Sådan udnyttes biobrændstoffer

BEHOV TILKAPNING Thinkstock

Biobrændstoffer - ordet virker magisk. Det tænker syngende fugle, klare blå himmel og global lykke. På en eller anden måde kan vi forvandle planter og andet organisk materiale til noget, der driver vores biler og redder planeten på samme tid.

Men det er overhovedet ikke magi. I denne artikel skal vi diskutere, hvad biobrændstoffer er, hvad de ikke er, og hvordan de udnyttes fra biomasse (dvs. organisk materiale fra planter og dyr). Vi vil også tale om løfter og udvekslinger for de vigtigste typer biobrændstoffer.

Først og fremmest, hvad er biobrændstoffer? Ifølge U.S. Department of Energy (DOE) er de vedvarende faste, gas- eller flydende brændstoffer udviklet fra planter og organisk materiale, der kan forarbejdes til produceret brændstof til at drive vores biler og SUV'er, varme vores opholdsrum eller betjene maskiner. Vedvarende i denne forstand betyder vi, at vi får ressourcerne til at fremstille brændstof fra noget, som vi let kan fylde på inden for en rimelig kort periode - som planter. Mens olie og naturgas også kommer fra planter, er disse ikke vedvarende, fordi det vil tage millioner af år at opdatere vores forsyning med disse fossile brændstoffer.

I årtier har husejere haft muligheden for at bruge fast brændstof som træ eller majspiller - skønt det for nylig er blevet mere populær måde at hjælpe med at opveje de vilde gynger i priserne på fyringsolie. Til transportformål er langt de mest almindelige biobrændstoffer, der bruges i dag ethanol (en form for alkohol fremstillet af stivelse eller sukker) og biodiesel (et brændstof baseret på olie, fedt eller fedt).

Sporing af biobrændstofproduktion er endnu ikke en nøjagtig videnskab på grund af de mange metoder, der bruges til at producere den, men data for den samlede produktion og forbrug af biodiesel og ethanol er pålidelige. Efter et fald i midten af ​​1990'erne er ethanolproduktionen i USA på et hele tiden højt. Produktionen af ​​biodiesel i USA steg kraftigt fra 2 millioner gallon i 2002 til 700 millioner gallon i 2008, ifølge National Biodiesel Board, en amerikansk industrihandelsforening.

Selvfølgelig kan alternative brændstoffer være meget nyttige, men hvordan konverterer de faktisk biomasse til noget anvendeligt?

Ethanol, undertiden kendt som kornalkohol, fremstilles ved gæring af plantematerialer. Traditionelt har dette betydet gæring af den forbrugsdel, der afgrødes, især fra majs eller sukkerrør.

En stor ulempe med dette er, at det griber ind i fødevareforsyningen til mennesker og husdyr. Ny forskning fokuserer i stedet på at bruge cellulosebiomasse, som består af ikke-fødevaredele af planter som majsstængler]. Processen involverer at omdanne plantematerialet til glukose, som derefter kan fermenteres som ethvert andet sukker og producerer ethanol. Lignin, et biprodukt af processen, brændes for at give energi til at hjælpe med at færdiggøre processen.

Selvom det kan bruges som brændstof i sin rene form, kombineres biodiesel normalt med benzin. Alle benzindrevne køretøjer kan være let tilgængelige gasohol, en blanding af 90 procent benzin og 10 procent ethanol. Flex-fuel køretøjer kan også bruge det, der hedder E85 brændstof, en blanding af 85 procent ethanol og 15 procent benzin.

I modsætning til ethanol har biodiesel kun startet i USA siden omkring 2005. Videnskaben bag det er også meget nyere og lidt mere kompleks. De fleste metoder til produktion af biodiesel i USA starter med sojabønneolie eller brugt vegetabilsk olie, skønt andre olier og endda alger også kan anvendes.

Ifølge National Sustainable Agricultural Information Service kombineres olien med en alkohol, normalt methanol eller endda ethanol. En katalysator som kaliumhydroxid eller natriumhydroxid (lut) bruges til at begynde den kaldte proces transesterificering, der producerer biodiesel med glycerol oprettet som et biprodukt.

Ligesom ethanol er biodiesel normalt kombineret med oliebaseret brændstof, hvilket tillader brug af alle dieselkøretøjer. Den mest almindelige blanding kaldes B20, der afspejler en blanding af biodiesel og 80 procent petroleumsdiesel. Modificerede køretøjer kan bruge B100, eller 100 procent biodiesel for at tvinge dem ned ad vejen.

