A bus fueled by biodiesel
Nhiên liệu sinh học là một loại nhiên liệu được hình thành thông qua các quá trình sinh học hiện đại, như nông nghiệp và bể tự hoại, thay vì nhiên liệu được tạo ra bởi quá trình địa chất hình thành nên những nhiên liệu hóa thạch, chẳng hạn như than đá và dầu mỏ, từ những vật chất sinh học thời tiền sử.
Nhiên liệu sinh học hoàn toàn có thể được lấy trực tiếp từ thực vật hoặc gián tiếp từ chất thải nông nghiệp, thương mại, chất thải hộ mái ấm gia đình hoặc công nghiệp. [ 1 ]
Nhiên liệu sinh học tái tạo thường liên quan đồng thời cố định cacbon, chẳng hạn như những chất xảy ra trong thực vật hoặc vi tảo thông qua quá trình quang hợp. Các nhiên liệu sinh học tái tạo khác được thực hiện thông qua việc sử dụng hoặc chuyển đổi sinh khối (liên quan đến các sinh vật sống, thường đề cập đến thực vật hoặc các nguyên liệu có nguồn gốc từ thực vật). Sinh khối này có thể được chuyển đổi thành các chất có chứa năng lượng thuận tiện theo ba cách khác nhau: chuyển đổi nhiệt, chuyển đổi hóa học và chuyển hóa sinh hóa. Việc chuyển đổi sinh khối này có thể dẫn đến việc hình thành nhiên liệu ở dạng rắn, lỏng hoặc khí. Sinh khối mới này cũng có thể được sử dụng trực tiếp cho nhiên liệu sinh học.
nhiên liệu etanol là một loại rượu được làm bằng quy trình lên men, đa phần là từ carbohydrates được sản xuất trong đường hoặc tinh bột các loại cây xanh như ngô, mía, or cao lương. Cellulose, có nguồn gốc từ các nguồn phi thực phẩm, như cây và cỏ, cũng đang được tăng trưởng như là nguyên vật liệu cho việc sản xuất ethanol. Ethanol hoàn toàn có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho các loại phương tiện đi lại ở dạng nguyên chất, nhưng nó thường được sử dụng như là chất phụ gia cho xăng để tăng chỉ số octan và cải tổ lượng khí thải xe. Nhiên liệu etanol sinh học được sử dụng thoáng rộng ở Hoa Kỳ và Brazil .diesel sinh học hoàn toàn có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho các loại phương tiện đi lại ở dạng nguyên chất của nó, nhưng nó thường được sử dụng làm phụ gia diesel thêm vào để giảm mức hạt phân tán, carbon monoxit và hydrocarbon từ các loại xe chạy bằng diesel. Dầu diesel sinh học được sản xuất từ dầu hoặc chất béo qua sử dụng transesterification và là nhiên liệu sinh học thông dụng nhất ở châu Âu .Năm 2010, sản lượng nhiên liệu sinh học trên toàn quốc tế đạt 105 tỷ lít ( 28 tỷ gallon Mỹ ), tăng 17 % so với năm 2009, [ 2 ] và nhiên liệu sinh học phân phối 2,7 % nhiên liệu cho vận tải đường bộ đường đi bộ của quốc tế. Sản lượng nhiên liệu ethanol trên toàn thế giới đạt 86 tỷ lít ( 23 tỷ gallon Mỹ ) trong năm 2010, với Hòa Kỳ và Brazil là những nước sản xuất đứng số 1 quốc tế, cùng nhau chiếm khoảng chừng 90 % sản lượng toàn thế giới. Nhà sản xuất diesel sinh học lớn nhất quốc tế là Liên minh Châu Âu, chiếm khoảng chừng 53 % tổng sản lượng diesel sinh học trọng năm 2010. [ 2 ] As of 2011, mandates for blending biofuels exist in 31 countries at the national level and in 29 states or provinces. [ 3 ] The International Energy Agency has a goal for biofuels to meet more than a quarter of world demand for transportation fuels by 2050 to reduce dependence on petroleum and coal. [ 4 ] The production of biofuels also led into a flourishing automotive industry, where by 2010, 79 % of all cars produced in Brazil were made with a hybrid fuel system of bioethanol and gasoline. [ 5 ]Có khá nhiều yếu tố về xã hội, kinh tế tài chính, môi trường tự nhiên và công nghệ tiên tiến tương quan đến việc sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học, những yếu tố trên đã được tranh luận trong các tạp chí khoa học và truyền thông online thông dụng .
