وقود الكحول

تم استخدام الكحول كوقود. تعتبر المشروبات الكحولية الأليفاتية الأربعة الأولى (الميثانول والإيثانول والبروبانول والبيوتانول) ذات أهمية كوقود لأنها يمكن تصنيعها كيميائيًا أو بيولوجيًا ، ولها خصائص تسمح باستخدامها في محركات الاحتراق الداخلي. الصيغة الكيميائية العامة للوقود الكحولي هي C n H 2n + 1 OH.

يتم إنتاج معظم الميثانول من الغاز الطبيعي ، على الرغم من أنه يمكن إنتاجه من الكتلة الحيوية باستخدام عمليات كيميائية مشابهة جدًا. يتم إنتاج الإيثانول عادة من المواد البيولوجية من خلال عمليات التخمير. يتميز البيوبوتانول بميزة في محركات الاحتراق حيث أن كثافة طاقته أقرب إلى البنزين من الكحوليات الأبسط (مع الاحتفاظ بمعدل أعلى من الأوكتان بنسبة 25٪) ؛ ومع ذلك ، فإن إنتاج البيوبوتانول حاليًا أكثر صعوبة من الإيثانول أو الميثانول. عندما يتم الحصول عليها من مواد بيولوجية و / أو عمليات بيولوجية ، فإنها تعرف باسم bioalcohols (على سبيل المثال “البيوإيثانول”). لا يوجد فرق كيميائي بين الكحولات المنتجة بيولوجيًا والمنتجة كيميائيًا.

إحدى الميزات المشتركة بين أنواع الوقود الكحولي الرئيسية الأربعة هي تصنيف الأوكتان المرتفع. هذا يميل إلى زيادة كفاءة استهلاك الوقود ويقابل إلى حد كبير انخفاض كثافة الطاقة من الوقود الكحولي للسيارات (بالمقارنة مع وقود البنزين / البنزين ووقود الديزل) ، مما يؤدي إلى “اقتصاد الوقود” مقارنة من حيث المقاييس لكل حجم المسافة ، مثل الكيلومترات لكل لتر ، أو ميلا للغالون الواحد.

الميثانول والإيثانول
يمكن استخلاص الميثانول والإيثانول من الوقود الأحفوري ، أو الكتلة الحيوية ، أو ربما ببساطة ، من ثاني أكسيد الكربون والماء. يتم إنتاج الإيثانول أكثر شيوعًا من خلال تخمر السكريات ، ويتم إنتاج الميثانول أكثر شيوعًا من الغاز التخليقي ، ولكن هناك طرقًا أكثر حداثة للحصول على هذه الأنواع من الوقود. يمكن استخدام الإنزيمات بدلاً من التخمر. الميثانول هو الجزيء الأبسط ، ويمكن صنع الإيثانول من الميثانول.ﯾﻣﮐن إﻧﺗﺎج اﻟﻣﯾﺛﺎﻧول ﺑﺷﮐل ﺻﻧﺎﻋﻲ ﻣن أي ﮐﺗﻟﺔ ﺣﯾوﯾﺔ ﺗﻘرﯾﺑًﺎ ، ﺑﻣﺎ ﻓﻲ ذﻟك اﻟﻧﻔﺎﯾﺎت اﻟﺣﯾواﻧﯾﺔ ، أو ﻣن ﺛﺎﻧﻲ أﮐﺳﯾد اﻟﮐرﺑون واﻟﻣﯾﺎه أو اﻟﺑﺧﺎر ﻋن طرﯾق ﺗﺣوﯾل اﻟﮐﺗﻟﺔ اﻟﺣﯾوﯾﺔ إﻟﯽ ﻏﺎز ﺗﺧﻟﯾق ﻓﻲ اﻟﻣﻐوز. ويمكن أيضا أن تنتج في مختبر باستخدام التحليل الكهربائي أو الإنزيمات.

كوقود ، ميثانول وإيثانول كلاهما لهما مزايا وعيوب على أنواع الوقود مثل البنزين (البنزين) ووقود الديزل. في محركات الاشتعال الشراري ، يمكن تشغيل كل من الكحولات عند معدلات إعادة تدوير غاز العادم أعلى بكثير ومع نسب ضغط أعلى. يحتوي كل من الكحوليات على درجة عالية من الأوكتان ، مع الإيثانول عند 109 RON (رقم الأوكتان البحثي) ، 90 MON (عدد الأوكتان للسيارات) ، (الذي يعادل 99.5 AKI) والميثانول عند 109 RON ، 89 MON (وهو ما يعادل 99 AKI). لاحظ أن AKI يشير إلى ‘Anti-Knock Index’ الذي يبلغ متوسط ​​تصنيفات RON و MON (RON + MON) / 2 ، ويستخدم في مضخات محطات الوقود الأمريكية. عادة ما يكون البنزين العادي الأوروبي 95 RON ، 85 MON ، يساوي 90 AKI. كوقود لمحرك اشتعال الضغط ، يخلق كلا من الكحولات جسيمات صغيرة جدا ، لكن رقم سيتان منخفض يعني أنه يجب مزج محسِّن الإشعال مثل غليكول في الوقود مع تقريبا. 5٪.

