Biokütused Võivad Vähendada Kasvuhoonegaaside Heidet 96%

2023 Autor: Isabella Ferguson | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-08-03 14:09

Sisepõlemismootoritel pole oma olemuslikult viga. Probleem on selles, et kütused, mida me nende käitamiseks kasutame, eraldavad igal aastal miljardeid tonne kasvuhoonegaase, mis põhjustavad Maa kuumaks muutumist. Bensiini või diislikütuse põletamisel tekkivad kõrvalsaadused moodustavad EPA andmetel peaaegu kolmandiku kogu USA kasvuhoonegaaside heitkogusest.

On tõsi, et sisepõlemismootorid on vähem tõhusad kui elektrimootorid. Täiuslikus maailmas võtaksime miljardid neist tänapäeval maailmas kasutusele ja asendaksime päikesevalguse või tuule- või ookeanilainete jõul töötavate mootoritega. Ja millalgi me seda teeme, kuid selle elluviimiseks kulub mitu põlvkonda. Mida me vahepeal teeme?

Biokütuste läbimurre

Etanoolist saadava üheastmelise biokütuse maksumus. Pildikrediit: PNAS

Rahvusliku Teaduste Akadeemia avaldatud uus aruanne põhineb Argonne'i riikliku labori, riikliku taastuvenergia laboratooriumi ja Oak Ridge'i riikliku labori ühisel uurimisprojektil. See pakub kulutõhusat viisi biokütuste valmistamiseks, mida saab vahetult asendada bensiini, diislikütuse või reaktiivkütusega, mootorite väheste muudatustega. Sõltuvalt nende biokütuste allikast väheneks kasvuhoonegaaside heide 40% -lt kuni 96% -ni.

Mõelge vaid hetkeks, mida võib tähendada heitgaaside vähendamine 96% võrra. Maailm on rajal, mis näeb fossiilkütuseid lõpuks asendama taastuvenergia. Kuid ülemineku lõpuleviimiseks ei pruugi olla piisavalt aega enne enamiku Maa elusolendite eksistentsiaalset kriisi.

Mis siis, kui me ootame taastuvate energiaallikate normiks saamist, kõrvaldaksime suurema osa väljalasketoru heitkogustest? Ainsad inimesed, kes võiksid selle vastu olla, on fossiilkütuseid tootvad ettevõtted, kuid miks peaks neil lubama jätkata keskkonna mürgitamist, et nende aktsiahinnad ei langeks? Mis oleks, kui selle asemel, et kulutada triljoneid dollareid süsiniku sidumisele või geotehnoloogiale, põletaksime selle asemel lihtsalt midagi muud?

Üheastmeline protsess

Me teame, et saame taimedest valmistada etanooli. Kuid selle muutmine süsivesinikkütuseks, mida tavalised sisepõlemismootorid saavad kasutada, on keeruline, kolmeastmeline protsess, mis lisab märkimisväärselt kütuse maksumust. Kasutades uusimaid edusamme katalüüsi ja protsessi arendamise alal, on teadlased loonud konversiooniprotsessi, mis ühendab kõik kolm etappi ja alandab oluliselt kulusid.

Üheastmeline protsess on tuntud kui konsolideeritud alkoholi dehüdratsioon ja oligomerisatsioon ehk CADO. Kuid mida see heitkoguste jaoks tähendab? Selle teadmiseks pöördusid teadlased Argonne riikliku labori teadlaste poole. Nad on loonud GREET-is tuntud arvutianalüüsi tööriista, mis tähistab kasvuhoonegaase, reguleeritud heitkoguseid ja energiakasutust transpordis.

Programm simuleerib erinevate sõidukite ja kütusesüsteemide energiatarbimist ja keskkonnaväljundeid ning kogu maailma teadlased on seda kasutanud 40 000 korda. See suudab analüüsida mitut sõiduki- ja / või kütusesüsteemi, võttes arvesse toorme kaevandamise või kaevandamise kohta nende kõrvaldamise või eraldamise ajal. See on kaevuratta analüüs, mis arvutab kogu energiakasutuse ja heitetasemed.

"GREET on üks ainsatest tööriistadest, mis annab täieliku ülevaate kogu sõiduki ja kütusesüsteemi energia- ja keskkonnamõjudest," ütles Argonne'i GREET-i meeskonna juht Michael Wang ja üks kaasautoritest. uuringu autorid.

Elutsükli kasvuhoonegaaside analüüs

Argonne'i teadlased kasutasid GREET-i, et arvutada erinevatest toorainetest ja muundamismeetoditest valmistatud süsivesinikkütustest tulenevate kasvuhoonegaaside heitkogused elutsükli jooksul. Osa analüüsitud toorainest olid mais ja suhkruroog, samuti suhkruroo põhk ja maisihautis. Erinevus seisneb selles, et esimese rühma kasutamine võtab toidu inimeste ja loomade suust välja, samas kui teise rühma esemeid peetakse sageli jäätmeteks, mis tuleb visata.