Các thế hệ[sửa|sửa mã nguồn]
Thế hệ tiên phong của nguồn năng lượng sinh học[sửa|sửa mã nguồn]
” Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ nhất ” hoặc nhiên liệu sinh học thường thì là nhiên liệu sinh học được làm từ cây lương thực trồng trên đất canh tác. Với thế hệ sản xuất nhiên liệu sinh học này, cây lương thực được trồng với mục tiêu sản xuất nhiên liệu, và không được sử dụng với bất kỳ mục đích nào khác. Đường, tinh bột hoặc dầu thực vật thu được từ các loại cây xanh được quy đổi thành dầu diesel sinh học hoặc ethanol, sử dụng quy trình este hóa hoặc lên men bằng nấm men. [ 6 ]
Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai[sửa|sửa mã nguồn]
Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai là nhiên liệu được sản xuất từ nhiều loại sinh khối. Sinh khối là một thuật ngữ rộng có nghĩa là bất kể nguồn cacbon hữu cơ nào được tạo mới nhanh gọn như một phần của quy trình cacbon. Sinh khối có nguồn gốc từ nguyên vật liệu thực vật, nhưng cũng hoàn toàn có thể gồm có vật tư động vật hoang dã .Trong khi các nhiên liệu sinh học thế hệ đầu được tạo ra từ [ cây ] và dầu thực vật được tìm thấy trong các loại cây xanh, nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai được làm từ sinh khối licno xenluloza hoặc cây gỗ, dư lượng nông nghiệp hoặc chất thải thực vật ( từ cây lương thực nhưng họ đã hoàn thành xong mục tiêu về thực phẩm của họ ) .. [ 7 ] Nguyên liệu được sử dụng để tạo ra nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai tăng trưởng trên những vùng đất không hề sử dụng để trồng thực phẩm một cách hiệu suất cao và sự tăng trưởng của chúng không cần tiêu thụ nhiều nước hay phân bón. Các nguồn nguyên vật liệu gồm có cỏ, cây jatropha và các loại cây xanh khác, dầu thực vật thải, chất thải rắn đô thị và vv .. [ 8 ]Điều này có cả ưu điểm và điểm yếu kém. Ưu điểm là, không giống như các loại cây lương thực thường thì, không có đất canh tác nào được sử dụng chỉ để sản xuất nhiên liệu. Những bất lợi là không giống như với các loại cây lương thực thường thì, khá khó khăn vất vả để trích xuất nhiên liệu từ loại này. Ví dụ, một loạt các giải pháp điều trị vật lý và hóa học hoàn toàn có thể được nhu yếu để quy đổi sinh khối licno xenluloza thành nhiên liệu lỏng thích hợp cho giao thông vận tải vận tải đường bộ. [ 9 ] [ 10 ]
Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba[sửa|sửa mã nguồn]
Từ năm 1978 đến năm 1996, US NREL đã thử nghiệm sử dụng tảo làm nguồn nhiên liệu sinh học trong ” Chương trình loài thủy sinh “. [ 11 ] Một bài báo tự xuất bản của Michael Briggs, tại UNH Nhóm nhiên liệu sinh học, đã đưa ra các ước tính cho việc sửa chữa thay thế tổng thể các loại nhiên liệu mô tô bằng nhiên liệu sinh học trải qua cách sử dụng tảo tự nhiên với hàm lượng dầu lớn hơn 50 %, mà Briggs gợi ý hoàn toàn có thể được trồng trên các ao tảo tại các xí nghiệp sản xuất Xử lý nước thải. [ 12 ] Loại tảo giàu dầu này sau đó hoàn toàn có thể chiết xuất từ mạng lưới hệ thống và chế biến thành nhiên liệu sinh học, với phần còn lại được sấy khô và liên tục tái chế để tạo ra ethanol. Việc sản xuất tảo để thu hoạch dầu cho nhiên liệu sinh học vẫn chưa được thực thi trên quy mô thương mại, nhưng những điều tra và nghiên cứu khả thi đã được thực thi và cho thấy hoàn toàn có thể đạt trên sản lượng đã ước tính. Ngoài hiệu suất cao, nuôi trồng thủy sản-không giống như các loại nhiên liệu sinh học dựa trên trồng trọt – không bắt buộc phải giảm sản lượng lương thực, vì nó không yên cầu cả đất nông nghiệp và nước sạch Nhiều công ty đang theo đuổi các lò phản ứng sinh học tảo cho các mục tiêu khác nhau, gồm có cả việc lan rộng ra quy mô sản xuất nhiên liệu sinh học cho mục tiêu thương mại. Giáo sư Rodrigo E. Teixeira từ Đại học Alabama ở Huntsville đã chứng tỏ việc khai thác các chất béo sinh học từ tảo ướt bằng việc sử dụng phản ứng đơn thuần và mang tính kinh tế tài chính trong chất lỏng ion. [ 13 ] [ 14 ] Prof. Rodrigo E. Teixeira from the University of Alabama in Huntsville demonstrated the extraction of biofuels lipids from wet algae using a simple and economical reaction in ionic liquids. [ 15 ]
Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ tư[sửa|sửa mã nguồn]
Tương tự như nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba, nhiên liệu sinh học thế hệ thứ tư được tạo thành bằng cách sử dụng đất không canh tác được. Tuy nhiên, không giống như nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba, chúng không nhu yếu tiêu hủy sinh khối. Lớp nhiên liệu sinh học này gồm có electrofuels [ 6 ] and photobiological solar fuels. [ 16 ] Một số nhiên liệu này là carbon trung tính. Việc quy đổi dầu thô từ hạt giống cây xanh thành nhiên liệu có ích được gọi là Sự chuyển hóa .
