Bio-Treibstoff

Ein Bio-Treibstoff ist ein Typ des Brennstoffs, dessen Energie aus biologischem Kohlenstoff-Fixieren abgeleitet wird. Bio-Treibstöffe schließen Brennstoffe ein ist auf Biomasse-Konvertierung, sowie feste Biomasse, flüssige Brennstoffe und verschiedenen biogases zurückzuführen gewesen. Obwohl fossile Brennstoffe ihren Ursprung im alten Kohlenstoff-Fixieren haben, werden sie als Bio-Treibstöffe nicht betrachtet, weil sie Kohlenstoff enthalten, der vom Kohlenstoff-Zyklus seit einer sehr langen Zeit "aus" gewesen ist. Bio-Treibstöffe gewinnen vergrößerte öffentliche und wissenschaftliche Aufmerksamkeit, gesteuert durch Faktoren wie Ölpreis, wandert das Bedürfnis nach der vergrößerten Energiesicherheit, Sorge über Treibhausgas-Emissionen von fossilen Brennstoffen und Unterstützung von Regierungssubventionen.

Bioethanol ist ein Alkohol, der durch die Gärung größtenteils von Kohlenhydraten gemacht ist, die in Zucker oder Stärke-Getreide wie Getreide oder Zuckerrohr erzeugt sind. Biomasse von Cellulosic, ist auf Nichtnahrungsmittelquellen wie Bäume und Gräser zurückzuführen gewesen, wird auch als ein feedstock für die Vinylalkohol-Produktion entwickelt. Vinylalkohol kann als ein Brennstoff für Fahrzeuge in seiner reinen Form verwendet werden, aber er wird gewöhnlich als ein Benzinzusatz verwendet, um Oktan zu vergrößern und Fahrzeugemissionen zu verbessern. Bioethanol wird in den USA und in Brasilien weit verwendet. Aktuelles Pflanzendesign sorgt für das Umwandeln des lignin Teils von Pflanzenrohstoffen zu Kraftstoffbestandteilen durch die Gärung nicht.

Biodiesel wird von Pflanzenöl und Tierfetten gemacht. Biodiesel kann als ein Brennstoff für Fahrzeuge in seiner reinen Form verwendet werden, aber er wird gewöhnlich als ein Dieselzusatz verwendet, um Niveaus von particulates, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen von dieselangetriebenen Fahrzeugen zu reduzieren. Biodiesel wird von Ölen oder Fetten mit der Umesterung erzeugt und ist der allgemeinste Bio-Treibstoff in Europa.

2010 hat Weltbio-Treibstoff-Produktion 105 Milliarden Liter (die Vereinigten Staaten von 28 Milliarden Gallonen) um 17 % von 2009 erreicht, und Bio-Treibstöffe haben 2.7 % der Brennstoffe in der Welt für den Straßentransport, ein Beitrag zur Verfügung gestellt, der größtenteils aus Vinylalkohol und biodiesel zusammengesetzt ist. Globale Vinylalkohol-Kraftstoffproduktion hat 86 Milliarden Liter (die Vereinigten Staaten von 23 Milliarden Gallonen) 2010, mit den Vereinigten Staaten und Brasilien als die Spitzenerzeuger in der Welt, Buchhaltung zusammen für 90 % der globalen Produktion erreicht. Der größte biodiesel Erzeuger in der Welt ist die Europäische Union, für 53 % der ganzen biodiesel Produktion 2010 verantwortlich seiend. Bezüglich 2011 bestehen Mandate, um Bio-Treibstöffe zu vermischen, in 31 Ländern auf der nationalen Ebene und in 29 Staaten/Provinzen. Gemäß der Internationalen Energieagentur haben Bio-Treibstöffe das Potenzial, um mehr als ein Viertel der Weltnachfrage nach Transport-Brennstoffen vor 2050 zu entsprechen.

Flüssige Brennstoffe für den Transport

Die meisten Transport-Brennstoffe sind Flüssigkeiten, weil Fahrzeuge gewöhnlich hohe Energiedichte verlangen, wie es in Flüssigkeiten und Festkörpern vorkommt. Hohe Macht-Dichte kann am billigsten durch einen inneren Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt werden; diese Motoren verlangen, dass saubere brennende Brennstoffe, um den Motor zu behalten, reinigen und Luftverschmutzung minimieren.

Die Brennstoffe, die am leichtesten sind, sauber zu brennen, sind normalerweise Flüssigkeiten und Benzin. So entsprechen Flüssigkeiten (und Benzin, das in der flüssigen Form versorgt werden kann) den Anforderungen, sowohl das tragbare als auch saubere Brennen zu sein. Außerdem können Flüssigkeiten und Benzin gepumpt werden, was bedeutet zu behandeln, wird leicht mechanisiert, und so weniger mühsam.

Die ersten Generationsbio-Treibstöffe

'Erste Generation' oder herkömmliche Bio-Treibstöffe sind Bio-Treibstöffe, die von Zucker, Stärke und Pflanzenöl gemacht sind.

Bioalcohols

Biologisch erzeugter alcohols meistens wird Vinylalkohol, und weniger allgemein propanol und butanol, durch die Handlung von Kleinstlebewesen und Enzymen durch die Gärung von Zucker oder Stärken (am leichtesten), oder Zellulose erzeugt (der schwieriger ist). Wie man häufig fordert, stellt Biobutanol (hat auch biogasoline genannt), einen direkten Ersatz für Benzin zur Verfügung, weil es direkt in einem Benzinmotor (auf eine ähnliche Weise zu biodiesel in Dieselmotoren) verwendet werden kann.

Vinylalkohol-Brennstoff ist der allgemeinste Bio-Treibstoff weltweit besonders in Brasilien. Alkohol-Brennstoffe werden durch die Gärung von Zucker erzeugt ist auf Weizen, Getreide, Rüben, Zuckerrohr, Melasse und jeden Zucker oder Stärke zurückzuführen gewesen, dass alkoholische Getränke von (wie Kartoffel- und Fruchtverschwendung, usw.) gemacht werden können. Die verwendeten Vinylalkohol-Produktionsmethoden sind Enzym-Verzehren (um Zucker von versorgten Stärken zu veröffentlichen), Gärung des Zuckers, der Destillation und des Trockners. Der Destillationsprozess verlangt bedeutenden Energieeingang für die Hitze (häufig unnachhaltiger fossiler Erdgas-Brennstoff, aber cellulosic Biomasse wie bagasse, die nach dem Zuckerrohr verlassene Verschwendung wird gedrückt, um seinen Saft herauszuziehen, Schniedel kann auch mehr nachhaltig verwendet werden).