عندما تستخدم الكحولات في محركات الاشتعال بالشرر ، فإنها لديها القدرة على تقليل أكاسيد النيتروجين ، CO ، HC والجسيمات. وأظهر اختبار مع E85 تغذيه شيفروليه لوميناس أن NMHC انخفض بنسبة 20-22 ٪ ، وأكاسيد النيتروجين بنسبة 25-32 ٪ وثاني أكسيد الكربون بنسبة 12-24 ٪ مقارنة بالبنزين المعاد. وانخفضت أيضا انبعاثات البنزين السامة و 1.3 من البيوتاديين بينما ازدادت انبعاثات ألدهيد (الأسيتالديهيد على وجه الخصوص).

تنخفض انبعاثات عادم ثاني أكسيد الكربون أيضًا نظرًا لانخفاض نسبة الكربون إلى الهيدروجين في هذه الكحولات ، وتحسين كفاءة المحرك.

يحتوي وقود الميثانول والإيثانول على ملوثات قابلة للذوبان وغير قابلة للذوبان. أيونات هاليد ، التي هي ملوثات قابلة للذوبان ، مثل أيونات الكلوريد ، لها تأثير كبير على تآكل الوقود الكحولي. وتزيد أيونات الهاليد من التآكل بطريقتين: فهي تهاجم كيميائيا تخطي أفلام أكسيد على العديد من المعادن مسببة تآكل الصدأ ، وتزيد من توصيل الوقود. تعزز الموصلية الكهربائية المتزايدة التآكل الكهربائي والكلفاني والعادي في نظام الوقود. الملوثات القابلة للذوبان مثل هيدروكسيد الألومنيوم ، نفسه منتج من التآكل بواسطة أيونات الهاليد ، تسد نظام الوقود مع مرور الوقت.

لمنع التآكل ، يجب أن يكون نظام الوقود مصنوعًا من مواد مناسبة ، ويجب أن تكون الأسلاك الكهربائية معزولة بشكل صحيح ويجب أن يكون مستشعر مستوى الوقود من النبض ونوع الحامل ، أو مقاوم مغناطيسي أو نوع آخر غير متصل. بالإضافة إلى ذلك ، ينبغي أن يكون للكحول عالي الجودة تركيز منخفض من الملوثات ويضاف إليه مانع تآكل مناسب. وتكشف الأدلة العلمية أن الماء هو أيضًا مانع للتآكل بواسطة الإيثانول.

تتم التجارب مع E50 ، وهو أكثر عدوانية & amp؛ يسرع تأثير التآكل. من الواضح جداً أنه من خلال زيادة كمية الماء في وقود الإيثانول ، يمكن تقليل التآكل. في 2 ٪ أو 20،000 جزء في المليون الماء في وقود الإيثانول توقف التآكل. تتماشى الملاحظات في اليابان مع حقيقة أن الإيثانول المائي معروف بأنه أقل تآكلًا من الإيثانول اللامائى. آلية التفاعل هي 3 EtOH + Al – & gt؛ سوف يكون Al (OEt) 3 + 3⁄2 H2 هو نفسه في الخلطات المتوسطة المنخفضة. عند وجود كمية كافية من الماء في الوقود ، سوف يتفاعل الألومنيوم بشكل مفضل مع الماء لإنتاج Al2O3 ، إصلاح طبقة أكسيد الألومنيوم الواقية. إن ألكوكسيد الألومنيوم لا يصنع طبقة أكسيد محكمة. الماء ضروري لإصلاح الثقوب في طبقة الأكسيد.