Các loại nhiên liệu sinh học[sửa|sửa mã nguồn]
Các nhiên liệu sau đây hoàn toàn có thể được sản xuất bằng cách sử dụng quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học thế hệ thứ nhất, thứ hai, thứ ba hoặc thứ tư. Hầu hết chúng thậm chí còn hoàn toàn có thể được sản xuất bằng cách sử dụng hai hoặc ba quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học khác nhau. [ 17 ]
Sản xuất rượu sinh học, phổ cập nhất là ethanol, và ít thông dụng hơn là propanol và butanol, được tạo ra bởi ảnh hưởng tác động của [ [ vi sinh vật ] ] và enzyme trải qua quy trình lên men của đường hoặc tinh bột ( dễ nhất ), hoặc cellulose ( khó hơn ). Biobutanol ( còn gọi là biogasoline ) thường được cho là phân phối sửa chữa thay thế trực tiếp cho xăng, vì nó hoàn toàn có thể được sử dụng trực tiếp trong động cơ xăng .
nhiên liệu Ethanol là nhiên liệu sinh học phổ cập nhất trên toàn quốc tế, đặc biệt quan trọng là nguồn năng lượng ethanol ở Brazil. Nhiên liệu cồn được sản xuất bằng cách lên men đường có nguồn gốc từ lúa mì, Ngô bắp, củ cải đường, mía, mật đường và bất kể đường hoặc tinh bột nào từ đó hoàn toàn có thể tạo ra đồ uống có cồn như rượu whiskey, ( ví dụ điển hình như khoai tây và trái cây, vv ). Các chiêu thức sản xuất ethanol thường được sử dụng là tiêu hóa enzyme ( để giải phóng đường từ tinh bột đã được tàng trữ ), lên men đường, chưng cất và sấy khô. Quá trình chưng cất yên cầu một lượng lớn nguồn năng lượng nhiệt đáng kể ở đầu vào ( nhiều lúc nhiên liệu tự nhiên nguồn năng lượng hóa thạch không vững chắc, ngược lại sinh khối xenlulô như bã mía, chất thải còn sót lại sau khi ép mía được chiết xuất nước ép, là nhiên liệu thông dụng nhất ở Brazil, trong khi bột viên, dăm gỗ và nhiệt thải cũng thông dụng hơn ở châu Âu ) ) Nhà máy sản xuất ethanol bằng nhiên liệu hơi nước [ 18 ] – nơi nhiệt thải từ các nhà máy sản xuất cũng được sử dụng trong mạng lưới làm nóng .
Ethanol có thể được sử dụng trong động cơ xăng như là một sự thay thế xăng; nó có thể được trộn với xăng với bất kỳ tỷ lệ phần trăm nào. Hầu hết các động cơ xăng xe hiện tại có thể chạy vớihỗn hợp nhiên liệu lên đến 15% ethanol sinh học với xăng dầu. Ethanol có mật độ năng lượng nhỏ hơn so với xăng; điều này có nghĩa là phải mất nhiều nhiên liệu hơn (dung tích và khối lượng) để tạo ra cùng một lượng động năng. Một lợi thế của ethanol (CH
3CH
2OH) là nó có chỉ số octane cao hơn so với xăng không có ethanol hiện có ở các trạm xăng trên đường, cho phép tăng tỷ lệ nén của động cơ để tăng hiệu suất nhiệt. Ở các địa điểm có độ cao (không khí loãng), một số tiểu bang chỉ định một hỗn hợp xăng và ethanol vào mùa đông oxy hóa để giảm lượng khí thải gây ô nhiễm không khí.
Ethanol cũng được sử dụng để đốt các lò sưởi ethanol sinh học. Vì nó không nhu yếu phải có ống khói, lò sưởi ethanol sinh học [ 19 ] là cực kỳ có ích cho những ngôi nhà và căn hộ chung cư cao cấp mới xây mà không có ống khói. Nhược điểm so với các lò sưởi này là đầu ra nhiệt của chúng hơi nhỏ hơn nhiệt điện hoặc khí cháy, và các giải pháp phòng ngừa phải được thực thi để tránh ngộ độc carbon monoxide .Ngô-thành-ethanol và các thực phẩm dự trữ khác đã dẫn đến sự tăng trưởng của ethanol từ rơm rạ. Theo một chương trình điều tra và nghiên cứu chung được thực thi trải qua Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, [ 20 ] the fossil energy ratios ( FER ) for cellulosic ethanol, corn ethanol, and gasoline are 10.3, 1.36, and 0.81, respectively. [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]Ethanol có hàm lượng nguồn năng lượng thấp hơn một phần ba so với xăng trên cùng một đơn vị chức năng thể tích. Điều này một phần bị mất công dụng bởi hiệu suất tốt hơn khi sử dụng ethanol ( trong một thử nghiệm dài hạn hơn 2,1 triệu km, dự án Bất Động Sản BEST đã tìm thấy xe FFV tiết kiệm chi phí nguồn năng lượng hơn 1 – 26 % so với xe xăng, nhưng mức tiêu thụ thể tích tăng lên khoảng chừng 30 %, vì thế cần phải có nhiều trạm tiếp nhiên liệu hơn ) .
