Ir dažādi biodegvielas veidi, ko iegūst no atjaunojamām izejvielām. Šajā rakstā mēs koncentrēsimies uz celulozes biodegviela, biodegvielas veids, ko ražo no lauksaimniecības atkritumiem, koksnes un ātri augošām zālēm. Šos materiālus var pārveidot par dažādām biodegvielām, tostarp tādām, kas piemērotas transportlīdzekļu un lidmašīnu dzinējiem.
Šajā rakstā mēs aprakstīsim, kas ir celulozes biodegvielas, to īpašības un ražošanas procesu, sniedzot pilnīgu priekšstatu par tēmu.
Kas ir celulozes biodegviela
Mūsdienās arvien skaidrāk kļūst nepieciešamība atbrīvoties no atkarības no fosilā kurināmā. Piemēram, nafta rada ekonomiskus, vides un drošības riskus globālā līmenī. Lai gan pašreizējais ekonomikas modelis turpina atbalstīt naftas izmantošanu, ir ļoti svarīgi atrast jaunus atjaunojamos enerģijas avotus, kas to varētu aizstāt, jo īpaši transportam, kas ir viens no galvenajiem siltumnīcefekta gāzu emisiju avotiem.
L celulozes biodegviela, šajā kontekstā ir daudzsološs risinājums. Atšķirībā no pirmās paaudzes biodegvielas, ko iegūst no tādām kultūrām kā kukurūza un sojas pupas, celulozes biodegviela nāk no augu daļām, kas nav ēdamas, piemēram, kātiem, lapām un koksnes atlikumiem.
Celulozes biodegviela pieder pie otrās paaudzes biodegvielām, un to galvenā priekšrocība ir tā, ka tā nekonkurē ar pārtikai paredzētām kultūrām, kas padara to par ilgtspējīgāku un dzīvotspējīgāku risinājumu ilgtermiņā.
Siltumnīcefekta gāzu emisiju bilance
Viens no galvenajiem pirmās paaudzes biodegvielu trūkumiem ir to ierobežotā pozitīvā ietekme uz siltumnīcefekta gāzu samazināšanu, jo biodegvielas ražošanas process no kukurūzas vai cukurniedrēm, kas ir energoietilpīgs un ķīmiski ietilpīgs, lielā mērā mazina ieguvumus videi, ko rada fosilā kurināmā aizstāšana. .
No otras puses, celulozes biodegvielas var iegūt a daudz pozitīvāka emisiju bilance siltumnīcefekta gāzēm. Tas ir tāpēc, ka celulozes materiāli, piemēram, koksnes atkritumi, kviešu salmi un kukurūzas kāti, jau ir pieejami kā citu lauksaimniecības darbību blakusprodukti, tādējādi samazinot papildu emisijas, ko rada audzēšana, izmantošana un zemes izmantošana.
Atšķirībā no pārtikas kultūrām, daudziem materiāliem, ko izmanto celulozes biodegvielas ražošanai, nav nepieciešama auglīga zeme, un daudzas ātri augošās enerģijas kultūru sugas var audzēt marginālā vai piesārņotā zemē, tādējādi veicinot atveseļošanos no zemes.
Celulozes biodegvielu ražošana
Celulozes biodegvielas ražošana galvenokārt balstās uz celulozes sadalīšanos tās pamatsastāvdaļās, kuras pēc tam raudzē, lai iegūtu šķidru biodegvielu. Celuloze ir sarežģīts polimērs, kas atrodams augu šūnu sieniņās un sastāv no garām cukura molekulu ķēdēm. Lai ekstrahētu šīs cukura molekulas, celuloze ir jāsadala procesā, kas var būt ķīmisks vai fermentatīvs.
Pirmās paaudzes biodegvielu gadījumā process ir tiešāks, jo tiek izmantota pārtikas biomasa (vienkārši ogļhidrāti, piemēram, tie, kas atrodami kukurūzā vai cukurniedrēs), kas atvieglo fermentāciju. Tomēr, lai nojauktu celulozes molekulārās sastatnes, ir vajadzīgi daudz sarežģītāki zinātnes un tehnoloģiju sasniegumi.