Ethanol og biodiesel er to brændstoffer, der får meget ære, men der er meget mere til biobrændstofbilledet. I det næste afsnit udforsker vi nogle andre biobrændstofindstillinger.

Fremstilling af biodiesel af brugt vegetabilsk olie

Vil du sige farvel til tankstationen? Deltag i den voksende legion af mennesker, der fremstiller biodiesel derhjemme fra brugt vegetabilsk olie. Du har brug for methanol, en stærk katalysator (ludværker) og masser af sikkerhedsforholdsregler. Forsyningerne er let tilgængelige. Litteratur bugner af processen, så læs op, køb dine forsyninger, vær forsigtig og forbered dig på at erklære din brændstofuafhængighed.

Biobrændstoffer er ikke begrænset til vores biler og lastbiler. I dette afsnit ser vi på nogle nye måder, biobrændstoffer kommer ind i vores liv på.

Folk har samlet sig omkring træbrande siden tidens morgen. Træ er let at arbejde med, let at brænde og let at udskifte (med korrekt ressourcestyring, alligevel). Det, der er anderledes i dag, er udviklingen af ​​en lang række pellets til fodring af brændeovne. Disse brændeovne bliver også meget mere effektive til at brænde tingene. Det amerikanske energidepartement rapporterer, at en 42.000-Btu-pilleovn kan varme et hus på 1.300 kvadratmeter - disse enheder producerer endda mindre forurening og har lavere vedligeholdelsesbehov. Mens træpiller, der er fremstillet af komprimeret savsmuld, er de mest almindelige, kan nogle komfurer også bruge brændstof fremstillet af majs, papiraffald, nøddeskaller og endda tørrede kirsebærgrove.

En noget mindre berømt teknologi tager fast affald som husdyrgødning fra husdyr eller kommunalt affald og indfanger de gasser, der udsendes som en del af den naturlige anaerobe nedbrydningsproces. Dette biogas indeholder høje niveauer af metan, som kan bruges som brændstof. En orientering fra nonprofit miljø- og energistudieinstituttet i 2010 rapporterede, at 151 anaerobe fordøjere (planter, der fanger biogas fra nedbrydning) var i drift i De Forenede Stater, som alle anvendte animalsk affald som basismateriale.

Mens mange affaldsbehandlingsanlæg traditionelt afbrænder biogas, bliver det stadig mere anerkendt som et andet potentielt stykke i energipuslespillet, når vi stræber efter at finde en mere permanent energiløsning.

Mange af de teknologier, der i øjeblikket er under udvikling til støtte for implementering af biobrændstof er godt i gang, men kan de virkelig hjælpe miljøet og give en realistisk løsning på vores energibehov? Hvordan hjælper det os? Vi ser på det i den sidste sektion.

Der er en høj bar for energiløsninger i dag: De skal være mere effektive og redde planeten. Kan biobrændstoffer virkelig redde dagen? Som du måske kunne forvente, er der ikke noget simpelt svar, og i sidste ende er de kun et stykke i et meget større energipuslespil.

Miljømæssigt er det ikke nødvendigt at tilføje kuldioxid i atmosfæren ved at anvende biobrændstof eller bidrage til global opvarmning. Planter absorberer kulstof, når de vokser og frigiver det, når de konverteres til energi. Ligeledes forbruger dyr planter, som de omdanner til fedt og affald (blandt andet), så kulstoffet fra planterne frigøres igen, når disse produkter omdannes til energi.

Kulstof har været låst inde i kul og andre fossile brændstoffer i millioner af år, og det forbliver der, indtil vi trækker det ud af jorden for at brænde. Mens kulstoffet inde i disse brændstoffer engang fyldte luften, var det ikke en del af den aktuelle årlige cyklus af atmosfæren.

Fra politisk synspunkt betyder brug af ressourcer, der er tilgængelige i ens eget land, mindre afhængighed af udenlandske ressourcer som råolie. At fylde noget af behovet for denne energi med vedvarende biobrændstoffer derhjemme kunne gå langt i retning af at reducere den internationale spænding.

Biobrændstoffer er også gavnlige for økonomien, idet den indenlandske karakter af de ressourcer, der er nødvendige for at udnytte dem, ligger i lokale landbrugs- og skovregioner.

Hidtil er ingen enkelt brændstofskilde - biobrændstof, fossilt brændstof, vind, sol eller nuklear - i stand til at give svaret på alle vores energibehov. Imidlertid gør forbedringer i teknologi hurtigt det lettere at udnytte biobrændstoffer og gøre det muligt for deres udvikling at bidrage til en lysere fremtid.