كما أن الميثانول والإيثانول غير متوافقين مع بعض البوليمرات. يتفاعل الكحول مع البوليمرات مسبباً التورم ، وبمرور الوقت يقوم الأكسجين بتكسير الروابط الكربونية الكربونية في البوليمر مما يؤدي إلى انخفاض قوة الشد. على مدار العقود القليلة الماضية ، تم تصميم معظم السيارات لتحمل ما يصل إلى 10٪ من الإيثانول (E10) دون أية مشكلة. وهذا يشمل توافق نظام الوقود وتعويض lambda [إيضاح الحاجة] لتسليم الوقود مع محركات حقن الوقود التي تتميز بتحكم lambda حلقة مغلقة. في بعض المحركات ، يمكن أن يتسبب الإيثانول في تدهور بعض مكونات مكونات توصيل الوقود البلاستيكية أو المطاطية المصممة للوقود التقليدي ، كما أنه غير قادر على تعويض اللمبادا عن الوقود بشكل صحيح.

قامت سيارات “FlexFuel” بترقية نظام الوقود ومكونات المحرك التي تم تصميمها لحياة طويلة باستخدام E85 أو M85 ، ويمكن لوحدة التحكم الإلكترونية أن تتكيف مع أي مزيج وقود بين البنزين و E85 أو M85. تتضمن الترقيات النموذجية تعديلات على: خزانات الوقود ، الأسلاك الكهربائية لخزان الوقود ، مضخات الوقود ، فلاتر الوقود ، خطوط الوقود ، أنابيب الحشو ، مستشعرات مستوى الوقود ، حاقنات الوقود ، الأختام ، قضبان الوقود ، منظمات ضغط الوقود ، مقاعد الصمامات وصمامات الدخول. يمكن لشركة “توتال فلكس” للسيارات المتجهة إلى السوق البرازيلية استخدام E100 (الإيثانول بنسبة 100٪).

يحتوي ليتر واحد من الإيثانول على 21.1 ميجا جول ، ولتر من الميثانول 15.8 ميجا جول ، ولتر بنزين حوالي 32.6 ميجا جول. وبعبارة أخرى ، للحصول على نفس محتوى الطاقة مثل لتر واحد أو جالون واحد من البنزين ، يحتاج المرء إلى 1.6 لتر / جالون من الإيثانول و 2.1 لتر / جالون من الميثانول. ومع ذلك ، فإن أرقام الطاقة الأولية لكل وحدة تنتج أرقامًا مضللة لاستهلاك الوقود ، وذلك لأن المحركات التي تعمل بالكحول يمكن أن تكون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. يمكن تحويل نسبة أكبر من الطاقة المتوفرة في لتر من الكحول إلى عمل مفيد. يمكن لهذا الاختلاف في الكفاءة موازنة اختلاف كثافة الطاقة جزئياً أو كلياً ، اعتماداً على المحركات الخاصة التي تتم مقارنتها.

تم اقتراح وقود الميثانول كوقود حيوي مستقبلي ، وغالبًا ما يكون كبديل لاقتصاد الهيدروجين. للميثانول تاريخ طويل كوقود سباق. استخدم سباق الجائزة الكبرى في وقت مبكر الخلائط المخلوطة بالإضافة إلى الميثانول النقي. تم استخدام الوقود بشكل أساسي في أمريكا الشمالية بعد الحرب [بحاجة إلى توضيح] ومع ذلك ، فإن الميثانول لأغراض السباقات يعتمد بشكل كبير على الميثانول المنتج من غاز التخليق المشتق من الغاز الطبيعي وبالتالي لا يعتبر هذا الميثانول وقودًا حيوياً. ميثانول هو وقود حيوي محتمل ، ولكن عندما يتم اشتقاق الغاز التخليقي من الكتلة الحيوية.

نظريًا ، يمكن أيضًا إنتاج الميثانول من ثاني أكسيد الكربون والهيدروجين باستخدام الطاقة النووية أو أي مصدر للطاقة المتجددة ، على الرغم من أن ذلك ليس من المرجح أن يكون مجديًا اقتصاديًا على نطاق صناعي (انظر اقتصاد الميثانول). وبالمقارنة مع البيوإيثانول ، فإن الميزة الرئيسية للميثانول الوقود الحيوي هو كفاءة أكبر بكثير للعجلة. وهذا له أهمية خاصة في المناخات المعتدلة حيث توجد حاجة للأسمدة لزراعة السكريات أو محاصيل النشاء لإنتاج الإيثانول ، في حين يمكن إنتاج الميثانول من الكتلة الحيوية لليدوسيلوز (الخشبية).