Với trợ cấp hiện tại, nhiên liệu ethanol rẻ hơn một chút cho mỗi khoảng cách di chuyển tại Hoa Kỳ.[cần dẫn nguồn]
Dầu diesel sinh học[sửa|sửa mã nguồn]
Biodiesel là nhiên liệu sinh học phổ cập nhất ở châu Âu. Nó được sản xuất từ dầu hoặc chất béo đã qua sử dụng Sự chuyển hóa và là một chất lỏng tương tự như trong chế phẩm để tạo thành như khoáng thạch diesel. Về mặt hóa học, nó gồm có hầu hết là các axit béo metyl ( hoặc etyl ) este ( FAME ). Nguyên liệu cho dầu diesel sinh học gồm có mỡ động vật hoang dã, dầu thực vật, đậu nành, hạt cải dầu, Mè, mahua, mù tạt, lanh, hướng dương, dầu cọ, gai, pennycress field, ‘ Pongamia pinnata ‘ ‘ và rong. Dầu diesel sinh học nguyên chất ( B100, còn được gọi là dầu diesel sinh học dạng ” tối giản ” ) hiện đang giảm lượng khí thải tới 60 % so với diesel thế hệ thứ hai B100. [ 24 ]
Targray bộ phận nhiên liệu sinh học luân chuyển dầu diesel .Dầu diesel sinh học hoàn toàn có thể được sử dụng trong bất kể động cơ diesel khi trộn với bất kể dầu diesel dạng khoáng. Ở một số ít vương quốc, đơn vị sản xuất bảo toàn động cơ diesel của họ để sử dụng B100, mặc dầu Volkswagen của Đức, nhu yếu người lái xe kiểm tra qua điện thoại thông minh với bộ phận dịch vụ thiên nhiên và môi trường của VW trước khi chuyển sang B100 – – ( Xem < a class = " new " href = " / w / index.php ? title = D % E1 % BA % A7u_diesel_sinh_h % E1 % BB % 8D c và action = edit và redlink = 1 " title = " Dầu diesel sinh học ( trang không sống sót ) " sử dụng dầu diesel sinh học
) ->. B100 có thể trở nên nhớt ở nhiệt độ thấp hơn, tùy thuộc vào nguyên liệu được sử dụng. Trong hầu hết các trường hợp, dầu diesel sinh học tương thích với động cơ diesel từ năm 1994 trở đi, sử dụng ‘Viton’ (DuPont) cao su tổng hợp trong các hệ thống nhiên liệu cơ khí. Tuy nhiên, lưu ý rằng không có phương tiện nào được chứng nhận sử dụng dầu diesel sinh học nguyên chất trước năm 2014 vì không có giao thức kiểm soát khí do thải cho dầu diesel sinh học trước khoảng thời gian.
Các mạng lưới hệ thống ‘ rào chắn chung ‘ và ‘ bộ phun theo đơn vị chức năng được tinh chỉnh và điều khiển bằng điện tử từ cuối những năm 1990 trở đi chỉ hoàn toàn có thể sử dụng dầu diesel sinh học được trộn lẫn với nhiên liệu diesel thường thì. Những động cơ này có mạng lưới hệ thống phun nhiều quá trình và được phun nhiều lần và mạng lưới hệ thống này rất nhạy cảm với độ nhớt của nhiên liệu. Nhiều động cơ diesel thế hệ hiện tại được sản xuất để chúng hoàn toàn có thể chạy trên B100 mà không đổi khác động cơ, mặc dầu điều này nhờ vào vào nhiên liệu phong cách thiết kế .Từ khi dầu diesel sinh học là một [ dung môi ] hữu hiệu và làm sạch các chất cặn lắng bằng dầu khoáng, bộ lọc động cơ hoàn toàn có thể cần phải được thay thế sửa chữa tiếp tục hơn, vì nhiên liệu sinh học hòa tan các cặn lắng cũ trong bình nhiên liệu và đường ống. Nhiên liệu này cũng có hiệu suất cao làm sạch động cơ buồng đốt lớp carbon và lắng đọng, giúp duy trì hiệu suất cao động cơ. Ở nhiều nước châu Âu, hỗn hợp dầu diesel sinh học 5 % được sử dụng thoáng đãng và có sẵn tại hàng ngàn trạm xăng. [ 25 ] [ 26 ]. Dầu diesel sinh học cũng là một dạng nhiên liệu oxy hóa, có nghĩa là dạng nhiên lieu chứa thành phần giảm lượng carbon và tăng hàm lượng hàm lượng hydro và oxy cao hơn so với diesel hóa thạch. Điều này cải tổ đốt dầu diesel sinh học và giảm lượng phát thải hạt từ cacbon không cháy. Tuy nhiên, việc sử dụng dầu diesel sinh học nguyên chất hoàn toàn có thể làm tăng khí thải NO x-Sự tỏa ra [ 27 ]Dầu diesel sinh học cũng bảo đảm an toàn để giải quyết và xử lý và luân chuyển vì nó không ô nhiễm và hoàn toàn có thể phân hủy, và điểm bắt cháy cao khoảng chừng 300 và nbsp ; °F ( 148 và nbsp ; °C ) so với nhiên liệu diesel dầu mỏ, có điểm bắt cháy là 125 và nbsp ; °F ( 52 và nbsp ; °C ). [ 28 ]Tại Mỹ, hơn 80 % xe tải dung trong thương mại và xe buýt trong thành phố chạy bằng dầu diesel. Thị trường dầu diesel sinh học mới nổi của Mỹ được ước tính đã tăng 200 % từ năm 2004 đến năm 2005 .. ” By the end of 2006 biodiesel production was estimated to increase fourfold [ from 2004 ] to more than ” 1 tỷ galông Mỹ ( 3.800.000 m3 ). [ 29 ]
Tại Pháp, dầu diesel sinh học được kết hợp với tỷ lệ 8% trong nhiên liệu được sử dụng bởi tất cả các loại xe diesel của Pháp..[30] Avril Group produces under the brand Diester, a fifth of 11 million tons of biodiesel consumed annually by the European Union.[31] It is the leading European producer of biodiesel.[30]
Các loại nhiên liệu sinh học khác[sửa|sửa mã nguồn]
Methanol hiện được sản xuất từ khí tự nhiên, một loại nhiên liệu hóa thạch [ không hề tái tạo ]. Trong tương lai người ta kỳ vọng loại nhiên liệu này sẽ được sản xuất từ sinh khối như Methanol sinh học. Phương án này khả thi về mặt kỹ thuật, nhưng việc sản xuất hiện đang bị trì hoãn vì lo lắng năng lực kinh tế tài chính chưa được giải quyết và xử lý bởi Jacob S. Gibbs và Brinsley Coleberd. [ 32 ]. Nền sản xuất methanol là một sự sửa chữa thay thế cho nền sản xuất hydro, so với sản xuất hydro thời nay từ khí tự nhiên .