"Etanooli valmistamiseks kasutatud lähteaine ja selle muundamiseks kasutatavate radade variatsioonid annavad kasvuhoonegaaside heitkoguste erineva taseme," ütles Argonne energiasüsteemide analüütik Pahola Thathiana Benavides, teine kaasautor. Analüüs näitas, et CADO muundamisprotsessi abil valmistatud süsivesinike segud vähendasid kasvuhoonegaaside heitkoguseid vahemikus 40–96%, sõltuvalt lähteainest ja muundamisrajast. Kasvuhoonegaaside heitkogused vähenesid maisiteravilja puhul 40%, suhkruroogimahlaga 70% ja tselluloosse biomassi, näiteks suhkruroo õlgede ja maisihelveste korral 70–96%.

Cuanto Cuesta?

Niisiis, kui palju see kõik maksaks? Ülaltoodud graafik näitab kulusid täna laboris. Teadlased ennustavad, et 2 aasta jooksul oleks kommertsmastaabis maksumus väiksem kui 2,00 dollarit gigadžauli kohta. Fortis BC andmetel võrdub gigadžaul 26 liitri bensiini või 277 kilovatt-tunniga elektriga, mis tähendab, et protsessi maksumus on umbes 30 senti gallonist.

See ei sisalda etanooli maksumust, mis Biofuels Digesti andmetel on umbes 1,22 dollarit galloni kohta. Enamik etanooli USA-s pärineb maisist, mis on peamine toiduaine. Pole raske ette kujutada, et vähem väärtuslikest lähteainetest nagu suhkruroo õlgedest või maisimaitsest pärit etanool maksaks vähem. Seega peaks seda protsessi kasutavate biokütuste kogukulu olema umbes 1,50 dollarit galloni kohta. Topelt, et lisada transport ja ladustamine ning pumba hind peaks olema umbes 3,00 dollarit galloni kohta.

Kas inimesed oleksid nõus maksma 3 taala galloni kütuse eest, mis ei vaja olemasoleva sõiduki muutmist, kuid vähendab heitgaase kuni 96%? Tahaksid nii arvata. Mõni küsib, et etanooli kütusekulu on väiksem kui bensiinil. OKEI. Kui see on mure, siis oletame, et etanooli tegelik hind versus bensiin on 4,00 dollarit galloni kohta.

Kas maksaksite pigem dollari rohkem galloni eest või pigem sureksite oma lapselapsed enneaegsesse surma ülekuumenenud planeedil, mis triivib miljoneid aastaid elutult läbi kosmose, enne kui ta ennast taastab? See peaks olema lihtne küsimus, millele vastata, kuid tänapäeva maailmas, kus kõiki köidavad asjad, mis ei tähenda pikas perspektiivis lumes pisshole, ei pruugi vastus olla nii selge.

Põnev tulevik

"Jätkusuutlikuma arengu suunas liikumiseks vajame vähem kütuseid tekitavaid kütuseid, mis on majanduslikult teostatavad," ütles Benavides. "See töö on põnev näitaja, et sellise tuleviku loomine on võimalik."

Põnev võib olla liiga leebe sõna. See uuring võib olla just see, mida maailm vajab kasvuhoonegaaside heitkoguste lähitulevikus dramaatiliseks vähendamiseks. Uusi torujuhtmeid, mahuteid ega pumpasid pole vaja. Olemasolevate mootorite kallid ümberehitused puuduvad. Tankimine võtab täpselt sama aja kui bensiini või diislikütuse paak.

Kuidas reageerivad inimesed ja valitsused sellele uudisele, mis võib muuta triljonite dollarite väärtuses kaevandamis- ja rafineerimisseadmeid üleöö väärtusetuks rämpsu ja energiaettevõtete väärtuse kahandamiseks? Me saame sellest teada varsti. Kui kuulete sellest peagi tavaajakirjanduses, on see üks asi. Kui te seda ei tee, tähendab see, et lahendus on käes ja fossiilkütuste ettevõtted on olnud hõivatud selle uudise matmisega hirmu, ebakindluse ja kahtluste mäe alla. Ja poliitikute ostmine, et neil ettevõtetel oleks kastmega rong käimas.

Mitte iga labori avastus ei anna muidugi äriliselt otstarbekaid lahendusi. Kas see uuring jõuab kunagi kaubanduse peavoolu, ei oska keegi ennustada. Kuid võrreldes aja ja energiaga, mis kulub atmosfääri geotehnoloogiliseks kujundamiseks või atmosfääri süsinikdioksiidi kogumiseks ja matmiseks sügavale ookeanide alla - mis mõlemad maksavad triljoneid dollareid - näib investeerimine CADO protsessi edasisse uurimisse nagu no-brainer.