ويستخدم الإيثانول بكثرة كمضاف للوقود ، كما أن استخدام وقود الإيثانول لوحده أو كجزء من مزيج الغازولين في ازدياد. وﺑﺎﻟﻣﻘﺎرﻧﺔ ﻣﻊ اﻟﻣﯾﺛﺎﻧول ، ﻓﺈن ﻣﯾزﺗﮫ اﻷﺳﺎﺳﯾﺔ ھﻲ أﻧﮫ أﻗل ﺗ corﮐل ، وﺑﺎﻹﺿﺎﻓﺔ إﻟﯽ أن اﻟوﻗود ﻏﯾر ﺳﺎم ، ﻋﻟﯽ اﻟرﻏم ﻣن أن اﻟوﻗود ﺳوف ﯾﻧﺗﺞ ﺑﻌض اﻧﺑﻌﺎﺛﺎت اﻟﻌﺎدم اﻟﺳﺎﻣﺔ. منذ عام 2007 ، استخدمت Indy Racing League الإيثانول كوقود حصري ، بعد 40 عامًا من استخدام الميثانول. منذ أيلول / سبتمبر 2007 ، تم تفويض محطات البنزين في نيو ساوث ويلز ، أستراليا بتزويد جميع البنزين بمحتوى إيثانول بنسبة 2٪

بوتانول وبروبانول
البروبانول والبيوتانول أقل سمية بشكل ملحوظ وأقل تقلبًا من الميثانول. على وجه الخصوص ، يحتوي البيوتانول على نقطة وميض عالية تصل إلى 35 درجة مئوية ، وهو ما يمثل فائدة للسلامة من الحريق ، ولكن قد يكون من الصعب بدء تشغيل المحركات في الطقس البارد. غير أن مفهوم نقطة الوميض لا ينطبق مباشرة على المحركات لأن ضغط الهواء في الاسطوانة يعني أن درجة الحرارة تكون بضع مئات من درجات الحرارة قبل أن يحدث الإشعال.

إن عمليات التخمير لإنتاج البروبانول والبيوتانول من السليلوز صعبة التنفيذ إلى حد ما ، وكائن وايزمان (Clostridium acetobutylicum) المستخدم حاليًا لإجراء هذه التحويلات ينتج عنه رائحة كريهة للغاية ، ويجب أخذ ذلك في الاعتبار عند تصميم وتحديد موقع مصنع التخمر. . ويموت هذا الكائن أيضًا عندما يرتفع محتوى البوتانول في أي شيء يتم تخميره إلى 7٪. وعلى سبيل المقارنة ، تموت الخميرة عندما يصل محتوى الإيثانول من خام التغذية إلى 14٪. يمكن السلالات المتخصصة تحمل حتى تركيزات أكبر من الإيثانول – ما يسمى خميرة توربو تحمل ما يصل إلى 16 ٪ من الإيثانول. ومع ذلك ، إذا كان من الممكن تعديل الخميرة العادية Saccharomyces لتحسين مقاومة الإيثانول ، فإن العلماء قد ينتجون يوما ما سلالة من كائن وايزمان بمقاومة بوتانول أعلى من الحدود الطبيعية البالغة 7٪.سيكون ذلك مفيدًا لأن البوتانول له كثافة طاقة أعلى من الإيثانول ، ولأن ألياف النفايات المتبقية من المحاصيل السكرية المستخدمة لصنع الإيثانول يمكن تحويلها إلى بيوتانول ، مما يرفع من إنتاجية محاصيل الوقود دون الحاجة إلى مزيد من المحاصيل المزروعة.

على الرغم من هذه العوائق ، أعلنت شركة دوبونت وشركة بريتش بتروليوم مؤخراً أنها تعمل معاً على بناء مصنع صغير لتوضيح الوقود ببيوتانول إلى جانب مصنع البيوإيثانول الكبير الذي تقوم بتطويره بالاشتراك مع شركة أسوشيتد بريتيش فودز.

طورت شركة Energy Environment International طريقة لإنتاج البيوتانول من الكتلة الحيوية ، والتي تنطوي على استخدام اثنين من الكائنات الدقيقة المنفصلة في التسلسل لتقليل إنتاج المنتجات الثانوية للأسيتون والإيثانول.

تستخدم شركة Butalco GmbH السويسرية تقنية خاصة لتعديل الخمائر من أجل إنتاج البوتانول بدلاً من الإيثانول. الخمائر ككائنات إنتاج للبيوتانول لها مزايا حاسمة مقارنة بالبكتيريا.