Butanol (C
4H
9OH) được hình thành bởi sự lên men ABE (acetone, butanol, ethanol) và các thay đổi thử nghiệm của quy trình cho thấy khả năng cao năng lượng thuần với butanol là sản phẩm lỏng duy nhất. Butanol sẽ tạo ra nhiều năng lượng hơn và được quả quyết rằng có thể bị đốt cháy “thẳng” trong các động cơ xăng hiện tại (nếu ko sửa đổi động cơ hoặc ô tô)),[33]. và ít bị ăn mòn và ít tan trong nước hơn ethanol, và có thể được phân phối thông qua cơ sở hạ tầng hiện có. DuPont và BP đang hợp tác để cùng phát triển butanol. Các chủng ‘Escherichia coli’ ‘cũng đã được chế tạo thành công để sản xuất butanol bằng cách thay đổi chuyển hóa amino acid..[34]
Dầu Diesel xanh[sửa|sửa mã nguồn]
Dầu diesel xanh được sản xuất trải qua các nguyên vật liệu dầu sinh học chứa hydrocracking, ví dụ điển hình như dầu thực vật và chất béo động vật hoang dã. [ 35 ] [ 36 ] Hydrocracking là giải pháp tinh chế sử dụng nhiệt độ và áp suất cao đồng thời có sự tương hỗ của chất xúc tác để phá vỡ các phân tử lớn hơn, ví dụ điển hình như các phân tử được tìm thấy trong dầu thực vật, thành các chuỗi hydrocarbon ngắn hơn được sử dụng trong động cơ diesel. [ 37 ] Nó cũng hoàn toàn có thể được gọi là dầu diesel tái tạo, dầu thực vật [ 37 ] hoặc diesel tái sinh có nguồn gốc từ hydro. [ 36 ] Dầu diesel màu xanh có các đặc thù hóa học giống như dầu diesel dựa trên dầu mỏ. [ 37 ] Nó không nhu yếu phải có động cơ, đường ống hoặc hạ tầng mới để phân phối và sử dụng, nhưng lại chưa được góp vốn đầu tư sản xuất với ngân sách cạnh tranh đối đầu với xăng dầu [ 36 ] Các phiên bản xăng khác cũng đang được tăng trưởng. [ 38 ] Dầu diesel xanh đang được tăng trưởng ở Louisiana và Nước Singapore bởi ConocoPhillips, Neste Oil, Valero, nhiên liệu động và Honeywell UOP [ 36 ] [ 39 ] cũng như Preem ở Gothenburg, Thụy Điển, tạo ra cái được gọi là cuộc cách mạng dầu diesel. [ 40 ]
Xăng sinh học[sửa|sửa mã nguồn]
Năm 2013, các nhà nghiên cứu Anh đã phát triển một dòng biến đổi gen E. coli , có thể biến đổi glucose thành xăng sinh học mà không cần phải pha trộn.[41] Cuối năm 2013 UCLA các nhà nghiên cứu đã thiết kế một con đường trao đổi chất mới để vượt qua glycolysis và tăng tỷ lệ chuyển đổi đường thành nhiên liệu sinh học,[42] trong khi các nhà nghiên cứu KAIST phát triển một chủng có khả năng tạo ra các chuỗi ngắn, các axit béo tự do, các este béo và rượu béo thông qua các protein béo (acyl carrier protein (ACP)) đến axit béo với đường dẫn acyl-CoA béo in vivo .[43] Người ta tin rằng trong tương lai nó sẽ có thể “tinh chỉnh” các gen để làm cho xăng từ rơm hoặc phân động vật.
