du følge linkene på næste side.

relaterede artikler

• 10 spiselige biobrændstoffer
• Sådan fungerer forgasning
• Sådan fungerer naturgasskøretøjer
• Hvad er en synfuel? 
• Kan en bil køre med atomkraft?
• Hvordan kan alger omdannes til biobrændstof? 
• Hvad er de økonomiske ulemper ved brug af biobrændstoffer?
• På hvilke nye måder kan bakterier hjælpe med at skrumpe vores deponeringsanlæg?

Flere gode links

• Trædrevet Isuzu Trooper
• Honda Civic GX Natural Gas Vehicle
• Coskata, Inc.

Kilder

• Beam, Chip. Syngas Isuzu Trooper ejer. Telefonintervju. Gennemført i juni 2008.
• Bolsen, Wes. Chief marketing director for Coskata, Inc. Telefoninterview. Foretaget den 23. februar 2011.
• Institut for Energi, National Energy Technology Laboratory (NETL). "Forgasning." (23. februar 2011) http://www.netl.doe.gov/technologies/coalpower/gasification/gasifipedia/TOC.html
• LaMonica, Martin. "Papirkurv-til-ethanolfirmaer graver." CNET Nyheder. 14. maj 2008. (16. februar 2011) http://news.cnet.com/8301-11128_3-9939613-54.html
• Sandru, Mihai. "Torontos nye affaldsbil, der kører på affaldsafledt biogas." Den grønne optimistiske. 11. november 2010. (16. februar 2011) http://www.greenoptimistic.com/2010/11/11/toronto-biogas-garbage-truck/