احتراق البيوتانول هو: C 4 H 9 OH + 6O 2 → 4CO 2 + 5H 2 O + heat
الاحتراق Propanol هو: 2C 3 H 7 OH + 9O 2 → 6 CO 2 + 8H 2 O + الحرارة

وكثيرا ما لا يستخدم كحول البروبانول (C3H7OH) 3 كربون كمصدر للوقود المباشر لمحركات البنزين (على عكس الإيثانول والميثانول والبيوتانول) ، مع توجيه معظمها لاستخدامها كمذيب. ومع ذلك ، يتم استخدامه كمصدر للهيدروجين في بعض أنواع خلايا الوقود ؛ يمكنها توليد جهد كهربائي أعلى من الميثانول ، وهو الوقود المفضل لمعظم خلايا الوقود القائمة على الكحول. ومع ذلك ، بما أن البروبانول يصعب إنتاجه أكثر من الميثانول (بيولوجياً OR من الزيت) ، فإن خلايا الوقود التي تستخدم الميثانول مفضلة على تلك التي تستخدم البروبانول.

إمدادات وقود الكحول
يتم إنتاج وقود الكحول من محاصيل مختلفة مثل قصب السكر وبنجر السكر والذرة والشعير والبطاطس وما شابه. يوجد إيثانول من قصب السكر البرازيلي كخطة بيولوجية كحولية مهمة. يمكن أيضًا الحصول على الكحول صناعياً من الإيثان أو الأسيتيلين أو كربيد الكالسيوم أو الفحم أو غاز البترول أو الموارد الأخرى.

إنتاج الإيثانول
قال ذات مرة ، “إنتاج مزارع المزرعة بالزراعة يتطلب كمية كبيرة من الأراضي التي يمكن زراعتها بالتربة والمياه الغنية ، ولذلك يقال إنها ليست فعالة كخيار في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية والتصنيع مثل أوروبا الغربية ” كان. حتى لو كانت كل ألمانيا مغطاة بزراعة قصب السكر الكبيرة ، فإنها لا تستطيع توفير سوى نصف الطلب الحالي على الطاقة في ألمانيا (بما في ذلك الوقود والكهرباء). أيضا ، في الأراضي الزراعية مع ما يكفي من الأمطار لإنتاج محاصيل الحبوب / السلع الفاخرة التي يمكن بيعها بأسعار عالية نسبيا (باستثناء زيت النخيل مع غلة عالية للغاية لكل منطقة) وليس من المناسب دائما لزراعة محاصيل الطاقة لا يمكن القول

وحيث أنه أصبح من الممكن إنتاج الإيثانول من السليلوز بطريقة اقتصادية بواسطة طريقة RITE-HONDA ، فإنه يقال أن مجموعة مواد إنتاج الإيثانول مثل الأعشاب البحرية ، و cornstalk ، و switchgrass ، والأخشاب المرققة وما شابه ذلك تنتشر على نطاق واسع.

لا يتم استخدام الصحراء / شبه الصحراوية على نطاق واسع كمنطقة قاحلة من وجهة نظر الأرض كلها ، وتكلفة المياه مهمة بدلاً من القدرة على استخدام الأراضي الشاسعة بتكلفة منخفضة في مثل هذه الأماكن. يقال إنه أصبح من الممكن زيادة إنتاج الطاقة من الإيثانول عن طريق زراعة النباتات التي تقاوم التجفيف مثل التبن والفول الصبار في الأراضي القاحلة.

بالإضافة إلى ذلك ، تمتلك الطحالب عوائد زيتية لكل هكتار من الأراضي الصالحة للزراعة لعشرات الأطنان ، ومن المتوقع أن حقول الأرز في سهل كانتو فقط يمكن أن تغطي الطلب على زيت النقل لليابان ، والطحالب التي لا تتطلب إنتاج الأراضي الزراعية إنتاج الإيثانول يجري النظر أيضا.

النظر فيها ، حتى لو كان هناك زيادة في الطلب على وقود كبير في المستقبل ، إذا كان هناك ما يكفي من الري وما إلى ذلك. الاستثمار الزراعي ، تشغيل بعد البطارية من المكونات في سيارة هجينة تنفد ، تشغيل الجزء غير مكهرب من نوع الأسلاك العلوية الهجين ، ذروة الطاقة في النهار من المعتقد أنه من الممكن توفير ما يكفي من الوقود لتغطية وقود التوليد المشترك

إنتاج الغاز الحديدي · إنتاج الميثانول عن طريق الاستخدام الفعال لغاز عادم صناعة الحديد

كمية مخففة من الميثانول الكامنة عن طريق الاستخدام الفعال لغاز العادم الصلب

صناعة الحديد هو الحد من خام الحديد ، وهو أكسيد الحديد. تستهلك صناعة الفولاذ 100 مليون طن من الفحم سنوياً في اليابان وتقلل من خام الحديد عن طريق صنع كمية كبيرة من أول أكسيد الكربون كل عام ، ولكن إذا قمت بتصنيع الميثانول من أول أكسيد الكربون كمادة خام ، فسيتم الحصول على عشرة آلاف متر من الميثانول المنتجات الثانوية المصنوعة من الحديد وينبغي أن تكون ذات فائدة كبيرة في توفير واردات النفط.