Dầu thực vật[sửa|sửa mã nguồn]
Filtered waste vegetable oil
[44]This truck is one of 15 based at Walmart’s Buckeye, Arizona distribution center that was converted to run on a biofuel made from reclaimed cooking grease produced during food preparation at Walmart stores .Ở trạng thái bắt đầu chưa bị biến hóa còn hoàn toàn có thể ăn được dầu thực vật thường không được sử dụng làm nhiên liệu, nhưng dầu có chất lượng thấp hơn đã được sử dụng cho mục tiêu này. Dầu thực vật đã qua sử dụng ngày càng được tận dụng để chế biến thành dầu diesel sinh học, hoặc ( hiếm khi ) được làm sạch bằng nước hoặc các loại hạt và sau đó được sử dụng làm nhiên liệu. Với 100 % diesel sinh học ( B100 ), để bảo vệ kim phun nhiên liệu phun dầu thực vật theo đúng mẫu để đốt cháy hiệu suất cao, nhiên liệu dầu thực vật phải được làm nóng để giảm độ nhớt thành dầu diesel, bằng cuộn dây điện hoặc bộ trao đổi nhiệt. Điều này thuận tiện hơn trong vùng khí hậu ấm cúng hoặc ôn đới. MAN B&W Diesel, Wärtsilä, và Deutz AG, cũng như một số ít công ty nhỏ hơn, ví dụ điển hình như Elsbett, phân phối động cơ thích hợp với dầu thực vật ở trạng thái khởi đầu, mà không cần sửa đổi sau khi thị trường .Dầu thực vật cũng hoàn toàn có thể được sử dụng trong nhiều động cơ diesel đời cũ hơn mà không sử dụng mạng lưới hệ thống phun diesel điện tử, như là Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp hoặc kim phun đơn vị chức năng. Do phong cách thiết kế của buồng đốt trong động cơ phun gián tiếp, đây là những động cơ tốt nhất để sử dụng với dầu thực vật. Hệ thống này được cho phép các phân tử dầu tương đối lớn có nhiều thời hạn hơn để đốt cháy. Một số động cơ cũ, đặc biệt quan trọng là Mercedes, được thử nghiệm bởi những người có đam mê mà không có bất kể quy đổi nào, một số ít ít các trình điều khiển và tinh chỉnh đã có những thành công xuất sắc nhất định trước đó với động cơ ” Pumpe Duse ” VW TDI và các loại động cơ tựa như khác với mạng lưới hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp. Một số công ty, ví dụ điển hình như Elsbett hoặc Wolf, đã tăng trưởng các bộ chuyển đổi chuyên nghiệp và setup thành công xuất sắc hàng trăm bộ trong số những thập kỷ qua .Dầu và chất béo hoàn toàn có thể được hydro hóa để cung ứng thay thế sửa chữa diesel. Sản phẩm thu được là một hydrocarbon mạch thẳng với số cetane cao, ít chất thơm và lưu huỳnh và không chứa oxy. Dầu hydro hóa hoàn toàn có thể được trộn với dầu diesel theo mọi tỷ suất. Chúng có nhiều ưu điểm hơn dầu diesel sinh học, gồm có hiệu suất tốt ở nhiệt độ thấp, không có yếu tố không thay đổi tàng trữ và không nhạy cảm với vi trùng tiến công. [ 45 ]
Ete Sinh Học[sửa|sửa mã nguồn]
Ete sinh học ( được gôi là nhiên liệu Ete hoặc Nhiên liệu oxy hóas ) có hiệu suất cao về kinh tế tài chính hợp chất hoạt động giải trí như chất tăng cường xếp hạng octane. ” Các chất sinh học được tạo ra bởi phản ứng của các phản ứng iso-olefin, ví dụ điển hình như iso-butylen, với ethanol sinh học. ” [ 46 ] Bioethers are created by wheat or sugar beet. [ 47 ] Chúng cũng tăng cường hiệu suất động cơ, đồng thời giảm đáng kể độ hao mòn động cơ và khí thải ô nhiễm. Mặc dù ete sinh học có năng lực thay thế sửa chữa ete từ xăng dầu ở Anh, rất có năng lực chúng sẽ trở thành một nhiên liệu do chính nó do tỷ lệ nguồn năng lượng thấp. [ 48 ] Greatly reducing the amount of ground-level ozone emissions, they contribute to air quality. [ 49 ] [ 50 ]
Khi nói đến nhiên liệu vận chuyển có sáu phụ gia ete: dimethyl ether (DME), dietyl ete (DEE), metyl teritiary-butyl ether (MTBE), etyl ter – butyl ether (ETBE), ter – amyl metyl ete (TAME), và ter – amyl etyl ether (TAEE).[51]
The European Fuel Oxygenates Association ( EFOA ) tín dụng thanh toán methyl Ttertiary-butyl ether ( MTBE ) và ethyl ter-butyl ether ( ETBE ) như thể các ete được sử dụng phổ cập nhất trong nhiên liệu để sửa chữa thay thế chì. Ete được trình làng ở châu Âu vào những năm 1970 để sửa chữa thay thế hợp chất ô nhiễm cao .. [ 52 ] Mặc dù người châu Âu vẫn sử dụng phụ gia sinh học ether, Mỹ không còn có một nhu yếu oxy hóa do đó ete sinh học không còn được sử dụng như thể phụ gia chính của nhiên liệu. [ 53 ]
Khí sinh học[sửa|sửa mã nguồn]