Vinylalkohol kann in Vergasermotoren als ein Ersatz für Benzin verwendet werden; es kann mit Benzin zu jedem Prozentsatz gemischt werden. Die meisten vorhandenen Autovergasermotoren können auf Mischungen von bis zu 15 % bioethanol mit Erdöl/Benzin laufen. Vinylalkohol hat eine kleinere Energiedichte, als Benzin tut; diese Tatsache bedeutet, dass man mehr Brennstoff (Volumen und Masse) braucht, um denselben Betrag der Arbeit zu erzeugen. Ein Vorteil von Vinylalkohol besteht darin, dass er ein höheres Oktan hat, das gilt als an Straßentankstellen verfügbares Benzin ohne Vinylalkohol, der eine Zunahme eines Kompressionsverhältnisses eines Motors für die vergrößerte Thermalleistungsfähigkeit erlaubt. In der hohen Höhe (dünne Luft) Positionen beauftragen einige Staaten eine Mischung von Benzin und Vinylalkohol als ein Winteroxydationsmittel, um atmosphärische Verschmutzungsemissionen zu reduzieren.

Vinylalkohol ist auch an den Brennstoff bioethanol Kamine gewöhnt. Da sie keinen Schornstein verlangen und "flueless" sind, sind Lebensvinylalkohol-Feuer für den neuen äußerst nützlich bauen Häuser und Wohnungen ohne Flusen.

Die Kehrseite zu diesen Kaminen, ist, dass die Hitzeproduktion ein bisschen weniger ist als elektrische und Gasfeuer.

Im aktuellen Produktionsmodell des Getreides zum Vinylalkohol in den Vereinigten Staaten, die Gesamtenergie als verbraucht durch Farm-Ausrüstung, Kultivierung, das Pflanzen, die Dünger, die Schädlingsbekämpfungsmittel, die Herbizide und die Fungizide gemacht von Erdöl, Bewässerungssystemen, Ernten, Transport von feedstock zu in einer Prozession gehenden Werken, Gärung, Destillation, Trockner, Transport betrachtend, um Terminals und Einzelpumpen und niedrigerem Vinylalkohol-Kraftstoffenergieinhalt Brennstoff zu liefern, ist der Nettoenergieinhalt-Wert, der zusätzlich und an Verbraucher geliefert ist, sehr klein. Und der Nettovorteil (alle Dinge betrachtet) tut wenig, um importierte Öl- und fossile Brennstoffe zu reduzieren, die erforderlich sind, den Vinylalkohol zu erzeugen.

Obwohl Getreide zum Vinylalkohol und andere Nahrungsmittellager Implikationen sowohl in Bezug auf Weltnahrungsmittelpreise als auch beschränkt, noch positiv, Energieertrag haben (in Bezug auf die Energie, die an den Kunden/fossilen Brennstoffe geliefert ist, verwendet), hat die Technologie zur Entwicklung von cellulosic Vinylalkohol geführt. Gemäß einer gemeinsamen durch das amerikanische Energieministerium geführten Forschungstagesordnung sind die Fossil-Energieverhältnisse (FER) für cellulosic Vinylalkohol, Getreide-Vinylalkohol und Benzin 10.3, 1.36, und 0.81, beziehungsweise.

Sogar trockener Vinylalkohol hat den ungefähr einen dritten niedrigeren Energieinhalt pro Einheit des Volumens im Vergleich zu Benzin, so größer / schwerere Kraftstofftanks sind erforderlich, dieselbe Entfernung zu reisen, oder mehr Kraftstoffhalt ist erforderlich. Mit großen aktuellen unnachhaltigen, nichtersteigbaren Subventionen kostet Vinylalkohol-Brennstoff noch viel mehr pro Entfernung, die gereist ist als aktuelle hohe Benzinpreise in den Vereinigten Staaten.

Methanol wird zurzeit von Erdgas, einem nichterneuerbaren fossilen Brennstoff erzeugt. Es kann auch von der Biomasse als biomethanol erzeugt werden. Die Methanol-Wirtschaft ist eine Alternative zur Wasserstoffwirtschaft im Vergleich zur heutigen Wasserstoffproduktion von Erdgas.

Butanol wird durch die ABE Gärung gebildet (Azeton, butanol, Vinylalkohol), und experimentelle Modifizierungen des Prozesses zeigen potenziell hohe Nettoenergiegewinne mit butanol als das einzige flüssige Produkt. Butanol wird mehr Energie erzeugen und kann angeblich "gerade" in vorhandenen Benzinmotoren (modifikationsfrei zum Motor oder Auto) verbrannt werden, und ist weniger Ätzmittel und weniger Wasser, das auflösbar ist als Vinylalkohol, und konnte über vorhandene Infrastrukturen verteilt werden. DuPont und BP arbeiten zusammen, um zu helfen, Butanol zu entwickeln. E. coli sind auch erfolgreich konstruiert worden, um butanol durch die Entführung ihres Aminosäure-Metabolismus zu erzeugen.

Biodiesel

Biodiesel ist der allgemeinste Bio-Treibstoff in Europa. Es wird von Ölen oder Fetten mit der Umesterung erzeugt und ist eine Flüssigkeit, die in der Zusammensetzung zum Diesel des Fossils/Minerals ähnlich ist. Chemisch besteht es größtenteils aus dem sauren Fettmethyl (oder Äthyl) esters (BERÜHMTHEIT). Feedstocks für biodiesel schließen Tierfette, Pflanzenöl, Sojabohne, Rapssamen, jatropha, mahua, Senf, Flachs, Sonnenblume, Palmöl, Hanf, Feld pennycress, pongamia pinnata und Algen ein. Reiner biodiesel (B100) ist das niedrigste Emissionsdiesel. Obwohl flüssiges Propangas und Wasserstoff saubereres Verbrennen haben, werden sie verwendet, um viel weniger effizienten Vergasermotoren Brennstoff zu liefern, und sind nicht als weit verfügbar.