كيميائياً ، إذا تم إنتاج غاز مختلط (غاز تخليقي) للهيدروجين وأول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون عن طريق نفخ البخار في غاز عادم أول أكسيد الكربون بعد خفض خام الحديد وبواسطة تفاعل تحويل غاز الماء ، يتم تحديده بواسطة توليف الميثانول و طريقة Fischer-Tropsch تصبح مادة خام لتخليق وقود السيارات. (انظر الكيمياء C1)

في “استراتيجية تكنولوجيا توفير الطاقة لعام 2007” ، ذكرت وكالة الموارد الطبيعية والطاقة أن “التعاون بين الصناعات ، التصنيع المشترك ، صناعة أنواع الوقود المختلفة من الغاز التخليقي ، إلخ ، يغطي عمليات الإنتاج الخاصة بالكيمياء ، صناعة الصلب ، إلخ. وعمليات تحويل الطاقة مثل كما توليد الطاقة هو نظام يهدف إلى تقليل الكمية الإجمالية من استهلاك الوقود الأحفوري إلى الحد من خلال الحد بشكل كبير من كمية انبعاثات CO2 عن طريق بناء نظام معقد جديد يقوم في آن واحد بإنتاج المواد وإنتاج الطاقة على حد سواء.

بالإضافة إلى ذلك ، في خريطة إستراتيجية التكنولوجيا الخاصة بصناعة الصلب ، أصبح من الممكن إدراج “تكنولوجيا الإنتاج المشترك الغازية” في تكنولوجيا المنبع / الصديقة للبيئة والمحافظة على البيئة العالمية.

الأسباب التي تجعل تركيب الوقود لا يتم تنفيذه بواسطة طريقة الفرن العالي الحالي وأسباب الركود في بناء مفاعل تخفيض صهر جديد

ومع ذلك ، ولأن طريقة الأفران الحالية هي نفخ الهواء ، فإن غاز العادم يحتوي على كمية كبيرة من النيتروجين إلى جانب أول أكسيد الكربون ، لذلك لا يمكن استخدامه كغاز تخليقي لتوليف الوقود ، وفقط استخدام مهدر للوقود في أعمال الصلب لا أستطيع أن أفعل ذلك. ومع ذلك ، أفران التلبيد وأفران فحم الكوك لا لزوم لها في حالة طريقة صنع الحديد خفض الانصهار مثل DIOS ، وكفاءة الإنتاج العالية ، ويمكن استخدام الفحم العام غير مكلفة والخام غرامة ويستخدم الأوكسجين لتغويز الفحم بحيث يحتوي غاز العادم على النيتروجين لا يوجد منتج ثانوي من غاز المواد الخام التخليقي ، وهناك أيضا إمكانية فتح الطريق للاستخدام الفعال لغاز عادم صنع الحديد لتخليق الوقود والاكتفاء الذاتي لإنتاج الوقود الاصطناعي لعشرات الملايين من الأطنان. ومع ذلك ، في إنتاج الميثانول الأحادي النبات الحالي ، فإن طريقة إصلاح الغاز الطبيعي أكثر فائدة في التكلفة من طريقة تغويز الفحم في كثير من الحالات ، وكمية التكلفة التي يمكن تخفيضها باستخدام غاز عادم صنع الحديد هي الغاز الطبيعي المضغوط ، المستورد الميثانول ويقال أنه نقطة فرع المنافسة التكلفة مع

على الرغم من أن طريقة صهر الحديد في تخفيض الصهر لها العديد من المزايا ، إلا أنه في عام 1995 عندما تم تطويرها ، قام مصنعو الصلب في اليابان وأوروبا والولايات المتحدة ببناء فرن صهر ، فرن تلبيد خام الحديد الناعم ، وفرن طهي كافٍ كان هناك طلبًا كافياً. في الصين والهند ، حيث ينمو الطلب ، فإن الفولاذ الذي يتم توريده من قبل الشركات المحلية أرخص من صفائح الفولاذ المدرفلة على البارد ومنتجات الصلب ذات الدرجة العالية ، وشركات الصلب التي توفرها أرخص. الاستثمارات الرأسمالية من قبل شركات الصلب اليابانية تتركز في مجرى النهر ، بما في ذلك مرافق الجلفنة ، ولم تعد بيئة لاستثمار رأس المال في عملية صناعة الحديد الخشن. ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، مثل شراء مناجم الفحم من المواد الخام من تدابير الموارد ، ورفع سعر الفحم فحم الكوك أكثر من ضعفي في عام واحد ، بدء تشغيل فرن صهر الحد في كوريا بوسكو ، وصلت فرن الطهي من العمر الإنتاجي 40 سنة في عام 2015 ، يتم محاذاة الظروف البيئية لبناء مفاعل تخفيض الصهر.