Pipes carrying biogasKhí sinh học là metan được tạo ra bởi quy trình kỵ khí yếm khí của vật tư hữu cơ bởi các vi trùng kị khí. [ 54 ] Nó hoàn toàn có thể được sản xuất hoặc có nguồn gốc từ vật tư của các chất thải phân hủy sinh học hoặc bằng cách sử dụng sinh khối được đưa vào bể mê-tan để bổ trợ hiệu suất khí. Các loại sản phẩm phụ rắn, tiêu hóa, hoàn toàn có thể được sử dụng làm nhiên liệu sinh học hoặc phân bón .Biogas hoàn toàn có thể được tịch thu từ mạng lưới hệ thống giải quyết và xử lý chất thải giải quyết và xử lý sinh học cơ học. Khí bãi rác, một dạng khí sinh học kém sạch hơn, được tạo ra trong các bãi chôn lấp trải qua quy trình tiêu hóa kỵ khí tự nhiên. Nếu nó thoát ra ngoài khí quyển, nó sẽ trở thành một loại khí nhà kính tiềm tàng .Nông dân hoàn toàn có thể sản xuất khí sinh học từ phân chuồng trong gia súc của họ bằng cách sử dụng các chất khử khí kỵ khí. [ 55 ]
Khí tổng hợp[sửa|sửa mã nguồn]
Khí tổng hợp, là một hỗn hợp của carbon monoxit, hydro và các hydrocarbon khác, được tạo ra bởi quy trình cháy một phần sinh khối, đó là đốt cháy với một lượng oxy không đủ để quy đổi sinh khối trọn vẹn thành carbon dioxide và nước. [ 45 ] Trước khi đốt một phần, sinh khối khô và nhiều lúc nhiệt phân. Hỗn hợp khí thu được, khí tổng hợp, hiệu suất cao hơn đốt trực tiếp nhiên liệu sinh học khởi đầu ; nhiều nguồn năng lượng chứa trong nhiên liệu được chiết xuất. Khí tổng hợp hoàn toàn có thể được đốt trực tiếp trong động cơ đốt trong, tuabin hoặc pin nhiên liệu nhiệt độ cao. [ 56 ] The wood gas generator, một lò phản ứng khí hóa bằng gỗ, hoàn toàn có thể được liên kết với một động cơ đốt trong. Khí tổng hợp hoàn toàn có thể được sử dụng để sản xuất methanol, DME và hydro, hoặc được quy đổi qua quá trình Fischer-Tropsch để sản xuất nhiên liệu thay thế sửa chữa diesel hoặc hỗn hợp rượu hoàn toàn có thể được trộn lẫn thành xăng. Khí hóa thường dựa trên nhiệt độ lớn hơn 700 °C. Khí hóa thấp hơn là lí tưởng khi đồng sản xuất than sinh học, nhưng tác dụng trong khí tổng hợp bị ô nhiễm với tar .
Nhiên liệu sinh khối rắn[sửa|sửa mã nguồn]
Ví dụ gồm có gỗ, mùn cưa, cỏ trang trí, rác hoạt động và sinh hoạt, than củi, rác thải nông nghiệp, không phải thực phẩm cây cối lấy nguồn năng lượng, và phân súc vật khô .Khi sinh khối rắn đã ở dạng thích hợp như củi, nó hoàn toàn có thể đốt cháy trực tiếp trong nhà bếp hoặc lò để phân phối nhiệt hoặc tăng hơi. Khi sinh khối rắn ở dạng chưa tương thích ( như mùn cưa, dăm gỗ, cỏ, gỗ thải đô thị, dư lượng nông nghiệp ), quy trình nổi bật là làm tăng tỷ lệ sinh khối. Quá trình này gồm có nghiền sinh khối thô thành size hạt thích hợp ( được gọi là hogfuel ), tùy thuộc vào loại đầm lầy, hoàn toàn có thể từ Bản mẫu : Chuyển đổi, sau đó được cô đặc thành một loại sản phẩm nhiên liệu. Các quy trình tiến độ hiện tại tạo ra viên gỗ, hình khối, hoặc bóng băng Quá trình pellet là thông dụng nhất ở châu Âu, và thường là một mẫu sản phẩm gỗ nguyên chất. Quá trình thành hạt là quy trình phổ cập nhất ở châu Âu, và thường là một loại sản phẩm gỗ nguyên chất. Các loại khác có tỷ lệ có size lớn hơn so với một viên và thích hợp với một loạt các nguyên vật liệu nguồn vào. Nhiên liệu được ngày càng tăng hiệu suất cao thuận tiện hơn để luân chuyển và đưa vào mạng lưới hệ thống tạo nhiệt, ví dụ điển hình như nồi hơi .Mùn cưa, vỏ cây và khoai tây chiên đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ cho nhiên liệu trong tiến trình công nghiệp ; ví dụ gồm có ngành công nghiệp giấy và bột giấy và ngành công nghiệp mía đường. Nồi hơi trong khoanh vùng phạm vi của 500.000 và nbsp ; lb / giờ hơi nước, và lớn hơn, đang hoạt động giải trí liên tục, sử dụng lò đốt, máy rải rác, đốt treo và đốt cháy chất lỏng. Các tiện ích tạo ra nguồn năng lượng, thường trong khoanh vùng phạm vi từ 5 đến 50 MW, sử dụng nhiên liệu có sẵn tại địa phương. Các ngành công nghiệp khác cũng đã lắp ráp nồi hơi đốt nhiên liệu bằng gỗ và máy sấy ở những khu vực có nhiên liệu ngân sách thấp. [ 57 ]One of the advantages of solid biomass fuel is that it is often a byproduct, residue or waste-product of other processes, such as farming, animal husbandry and forestry. [ 58 ] Về kim chỉ nan, điều này có nghĩa