Biodiesel kann in jedem Dieselmotor, wenn gemischt, mit dem Mineraldiesel verwendet werden. In einigen Ländern bedecken Hersteller ihre Dieselmotoren laut der Garantie zum B100-Gebrauch, obwohl Volkswagen Deutschlands zum Beispiel Fahrer bittet, telefonisch mit der VW Umweltdienstleistungsabteilung vor der Schaltung zu B100 zu überprüfen. B100 kann klebriger bei niedrigeren Temperaturen werden, je nachdem der feedstock verwendet hat. In den meisten Fällen ist biodiesel mit Dieselmotoren von 1994 vorwärts vereinbar, die 'Viton' (durch DuPont) synthetischer Gummi in ihren mechanischen Kraftstoffspritzensystemen verwenden.

Elektronisch kontrollierte 'allgemeine Schiene' und 'Einheit Injektor' Typ-Systeme vom Ende der 1990er Jahre können nur vorwärts mit dem herkömmlichen Diesel vermischten biodiesel verwenden. Diese Motoren haben fein gemessen und Mehrstufenspritzensysteme atomisiert, die zur Viskosität des Brennstoffs sehr empfindlich sind. Viele aktuelle Generationsdieselmotoren werden gemacht, so dass sie auf B100 laufen können, ohne den Motor selbst zu verändern, obwohl das vom Kraftstoffschiene-Design abhängt.

Da biodiesel ein wirksames Lösungsmittel ist und durch den Mineraldiesel abgelegte Rückstände reinigt, müssen Motorfilter eventuell öfter ersetzt werden, weil der Bio-Treibstoff alte Ablagerungen im Kraftstofftank und den Pfeifen auflöst. Es reinigt auch effektiv den Motorverbrennungsraum von Kohlenstoff-Ablagerungen, helfend, Leistungsfähigkeit aufrechtzuerhalten. In vielen europäischen Ländern werden 5 % biodiesel Mischung weit verwendet und sind an Tausenden von Tankstellen verfügbar. Biodiesel ist auch ein oxydierter Brennstoff, meinend, dass er einen reduzierten Betrag von Kohlenstoff und höherem Wasserstoff- und Sauerstoff-Inhalt enthält als Fossil-Diesel. Das verbessert das Verbrennen von biodiesel und reduziert die particulate Emissionen von unverbranntem Kohlenstoff.

Biodiesel ist auch sicher, zu behandeln und zu transportieren, weil es so biologisch abbaubar ist wie Zucker, der 10mal weniger toxisch ist als Tabellensalz, und einen hohen Flammpunkt von ungefähr 300 F (148 C) im Vergleich zum Erdöldiesel hat, das einen Flammpunkt von 125 F (52 C) hat.

In den USA laufen mehr als 80 % von kommerziellen Lastwagen und Stadtbussen auf dem Diesel. Wie man schätzt, ist der erscheinende biodiesel US-Markt um 200 % von 2004 bis 2005 gewachsen. "Am Ende von 2006 biodiesel Produktion wurde geschätzt, vierfach [von 2004] zu mehr zuzunehmen, als".

Grüner Diesel

Grüner Diesel, auch bekannt als erneuerbarer Diesel, sind eine Form des Diesels, das aus erneuerbarem feedstock aber nicht dem Fossil feedstock verwendet in den meisten Dieseln abgeleitet wird. Grüner Diesel feedstock kann sourced von einer Vielfalt von Ölen einschließlich canola, Algen, jatropha und salicornia zusätzlich zum Talg sein. Grüner Diesel verwendet traditionelle Bruchdestillation, um die Öle zu bearbeiten, mit biodiesel nicht verwirrt zu sein, der chemisch ziemlich verschiedene und bearbeitete Verwenden-Umesterung ist.

"Grüner Diesel", wie allgemein bekannt, in Irland sollte mit dem gefärbten grünen Diesel nicht verwirrt sein, der an einer niedrigeren Steuerrate zu Landwirtschaft-Zwecken verkauft ist, das Verwenden des Färbemittels erlaubt kundenspezifischen Offizieren zu bestimmen, ob eine Person den preiswerteren Diesel in höher besteuerten Anwendungen wie kommerzieller Transport oder Autos verwendet.

Pflanzenöl

Gerade wird unmodifiziertes essbares Pflanzenöl allgemein als Brennstoff, aber niedrigerer Qualitätsölkanister nicht verwendet und ist für diesen Zweck verwendet worden. Verwendetes Pflanzenöl wird in biodiesel zunehmend bearbeitet, oder (seltener) Wassers und particulates gereinigt und als ein Brennstoff verwendet.

Auch hier, als mit 100 % biodiesel (B100), um sicherzustellen, dass die Kraftstoffinjektoren das Pflanzenöl im richtigen Muster für das effiziente Verbrennen atomisieren, muss Pflanzenöl-Brennstoff geheizt werden, um seine Viskosität auf diesen des Diesel, entweder durch elektrische Rollen oder durch Hitzeex-Wechsler zu reduzieren. Das ist in warmen oder gemäßigten Klimas leichter. Große Vereinigungen wie MANN B&W bieten Diesel, Wärtsilä, und Deutz AG sowie mehrere kleinere Gesellschaften wie Elsbett Motoren an, die mit geradem Pflanzenöl ohne das Bedürfnis nach Folgemarkt-Modifizierungen vereinbar sind.

Pflanzenöl kann auch in vielen älteren Dieselmotoren verwendet werden, die allgemeine Schiene oder Einheitseinspritzung elektronische Dieselspritzensysteme nicht verwenden. Wegen des Designs der Verbrennungsräume in indirekten Spritzenmotoren sind das die besten Motoren für den Gebrauch mit Pflanzenöl. Dieses System erlaubt den relativ größeren Ölmolekülen mehr Zeit, um zu brennen. Einige ältere Motoren besonders wird Mercedes experimentell von Anhängern ohne jede Konvertierung gesteuert, eine Hand voll Fahrer haben beschränkten Erfolg mit früher prä-"Pumpe Duse" VW TDI Motoren und andere ähnliche Motoren mit der direkten Einspritzung erfahren. Mehrere Gesellschaften wie Elsbett oder Wolf haben Berufsumwandlungsbastelsätze entwickelt und erfolgreich Hunderte von ihnen im Laufe der letzten Jahrzehnte installiert.