Enerģijas ražošanas process, izmantojot celulozes biomasu
Process sākas ar biomasas sadalīšanās mazākās molekulās, kuras pēc tam attīra, lai iegūtu šķidru biodegvielu. Atkarībā no temperatūras, kurā tiek veikta apstrāde, ir dažādas metodes:
- Zemas temperatūras metode (50-200 grādi): Ar šo metodi tiek iegūti cukuri, kurus var raudzēt etanolā un citās degvielās, līdzīgi kā process, ko izmanto pirmās paaudzes biodegvielu ražošanā.
- Augstas temperatūras metode (300-600 grādi): Tas ražo bioeļļu, ko var rafinēt par benzīnu vai dīzeļdegvielu.
- Ļoti augstas temperatūras metode (virs 700 grādiem): Tas ražo gāzes, kuras pēc tam var pārveidot par šķidro kurināmo.
Katrai metodei ir savas priekšrocības un ierobežojumi atkarībā no sākotnējās biomasas veida. Kopumā ir konstatēts, ka tādi materiāli kā koks darbojas labāk augstākās temperatūrās, savukārt garšaugi un stiebrzāles labāk apstrādājas zemākā temperatūrā.
Galvenais celulozes pārvēršanas biodegvielā aspekts ir skābekļa atdalīšana no celulozes molekulu ķēdēm, kas palīdz palielināt galīgās biodegvielas enerģijas blīvumu. Šim pārveides procesam ir potenciāls radīt atjaunojamo enerģijas avotu, kas ir ne tikai efektīvs, bet arī ilgtspējīgs.
No otras puses, tiek lēsts, ka uzlabotas celulozes atkritumu fermentācijas un sadalīšanas metodes ļautu tādai valstij kā Amerikas Savienotās Valstis saražot līdz 1.200 miljardiem tonnu sausas celulozes biomasas gadā, kas atbilst aptuveni 400.000 miljardiem litru biodegvielas. gadā, lai segtu gandrīz pusi no pašreizējās šķidrās degvielas vajadzības.
Attīstoties pētījumiem, celulozes biomasas pārveidošanas tehnoloģijas ievērojami uzlabojas. Celulozes biodegvielu rūpnieciskā mēroga ražošana joprojām saskaras ar dažām tehniskām problēmām, taču perspektīvas ir optimistiskas.
Celulozes biodegvielu izaicinājumi un iespējas
Lai gan celulozes biodegviela Tiem ir daudz priekšrocību, to attīstība saskaras ar ievērojamiem izaicinājumiem. Galvenais izaicinājums ir ražošanas izmaksas, kas joprojām ir augstākas salīdzinājumā ar fosilo kurināmo. Tas ir sarežģītu tehnoloģisko procesu rezultāts, kas nepieciešami celulozes sadalīšanai un biomasas pārvēršanai šķidrā biodegvielā.
Vēl viens būtisks izaicinājums ir nepieciešamība izstrādāt specifiskas rūpnieciskās iekārtas celulozes biomasas pārstrādei. Tradicionālās rafinēšanas rūpnīcas nav piemērotas celulozes biomasas pārstrādei, tādēļ ir nepieciešami papildu ieguldījumi infrastruktūrā.
Neskatoties uz šiem izaicinājumiem, celulozes biodegvielas piedāvātās iespējas ir plašas. Tie samazina tiešo konkurenci ar pārtikas kultūrām, samazina siltumnīcefekta gāzu emisijas un izmanto izejvielas, kas citādi tiktu izmestas, piemēram, koksnes atgriezumus, salmus un lauksaimniecības atkritumus.
Tehnoloģijām attīstoties, tiek prognozēts, ka celulozes biodegviela ir dzīvotspējīga un ilgtspējīga iespēja apmierināt pasaules enerģijas vajadzības, samazinot atkarību no fosilā kurināmā un mazinot klimata pārmaiņu ietekmi.
Celulozes biodegviela ir daudzsološs risinājums pasaulē, kas meklē ilgtspējīgas alternatīvas fosilajam kurināmajam. Ražošanas tehnoloģijām attīstoties, šīm biodegvielām, visticamāk, būs arvien lielāka nozīme globālajā enerģijas sadalījumā.