الموارد البديلة
ينمو قصب السكر في الجزء الجنوبي من الولايات المتحدة (إنه ليس مناخًا باردًا مثل المنطقة التي يكون فيها الذرة هو المحصول الرئيسي). من ناحية أخرى ، العديد من المناطق التي تنمو فيها الذرة حاليًا هي أيضًا مناطق مناسبة لزراعة بنجر السكر. أظهرت العديد من الدراسات أن إنتاج الإيثانول في الولايات المتحدة هو طريقة أكثر فاعلية لاستخدام بنجر السكر مقارنة باستخدام الذرة.

في البرازيل في الثمانينيات ، المحاصيل الغذائية الأساسية ، تم فحص طريقة لإنتاج الإيثانول من الكسافا التي يمكن أن تأخذ كمية كبيرة من النشا من الجذر. ومع ذلك ، كان إنتاج الإيثانول أقل من إنتاج قصب السكر ، وكان علاج الكسافا للتحول من النشا إلى السكر المتخمر معقدًا.وقد تم التحقيق في إمكانية وجود بقايا النباتات كمصدر للإيثانول.

ركز الاهتمام على استخدام الكتلة الحيوية كمصدر إيثانول أو أي نوع آخر من مصادر الوقود. هذه فكرة واسعة الانتشار ، وكذلك النفايات الصناعية ومياه الصرف الصحي ، وتستخدم مجموعة متنوعة من المواد العضوية بما في ذلك المحاصيل المزروعة والخشب.

في الوقت الحالي ، عملية تحويل الكتلة الحيوية إلى الإيثانول أو أنواع الوقود الأخرى ليست أكثر تعقيدا وأقل كفاءة. قد يكون إزالة البلمرة الحرارية (التي تنتجها منتجات المعالجة مثل الزيت الثقيل الخفيف) موضوعًا.

انظر أيضا الكتلة الحيوية الايثانول

صافي توازن طاقة الوقود
من أجل الاستمرار في الوجود ، يجب أن يكون لاقتصاد الوقود المستند إلى الكحول فائضًا صافيًا في توازن استهلاك الوقود. أي ، كل طاقة الوقود المستهلكة لإنتاج الكحول ، بما في ذلك ليس فقط الوقود الذي ينفق على زراعة وحصاد ونقل وتخمير وتقطير وتسليم محطات المواد الخام ، وكذلك بناء المزارع والمعدات الزراعية على الرغم من أن الوقود المستهلك لإنتاج الوقود تم تضمينه ، لإجمالي لا ينبغي أن يتجاوز كمية الطاقة التي يحتوي عليها الوقود المنتج. على سبيل المثال ، يعني “استهلاك 2 غالون من الوقود قبل صنع واستخدام غالون واحد من الوقود” يعني أنه لا يوجد أي نقطة.

سوف ينتهي تبديل النظام بتوازن طاقة الوقود في حالة العجز ببساطة مع زيادة استهلاك الوقود غير الكحولي. لن يكون لمثل هذا النظام قيمة أكثر من كونه تحويلة لاستخدام الوقود غير الكحولي غير المناسب للنقل ، مثل الفحم ، أو الغاز الطبيعي ، أو الوقود الحيوي المتبقي للمحاصيل (في الواقع ، العديد من الولايات المتحدة يفترض الاقتراح استخدام الغاز الطبيعي للتقطير ). ولا يمكن أن تتحقق المساهمة البيئية للوقود الكحولي وتفوق الاستدامة إذا كان توازن الوقود في النظام في اللون الأحمر.

إذا كان الفائض في عرض ميزان الطاقة صغيرًا ، فستظل المشكلة قائمة. إذا كان رصيد صافي طاقة الوقود 50٪ ، للتوقف عن استخدام الوقود غير الكحولي ، يلزم إنتاج 2 غالون من الكحول لإيصال 1 غالون من الكحول إلى المستهلكين.