Öle und Fette können hydrogenated sein, um einen Dieselersatz zu geben. Das resultierende Produkt ist ein gerader Kettenkohlenwasserstoff mit einer hohen cetane Zahl, niedrig in aromatics und Schwefel und enthält Sauerstoff nicht. Öle von Hydrogenated können mit dem Diesel in allen Verhältnissen vermischt werden. Öle von Hydrogenated haben mehrere Vorteile gegenüber biodiesel, einschließlich der guten Leistung bei niedrigen Temperaturen, keinen Lagerungsstabilitätsproblemen und keiner Empfänglichkeit für den mikrobischen Angriff.

Bioethers

Lebensäther (auch gekennzeichnet als Kraftstoffäther oder oxydierte Brennstoffe) ist rentable Zusammensetzungen, die als Oktanschätzungserweiterer handeln. Sie erhöhen auch Motorleistung, während das bedeutende Reduzieren des Motors hält und toxische Auspuffemissionen. Außerordentlich den Betrag des Ozons des Boden-Niveaus reduzierend, tragen sie zur Qualität der Luft bei, die wir atmen.

Biogas

Biogas ist Methan, das durch den Prozess des anaerobic Verzehrens des organischen Materials durch anaerobes erzeugt ist. Es kann entweder von biologisch abbaubaren Abfallstoffen oder durch den Gebrauch von in Schlammfaulkammern gefütterten Energiegetreide erzeugt werden, um Gaserträge zu ergänzen. Das feste Nebenprodukt, digestate, kann als ein Bio-Treibstoff oder ein Dünger verwendet werden.

  • Biogas kann von der mechanischen biologischen Behandlungsverschwendung in einer Prozession gehende Systeme wieder erlangt werden.

:Note:Landfill-Benzin ist eine weniger saubere Form von biogas, der in der Geländeauffüllung durch das natürliche Auftreten anaerobic Verzehren erzeugt wird. Wenn es in die Atmosphäre flüchtet, ist es ein potenzielles Treibhausgas.

  • Bauern können biogas vom Mist von ihren Kühen erzeugen, indem sie eine Schlammfaulkammer (AD) verwenden.

Syngas

Syngas, eine Mischung des Kohlenmonoxids, Wasserstoff und andere Kohlenwasserstoffe werden durch das teilweise Verbrennen der Biomasse, d. h. Verbrennen mit einem Betrag von Sauerstoff erzeugt, der nicht genügend ist, um die Biomasse völlig zum Kohlendioxyd und Wasser umzuwandeln. Vor dem teilweisen Verbrennen wird die Biomasse, und manchmal pyrolysed ausgetrocknet. Die resultierende Gasmischung, syngas, ist effizienter als direktes Verbrennen des ursprünglichen Bio-Treibstoffs; mehr von der im Brennstoff enthaltenen Energie wird herausgezogen.

  • Syngas kann direkt in inneren Verbrennungsmotoren, Turbinen oder Hoch-Temperaturkraftstoffzellen verbrannt werden. Der Holzgasgenerator ist ein holzangetriebener Vergasungsreaktor, der mit einem inneren Verbrennungsmotor verbunden werden kann.
  • Syngas kann verwendet, um Methanol, DME und Wasserstoff zu erzeugen, oder über den Prozess von Fischer-Tropsch umgewandelt werden, um einen Dieselersatz oder eine Mischung von alcohols zu erzeugen, der in Benzin vermischt werden kann. Vergasung verlässt sich normalerweise auf Temperaturen> 700°C.
  • Sinken Sie Temperaturvergasung ist wünschenswert, wenn Co-Produzieren biochar, aber auf mit dem Teer beschmutzten Syngas hinausläuft.

Feste Bio-Treibstöffe

Beispiele schließen Holz, Sägemehl, Gras-Zutaten, Innenabfall, Holzkohle, landwirtschaftliche Verschwendung, Nichtnahrungsmittelenergiegetreide und ausgetrockneten Mist ein.

Wenn rohe Biomasse bereits in einer passenden Form ist (wie Brennholz), kann es direkt in einem Ofen oder Brennofen brennen, um Hitze zur Verfügung zu stellen oder Dampf zu erheben. Wenn rohe Biomasse in einer ungünstigen Form ist (wie Sägemehl, Holzchips, Gras, städtisches überflüssiges Holz, landwirtschaftliche Rückstände), ist der typische Prozess zu densify die Biomasse. Dieser Prozess schließt Schleifen der rohen Biomasse zu einer passenden particulate Größe ein (bekannt als hogfuel), bis den je nachdem der densification Typ von 1 sein kann, der dann in ein Kraftstoffprodukt konzentriert wird. Die aktuellen Typen von Prozessen sind Holzkügelchen, Würfel oder Puck. Der Kügelchen-Prozess ist in Europa am üblichsten und ist normalerweise ein reines Holzprodukt. Die anderen Typen von densification sind in der Größe im Vergleich zu einem Kügelchen größer und sind mit einer breiten Reihe des Eingangs feedstocks vereinbar. Der resultierende densified Brennstoff ist leichter, zu transportieren und in Thermalgenerationssysteme wie Boiler zu fressen.

Einer der Vorteile des festen Biomasse-Brennstoffs ist, dass es häufig ein Nebenprodukt, Rückstand oder Abfallprodukt anderer Prozesse, wie Landwirtschaft, Viehzucht und Forstwirtschaft ist. In der Theorie bedeutet das, dass es keine Konkurrenz zwischen Brennstoff und Nahrungsmittelproduktion gibt, obwohl das nicht immer der Fall ist.

Ein Problem mit dem Verbrennen der rohen Biomasse besteht darin, dass es beträchtliche Beträge von Schadstoffen wie particulates und PAHs (polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe) ausstrahlt. Sogar moderne Kügelchen-Boiler erzeugen viel mehr Schadstoffe als Öl- oder Erdgas-Boiler. Von landwirtschaftlichen Rückständen gemachte Kügelchen sind gewöhnlich schlechter als Holzkügelchen, viel größere Emissionen von Dioxinen und chlorophenols erzeugend.