là sản xuất nhiên liệu và thực phẩm không cạnh tranh đối đầu về tài nguyên, mặc dầu điều này không phải luôn luôn như vậy. [ 58 ]Một yếu tố với việc đốt cháy nhiên liệu sinh khối rắn là nhiên liệu này tỏa ra một lượng đáng kể chất gây ô nhiễm, ví dụ điển hình như hạt và polycyclic aromatic hydrocarbon. Ngay cả nồi hơi viên tân tiến cũng tạo ra nhiều chất gây ô nhiễm hơn so với lò hơi đốt dầu hoặc khí tự nhiên. Viên nén làm từ dư lượng nông nghiệp thường tồi tệ hơn các viên gỗ, tạo ra lượng khí thải lớn hơn nhiều dioxin và chlorophenol. [ 59 ]Một nhiên liệu có nguồn gốc là than sinh học, được sản xuất từ sinh khối nhiệt phân. Than sinh học làm từ chất thải nông nghiệp hoàn toàn có thể sửa chữa thay thế cho than củi. Do lượng gỗ dự trữ trở nên khan hiếm, giải pháp này đang hiệu suất cao hơn. Ở miền đông Cộng hòa Dân chủ Congo, ví dụ than bánh sinh khối đang được bán trên thị trường như thể một sửa chữa thay thế cho than để bảo vệ Vườn vương quốc Virunga từ phá rừng link với than sản xuất. [ 60 ]
Bio Diesel Powered Fast Attack Craft Of Indian Navy patrolling during IFR năm nay. The green bands on the vessels are indicative of the fact that the vessels are powered by bio-diesel
Có các tổ chức quốc tế như IEA Bioenergy,[61] đã được thành lập vào năm 1978 bởi OECD Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), với mục tiêu cải thiện hợp tác và trao đổi thông tin giữa các quốc gia có chương trình quốc gia về nghiên cứu, phát triển và triển khai năng lượng sinh học. Diễn đàn nhiên liệu sinh học quốc tế Liên Hợp Quốc được thành lập bởi Brazil, Trung Quốc, Ấn Độ, Pakistan, Nam Phi, Hoa Kỳ Hoa và Ủy ban châu Âu.[62] Các nhà lãnh đạo thế giới về phát triển và sử dụng nhiên liệu sinh học là Brazil, Hoa Kỳ, Pháp, Thụy Điển và Đức. Nga cũng có 22% diện tích rừng trên thế giới,[63] và là một nhà cung cấp sinh khối lớn (nhiên liệu sinh học rắn). Năm 2010, nhà sản xuất giấy và bột giấy của Nga, Vyborgskaya Cellulose, cho biết họ sẽ sản xuất bột viên có thể được sử dụng trong nhiệt và phát điện từ nhà máy ở Vyborg vào cuối năm.[64] Nhà máy cuối cùng sẽ sản xuất khoảng 900.000 tấn bột viên mỗi năm, khiến nó trở thành nhà máy lớn nhất trên thế giới khi đi vào hoạt động.
Nhiên liệu sinh học hiện chiếm 3,1 % [ 65 ] tổng nhiên liệu vận tải đường bộ đường đi bộ ở Anh hoặc 1,440 triệu lít. Đến năm 2020, 10 % nguồn năng lượng được sử dụng trong giao thông vận tải đường đi bộ và đường tàu của Anh phải đến từ các nguồn tái tạo – điều này tương tự với việc sửa chữa thay thế 4,3 triệu tấn dầu hóa thạch mỗi năm. Nhiên liệu sinh học thường thì có năng lực sản xuất từ 3,7 đến 6,6 % nguồn năng lượng thiết yếu cho luân chuyển đường đi bộ và đường tàu, trong khi nhiên liệu sinh học tiên tiến và phát triển hoàn toàn có thể phân phối tới 4,3 % tiềm năng nhiên liệu luân chuyển tái tạo của Anh vào năm 2020. [ 66 ]
Ô nhiễm Không khí[sửa|sửa mã nguồn]
Nhiên liệu sinh học tương tự như như nhiên liệu hóa thạch trong đó nhiên liệu sinh học góp thêm phần vào ô nhiễm không khí. Đốt tạo ra carbon dioxide, cacbon trong không khí hạt, carbon monoxit và nitơ oxit s. [ 67 ] The WHO estimates 3.7 million premature deaths worldwide in 2012 due to air pollution. [ 68 ] Brazil đốt cháy một lượng đáng kể nhiên liệu sinh học ethanol. Các điều tra và nghiên cứu về khí sắc kí được thực thi ở không khí xung quanh ở São Paulo, Brazil và so sánh với Osaka, Nhật Bản, không đốt cháy nhiên liệu ethanol. Formaldehyde khí quyển cao hơn 160 % ở Brazil, và Acetaldehyde cao hơn 260 %. [ 69 ]Cơ quan bảo vệ môi trường tự nhiên đã thừa nhận trong tháng 4 năm 2007 rằng việc sử dụng ethanol sinh học ngày càng tăng sẽ dẫn đến chất lượng không khí tồi tệ hơn. Tổng lượng phát thải các chất gây ô nhiễm không khí như các oxit nitơ sẽ tăng lên do việc sử dụng ethanol sinh học ngày càng tăng. Có sự ngày càng tăng khí carbon dioxide từ việc đốt các nhiên liệu hóa thạch để sản xuất nhiên liệu sinh học cũng như nitơ oxit từ đất, mà rất hoàn toàn có thể được giải quyết và xử lý bằng phân bón nitơ. Nitrous oxide được biết là có ảnh hưởng tác động lớn hơn lên bầu khí quyển tương quan đến sự nóng lên toàn thế giới, vì nó cũng là một tàu khu trục ozone. [ 70 ]