Trotz der obengenannten bekannten Studie haben zahlreiche Studien gezeigt, dass Biomasse-Brennstoffe bedeutsam weniger Einfluss auf die Umgebung haben, als Fossil Brennstoffe gestützt hat. Des Zeichens ist das amerikanische Energieministerium-Laboratorium, das durch die Forschungsinstitut-Biomasse-Macht von Mittleren Westen und Herkömmlichen Fossil-Systeme mit und ohne CO2 Ausschluss - das Vergleichen des Energiegleichgewichtes, der Treibhausgas-Emissionen und der Wirtschaftstudie bedient ist. Energieerzeugung strahlt bedeutende Beträge von Treibhausgasen (GHGs), hauptsächlich Kohlendioxyd aus. Das Absondern vom Kraftwerk-Flusen-Benzin kann den GHGs vom Kraftwerk selbst bedeutsam reduzieren, aber das ist nicht das Gesamtbild. Festnahme und Ausschluss verbrauchen zusätzliche Energie, so die Leistungsfähigkeit des Brennstoffs zur Elektrizität des Werks senkend. Um das zu ersetzen, muss mehr fossiler Brennstoff beschafft und verbraucht werden, um verlorene Kapazität wettzumachen.

Das berücksichtigend, muss das Erderwärmungspotenzial (GWP), das eine Kombination, Methan (CH), und Emissionen des Stickoxyds (NO) und Energiegleichgewicht des Systems ist, mit einer Lebenszyklus-Bewertung untersucht werden. Das zieht stromaufwärts Prozesse in Betracht, die unveränderlich nach dem Ausschluss sowie den für die zusätzliche Energieerzeugung erforderlichen Schritten bleiben. Die Zündung der Biomasse statt Kohle hat zur 148-%-Verminderung von GWP geführt.

Eine Ableitung des festen Bio-Treibstoffs ist biochar, der durch die Biomasse pyrolysis erzeugt wird. Von der landwirtschaftlichen Verschwendung gemachte Lebensrotforelle kann Holzholzkohle auswechseln. Da Holzlager knapp wird, gewinnt diese Alternative Boden. In der östlichen demokratischen Republik Kongo, zum Beispiel, werden Biomasse-Briketts als eine Alternative zu Holzkohle auf den Markt gebracht, um Virunga Nationalpark vor der mit der Holzkohle-Produktion vereinigten Abholzung zu schützen.

Die zweiten Generationsbio-Treibstöffe (fortgeschrittene Bio-Treibstöffe)

Die zweiten Generationsbio-Treibstöffe sind von nachhaltigem feedstock erzeugte Bio-Treibstöffe. Die Nachhaltigkeit eines feedstock wird unter anderen durch die Verfügbarkeit des feedstock, Einfluss auf GHG Emissionen und Einfluss auf Artenvielfalt und Landgebrauch definiert.

Viele zweite Generationsbio-Treibstöffe sind unter der Entwicklung wie Vinylalkohol von Cellulosic, Alge-Brennstoff., biohydrogen, biomethanol, DMF, BioDME, hat sich Diesel von Fischer-Tropsch, biohydrogen Diesel, alcohols und Holzdiesel vermischt.

Vinylalkohol-Produktion von Cellulosic verwendet Nichtnahrungsmittelgetreide oder ungenießbare Abfallprodukte und lenkt Essen weg vom Tier oder der menschlichen Nahrungsmittelkette nicht ab. Lignocellulose ist das "waldige" Strukturmaterial von Werken. Dieser feedstock ist reichlich und, und in einigen Fällen verschieden (wie Zitrusfrucht-Schalen oder Sägemehl) es ist an sich ein bedeutendes Verfügungsproblem.

Das Produzieren von Vinylalkohol von Zellulose ist ein schwieriges technisches Problem zu lösen. In der Natur isst wiederkäuender Viehbestand (wie Vieh) Gras und verwendet dann langsame enzymatische Verdauungsprozesse, um es in Traubenzucker (Zucker) zu brechen. In cellulosic Vinylalkohol-Laboratorien werden verschiedene experimentelle Prozesse entwickelt, um dasselbe zu machen, und dann kann der veröffentlichte Zucker in Gärung gebracht werden, um Vinylalkohol-Brennstoff zu machen. 2009 haben Wissenschaftler das Entwickeln, mit "synthetische Biologie" gemeldet, "15 neue hoch stabile Pilzenzym-Katalysatoren, die effizient Zellulose in Zucker bei hohen Temperaturen brechen", zu den vorher bekannten 10 beitragend. Der Gebrauch von hohen Temperaturen, ist als ein wichtiger Faktor in der Besserung der gesamten Wirtschaftsdurchführbarkeit der Bio-Treibstoff-Industrie und der Identifizierung von Enzymen identifiziert worden, die stabil sind und effizient bei äußersten Temperaturen funktionieren können, ist ein Gebiet der aktiven Forschung. Außerdem hat Forschung, die an der Delft Universität der Technologie durch Jack Pronk geführt ist, gezeigt, dass Elefantenhefe, auch wenn ein bisschen modifiziert, Vinylalkohol von nichtessbaren Boden-Quellen (z.B Stroh) schaffen kann.

Die neue Entdeckung des Fungus Gliocladium roseum weist zur Produktion des so genannten Myco-Diesel von Zellulose hin. Dieser Organismus (kürzlich entdeckt in Regenwäldern der nördlichen Patagonien) hat die einzigartige Fähigkeit zu sich umwandelnder Zellulose in mittlere im Diesel normalerweise gefundene Länge-Kohlenwasserstoffe. Wissenschaftler arbeiten auch an experimentellen recombinant DNA-Gentechnologie-Organismen, die Bio-Treibstoff-Potenzial vergrößern konnten.

Wissenschaftler, die mit der Gesellschaft von Neuseeland Lanzatech arbeiten, haben eine Technologie entwickelt, um überflüssiges Industriebenzin wie Kohlenmonoxid von Stahlwerken als ein feedstock für einen mikrobischen Gärungsprozess zu verwenden, um Vinylalkohol zu erzeugen. Im Oktober 2011 hat der Reine Atlantik bekannt gegeben, dass er sich Lanzatech anschloss, um ein Demonstrationswerk in Schanghai zu beauftragen, das einen Luftfahrtkraftstoff von überflüssigem Benzin von der Stahlproduktion erzeugen würde.

Wissenschaftler, die in Minnesota arbeiten, haben Co-Kulturen von Shewanella und Synechococcus entwickelt, die lange Kettenkohlenwasserstoffe direkt von Wasser, Kohlendioxyd und Sonnenlicht erzeugen. Die Technologie hat ARPA-E-Finanzierung erhalten.

Bio-Treibstöffe durch das Gebiet

Es gibt internationale Organisationen wie IEA Bioenergy, gegründet 1978 von OECD International Energy Agency (IEA) mit dem Ziel des sich verbessernden Zusammenarbeit- und Informationsaustausches zwischen Ländern, die nationale Programme in der bioenergy Forschung, Entwicklung und Aufstellung haben. Die Vereinten Nationen Internationales Bio-Treibstoff-Forum werden durch Brasilien, China, Indien, Südafrika, die Vereinigten Staaten und die Europäische Kommission gebildet. Die Weltführer in der Bio-Treibstoff-Entwicklung und dem Gebrauch sind Brasilien, die Vereinigten Staaten, Frankreich, Schweden und Deutschland. Russland hat auch 22 % des Weltwaldes und ist eine große Biomasse (feste Bio-Treibstöffe) Lieferant. 2010 hat russischer Fruchtfleisch- und Papierschöpfer, Vyborgskaya Cellulose, gesagt, dass sie Kügelchen erzeugen würden, die in der Hitze und Elektrizitätsgeneration von seinem Werk in Vyborg am Ende des Jahres verwendet werden können. Das Werk wird schließlich ungefähr 900,000 Tonnen von Kügelchen pro Jahr erzeugen, es das größte in der einmal betrieblichen Welt machend.

Bio-Treibstöffe setzen zurzeit 3.1 % des Gesamtstraßentransportbrennstoffs im Vereinigten Königreich oder 1,440 Millionen Liter zusammen. Vor 2020 müssen 10 Prozent der Energie, die in der Straße des Vereinigten Königreichs und dem Eisenbahntransport verwendet ist, aus erneuerbaren Quellen kommen - das ist die Entsprechung davon, 4.3 Millionen Tonnen Fossil-Öl jedes Jahr zu ersetzen. Herkömmliche Bio-Treibstöffe werden wahrscheinlich zwischen 3.7 und 6.6 Prozent der im Straßen- und Eisenbahntransport erforderlichen Energie erzeugen, während fortgeschrittene Bio-Treibstöffe bis zu 4.3 Prozent von Vereinigten Königreichs erneuerbarem Transportkraftstoffziel vor 2020 entsprechen konnten.

Probleme mit der Bio-Treibstoff-Produktion und dem Gebrauch

Es gibt verschiedene soziale, und technische Wirtschaftsumweltprobleme mit der Bio-Treibstoff-Produktion und dem Gebrauch, die in den populären Medien und wissenschaftlichen Zeitschriften besprochen worden sind. Diese schließen ein: Die Wirkung von sich mäßigenden Ölpreisen, dem "Essen gegen" Kraftstoffdebatte, Armut-Verminderungspotenzial, Kohlenstoff-Emissionsniveaus, nachhaltige Bio-Treibstoff-Produktion, Abholzung und Boden-Erosion, Verlust der Artenvielfalt, wirkt auf Wassermittel, sowie Energiegleichgewicht und Leistungsfähigkeit ein. Die Internationale Quellentafel, die unabhängige wissenschaftliche Bewertungen und fachkundige Beratung auf einer Vielfalt von quellenzusammenhängenden Themen zur Verfügung stellt, hat die Probleme in Zusammenhang mit dem Bio-Treibstoff-Gebrauch in seinem ersten Bericht zur Nachhaltigen Produktion und Gebrauch von Mitteln bewertet: Das Festsetzen von Bio-Treibstöffen. Darin hat es die breiteren und in Wechselbeziehung stehenden Faktoren entworfen, die betrachtet werden müssen, wenn man sich für die Verhältnisverdienste entscheidet, einen Bio-Treibstoff über einen anderen zu verfolgen. Es hat beschlossen, dass nicht alle Bio-Treibstöffe ebenso in Bezug auf ihren Einfluss auf Klima, Energiesicherheit und Ökosysteme leisten und darauf hingewiesen haben, dass Umwelt- und soziale Auswirkungen überall im kompletten Lebenszyklus bewertet werden müssen.

Obwohl es viele aktuelle Probleme mit der Bio-Treibstoff-Produktion und dem Gebrauch gibt, versucht die Entwicklung von neuen Bio-Treibstoff-Getreide und den zweiten Generationsbio-Treibstöffen, diese Probleme zu überlisten. Viele Wissenschaftler und Forscher arbeiten, um Bio-Treibstoff-Getreide zu entwickeln, die weniger Land verlangen und weniger Mittel wie Wasser verwenden, als aktuelle Bio-Treibstoff-Getreide. Gemäß der Zeitschrift "Erneuerbare Brennstoffe von Algen: Eine Antwort auf das diskutable Land hat Brennstoffe gestützt" sind Algen eine Quelle für Bio-Treibstöffe, die zurzeit unrentables Land verwerten und Wasser von verschiedenen Industrien vergeuden konnten. Algen sind im Stande, im Abwasser zu wachsen, das das Land nicht betrifft oder Süßwasser-aktuelles Essen und Kraftstoffgetreide erzeugen musste. Außerdem sind Algen nicht ein Teil der menschlichen Nahrungsmittelkette, und deshalb, nimmt Nahrungsmittelmittel von Menschen nicht weg.

Die Effekten der Bio-Treibstoff-Industrie auf dem Essen werden noch diskutiert. Gemäß einer neuen Studie betitelt "Einfluss der Bio-Treibstoff-Produktion und anderen Faktoren des Angebots und Nachfrage auf Nahrungsmittelpreiserhöhungen 2008" war Bio-Treibstoff-Produktion für 3-30 % der Zunahme in Nahrungsmittelpreisen 2008 verantwortlich. Eine neue Studie für das Internationale Zentrum für den Handel und die Nachhaltige Entwicklung zeigt, dass die marktgesteuerte Vergrößerung von Vinylalkohol in den Vereinigten Staaten Mais-Preise um 21 Prozent 2009, im Vergleich damit vergrößert hat, welche Preise Vinylalkohol-Produktion gewesen eingefroren an 2004 Niveaus gehabt worden sein würden. Das hat Forscher aufgefordert, Bio-Treibstoff-Getreide und Technologien zu entwickeln, die den Einfluss der wachsenden Bio-Treibstoff-Industrie auf der Nahrungsmittelproduktion reduzieren und kosten werden.

Ein Schritt zur Überwindung dieser Probleme entwickelt jedem Gebiet der Welt am besten angepasste Bio-Treibstoff-Getreide. Wenn jedes Gebiet ein spezifisches Bio-Treibstoff-Getreide verwertet hat, wird das Bedürfnis, fossile Brennstoffe zu verwenden, um den Brennstoff zu anderen Plätzen für die Verarbeitung und den Verbrauch zu transportieren, verringert. Außerdem sind bestimmte Gebiete des Erdballs unpassend, um Getreide zu erzeugen, die große Beträge von reichem und Wassernährboden verlangen. Deshalb sind aktuelle Bio-Treibstoff-Getreide, wie Getreide, in verschiedenen Umgebungen und Gebieten des Erdballs unpraktisch.

Aktuelle Forschung

Es gibt andauernde Forschung in die Entdeckung passenderer Bio-Treibstoff-Getreide und Besserung der Ölerträge dieser Getreide. Mit den aktuellen Erträgen wären riesengroße Beträge des Landes und Süßwassers erforderlich, um genug Öl zu erzeugen, um Gebrauch des fossilen Brennstoffs völlig zu ersetzen. Es würde zweimal verlangen, dass das Landgebiet der Vereinigten Staaten der Sojabohne-Produktion oder zwei der Rapssamen-Produktion zu widmenden Dritteln gewidmet wird, aktuellen US-Heizungs- und Transport-Bedarf zu decken.

Besonders geborene Senf-Varianten können vernünftig hohe Ölerträge erzeugen und sind in der Fruchtfolge mit Zerealien sehr nützlich, und haben den zusätzlichen Vorteil, dass der Mahlzeit-Rest nach dem Öl gedrückt worden ist, kann als ein wirksames und biologisch abbaubares Schädlingsbekämpfungsmittel handeln.

Der NFESC, mit Santa Barbara Biodiesel Industrien arbeitet, um Bio-Treibstoff-Technologien für die US-Marine und das Militär, einen der größten Diesel-Benutzer in der Welt zu entwickeln.

Eine Gruppe von spanischen Entwicklern, die für eine Gesellschaft genannt Ecofasa arbeiten, hat einen neuen vom Abfall gemachten Bio-Treibstoff bekannt gegeben. Der Brennstoff wird von der allgemeinen städtischen Verschwendung geschaffen, die von Bakterien behandelt wird, um Fettsäuren zu erzeugen, die verwendet werden können, um Bio-Treibstöffe zu machen.

Vinylalkohol-Bio-Treibstöffe

Als die primäre Quelle von Bio-Treibstöffen in Nordamerika führen viele Organisationen Forschung im Gebiet der Vinylalkohol-Produktion. National Corn-to-Ethanol Research Center (NCERC) ist eine Forschungsabteilung der Südlichen Universität von Illinois Edwardsville gewidmet allein Vinylalkohol-basierten Bio-Treibstoff-Forschungsprojekten.

Auf dem Bundesniveau führt der USDA einen großen Betrag der Forschung bezüglich der Vinylalkohol-Produktion in den Vereinigten Staaten. Viel von dieser Forschung wird zur Wirkung der Vinylalkohol-Produktion auf Innennahrungsmittelmärkten ins Visier genommen. Eine Abteilung des amerikanischen Energieministeriums, National Renewable Energy Laboratory (NREL), hat auch verschiedene Vinylalkohol-Forschungsprojekte hauptsächlich im Gebiet von cellulosic Vinylalkohol geführt.

Bio-Treibstöffe von Algal

Von 1978 bis 1996, die Vereinigten Staaten. NREL hat mit dem Verwenden von Algen als eine Bio-Treibstoff-Quelle im "Wasserart-Programm" experimentiert.

Ein selbstveröffentlichter Artikel von Michael Briggs, an UNH Biofuels Group, bietet Schätzungen für den realistischen Ersatz des ganzen Fahrzeugbrennstoffs mit Bio-Treibstöffen durch das Verwenden von Algen an, die einen natürlichen Ölinhalt haben, der größer ist als 50 %, die Briggs vorschlägt, kann auf Alge-Teichen an Abwasser-Behandlungswerken angebaut werden. Das ölreiche Algen kann dann aus dem System herausgezogen und in Bio-Treibstöffe mit dem ausgetrockneten Rest bearbeitet werden, der weiter neu bearbeitet ist, um Vinylalkohol zu schaffen.

Die Produktion von Algen, um Öl für Bio-Treibstöffe zu ernten, ist auf einer kommerziellen Skala noch nicht übernommen worden, aber Durchführbarkeitsstudien sind geführt worden, um die obengenannte Ertrag-Schätzung zu erreichen. Zusätzlich zu seinem geplanten hohen Ertrag hat algaculture — verschieden von Getreide-basierten Bio-Treibstöffen — keine Abnahme in der Nahrungsmittelproduktion zur Folge, da es weder Ackerboden noch Süßwasser verlangt. Viele Gesellschaften verfolgen Alge-Lebensreaktoren zu verschiedenen Zwecken, einschließlich Bio-Treibstoff-Produktion zu kommerziellen Niveaus hoch zu schrauben.

Prof. Rodrigo E. Teixeira von der Universität Alabamas in Huntsville hat die Förderung von Bio-Treibstöffen lipids von nassen Algen mit einer einfachen und wirtschaftlichen Reaktion in ionischen Flüssigkeiten demonstriert.

Jatropha

Mehrere Gruppen in verschiedenen Sektoren führen Forschung über Jatropha curcas, ein giftiger einem Busch ähnlicher Baum, der von vielen betrachtete Samen erzeugt, eine lebensfähige Quelle von Bio-Treibstöffen feedstock Öl zu sein. Viel von dieser Forschung konzentriert sich darauf, das gesamte pro Acre-Ölertrag von Jatropha durch Förderungen in der Genetik, der Bodenkunde und den Gartenbaumethoden zu verbessern.

SG Biofuels, ein San Diego Jatropha Entwickler, hat molekulare Fortpflanzung und Biotechnologie verwendet, um hybride Auslesesamen von Jatropha zu erzeugen, die bedeutende Ertrag-Verbesserungen über die ersten Generationsvarianten zeigen. SG Biofuels behauptet auch, dass zusätzliche Vorteile aus solchen Beanspruchungen, einschließlich der verbesserten Blüte synchronicity, des höheren Widerstands gegen die Pest und Krankheit entstanden sind, und kalte Wettertoleranz vergrößert haben.

Plant Research International, eine Abteilung der Wageningen Universität und des Forschungszentrums in den Niederlanden, unterstützt andauerndes Jatropha Evaluation Project (JEP), das die Durchführbarkeit der in großem Umfang Kultivierung von Jatropha durch Feld- und Laborexperimente untersucht.

Center for Sustainable Energy Farming (CfSEF) ist eine mit Sitz in los Angeles gemeinnützige Forschungsorganisation, die der Forschung von Jatropha in den Gebieten der Pflanzenwissenschaft, der Agrarwissenschaft und des Gartenbaus gewidmet ist. Die erfolgreiche Erforschung dieser Disziplinen wird geplant, um Farm-Produktionserträge von Jatropha um 200-300 % in den nächsten zehn Jahren zu vergrößern.

Fungi

Eine Gruppe an der russischen Akademie von Wissenschaften in Moskau hat eine Zeitung im September 2008 veröffentlicht, feststellend, dass sie große Beträge von lipids von einzeln-zelligen Fungi isoliert und ihn in Bio-Treibstöffe auf eine wirtschaftlich effiziente Weise verwandelt hatten. Mehr Forschung über diese Pilzart; japanische Quitte von Cunninghamella und andere, werden wahrscheinlich in der nahen Zukunft erscheinen.

Die neue Entdeckung einer Variante des Fungus Gliocladium roseum weist zur Produktion des so genannten Myco-Diesel von Zellulose hin. Dieser Organismus wurde kürzlich in den Regenwäldern der nördlichen Patagonien entdeckt und hat die einzigartige Fähigkeit zu sich umwandelnder Zellulose in mittlere im Diesel normalerweise gefundene Länge-Kohlenwasserstoffe.

Treibhausgas-Emissionen

Gemäß Großbritanniens Nationalem Nichtnahrungsmittelgetreide-Zentrum sind Gesamtnettoersparnisse davon, erste Generation biodiesel als eine Transportkraftstoffreihe von 25-82 % (je nachdem der feedstock verwendet) im Vergleich zum Diesel zu verwenden, auf grobes Öl zurückzuführen gewesen. Hofdichter von Nobel Paul Crutzen findet jedoch, dass die Emissionen von Stickoxyd wegen Nitrat-Düngemittel, und Tipps das solches Gleichgewicht ernstlich unterschätzt werden, dass die meisten Bio-Treibstöffe mehr Treibhausgase erzeugen als die Fossilen Brennstoffe, die sie ersetzen. Das Produzieren lignocellulosic Bio-Treibstöffe bietet potenziell größere Treibhausgas-Emissionsersparnisse an als diejenigen, die durch die ersten Generationsbio-Treibstöffe erhalten sind. Bio-Treibstöffe von Lignocellulosic werden durch den Erdölindustrie-Körper vorausgesagt, den, wie man fand, CONCAWE http://www.concawe.be/, um Treibhausgas-Emissionen um ungefähr 90 % im Vergleich zu Fossil-Erdöl in den ersten Kontrastgenerationsbio-Treibstöffen zu reduzieren, Ersparnissen von 20-70% angeboten

haben

Einige Wissenschaftler haben Sorgen über die Landgebrauch-Änderung als Antwort auf die größere Nachfrage nach Getreide ausgedrückt, um für den Bio-Treibstoff und die nachfolgenden Kohlenstoff-Emissionen zu verwenden. Wie man geschätzt hat, ist die Rückzahlungsperiode, d. h. die Zeit es wird Bio-Treibstöffe bringen, um die Kohlenstoff-Schuld zurückzuerstatten, die sie wegen der Landgebrauch-Änderung erwerben, zwischen 100-1000 Jahren abhängig vom spezifischen Beispiel und der Position der Landgebrauch-Änderung gewesen. Jedoch nein - bis können mit Deckel-Getreide-Methoden verbundene Methoden die Rückzahlungsperiode auf 3 Jahre für die Weide-Konvertierung und 14 Jahre für die Waldkonvertierung reduzieren. Bio-Treibstöffe, die von der überflüssigen Biomasse oder von der auf aufgegebenen landwirtschaftlichen Ländern angebauten Biomasse gemacht sind, übernehmen wenig zu keiner Kohlenstoff-Schuld.

Siehe auch

  • Flugbio-Treibstoff
  • BioEthanol für den nachhaltigen Transport
  • Bio-Treibstoff-Zentrum North Carolinas
  • Biofuelwatch
  • Kraftwerk von Biogas
  • Bioheat, ein Bio-Treibstoff ist mit der Heizung von Öl verschmolzen.
  • Biomasse-Briketts
  • Vinylalkohol von Cellulosic
  • Saubere Städte (amerikanisches HIRSCHKUH-Programm, um den Gebrauch aller alternativen Brennstoffe, einschließlich der prominenten Bio-Treibstöffe biodiesel und des Vinylalkohols zu vergrößern)
,
  • Biomasse zu flüssigem Lebensöl
  • Äther von Dimethyl
  • Energieforstwirtschaft
  • Ökologische sanitäre Einrichtungen
  • Energieinhalt des Bio-Treibstoffs
  • Umweltauswirkung der Luftfahrt
  • Grünes Rohöl
  • IRENA
  • Lebenszyklus-Bewertung
  • Liste von Bio-Treibstoff-Gesellschaften und Forschern
  • Liste von erscheinenden Technologien
  • Liste der Pflanzenöl-Abteilung auf Ölen verwendet als biodiesel
  • Wirtschaft des niedrigen Kohlenstoff
  • Nachhaltiger Transport
  • Der Tisch des Bio-Treibstoff-Getreides gibt nach
  • Pflanzenöl-Wirtschaft

Weiterführende Literatur

Links

sind

Brecqhou / Wasserstofffahrzeug
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