الجغرافيا السياسية هي عامل حاسم لهذه المشكلة. لا شك أن استمرار الإيثانول المنتج من قصب السكر في المقاطعات الاستوائية التي تتمتع بموارد وفيرة من المياه والأراضي مثل البرازيل لا شك فيه. في الواقع ، عن طريق حرق بقايا قصب السكر (تفل قصب السكر) فإنه ينتج طاقة أكثر من تشغيل مصنع إيثانول ، والعديد من النباتات الآن تبيع فائض الكهرباء للجمهور. أيضا ، بما أنها دولة ذات محطات طاقة مائية وفيرة ، فهناك مجال للتحسين في دورة توازن الطاقة من خلال تحسين استخدام الكهرباء للإنتاج ، على سبيل المثال من خلال تحسين طحن المسحوق والتقطير.

في منطقة أخرى غير المناطق المدارية ، تصبح تركيبة مختلفة تمامًا. المناخ هناك بارد جدا لقصب السكر. في الولايات المتحدة ، يتم الحصول على الكحول بشكل عام من الحبوب ، خاصة الذرة. والميزانية الصافية للوقود هي أن الطريق لا يزال حادًا.

مستقبل وقود الكحول

الكحول والهيدروجين
ويعتقد أن الطلب الحالي على الوقود الأحفوري يتحول إلى الهيدروجين كوقود ويشكل وضعا يسمى أيضا اقتصاد الهيدروجين. وفقا لنظرية ، لا ينبغي اعتبار الهيدروجين نفسه كمورد للوقود. ووفقًا لهذه النظرية ، فإن الهيدروجين عبارة عن وسيط مؤقت لتخزين الطاقة موجود بين مصادر الطاقة والأماكن التي تستخدم فيها الطاقة (مثل الطاقة الضوئية أو الكتلة الحيوية أو الوقود الأحفوري). في الواقع ، عندما يكون الهيدروجين في حالة غازية ، فإنه يحتل حجمًا ضخمًا مقارنةً بالأنواع الأخرى من الوقود ، وهي مشكلة صعبة للغاية من حيث توصيل الطاقة. أحد الحلول هو توصيل الهيدروجين باستخدام الإيثانول. إنها طريقة لإطلاقه من الكربون الرابطة للهيدروجين بإصلاح الهيدروجين في وجهة التسليم وتزويده بخلية الوقود. وهناك طريقة أخرى لتزويد الإيثانول مباشرة كوقود لخلايا الوقود.

في أوائل عام 2004 ، أعلن الباحثون في جامعة مينيسوتا أنهم طوروا خلية وقود إيثانول بسيطة. أي أن الإيثانول يتخلل طبقة المحفز ويزود الهيدروجين الضروري لخلية الوقود. يستخدم الجهاز محفز الروديوم – السيريوم للتفاعل الخطوة الأولى ، حيث تصل درجة حرارة التفاعل إلى حوالي 700 درجة مئوية. في الخطوة الأولى ، يتفاعل خليط من الإيثانول وبخار الماء مع الأكسجين لتوليد كمية كافية من الهيدروجين. لسوء الحظ ، يتم إنشاء أول أكسيد الكربون كمنتج ثانوي ، والذي يسد خلية الوقود. لذلك يمر من خلال محفز آخر ويحوله إلى ثاني أكسيد الكربون.في نهاية المطاف ، ينتج هذا الجهاز البسيط غازًا يتكون من حوالي 50٪ من الهيدروجين و 30٪ من النيتروجين. النسبة المتبقية 20 ٪ هي ثاني أكسيد الكربون كمكون رئيسي. يتم ضخ غاز مختلط من النتروجين الخامل والهيدروجين مع ثاني أكسيد الكربون إلى خلية الوقود المناسبة.بعد ذلك ، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ويتم امتصاصه من قبل المصنع.

غاز الاحتباس الحراري
من المحتمل أن يكون أحد مزايا التحول إلى اقتصاد وقود الكحول هو انخفاض في إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، وهو غاز من غازات الدفيئة ، وربما يكون الأكثر أهمية. حتى إذا تم إطلاق ثاني أكسيد الكربون من خلال إنتاج واستهلاك الإيثانول ، فسوف يمتصه النبات. وعلى النقيض من ذلك ، فإن احتراق الوقود الأحفوري يطلق كمية هائلة من ثاني أكسيد الكربون “الجديد” في الغلاف الجوي بدون صحن مثل وقود الكحول.

وغني عن القول ، هذه الميزة تحدث فقط للإيثانول المنتج في الزراعة ، وليس في حالة تحويل الإيثانول من البترول. ولأنها صغيرة فقط ، لكن التكلفة منخفضة ، فهي مشتقة من الغاز الطبيعي الذي يمثل معظم الكحول المستهلك صناعياً. يجب تضمين هذه النقطة في التقييم عند تجميع تكاليف التحويل إلى الإيثانول الإنتاج الزراعي.

الاستخدام الفعال للبترول / الفحم / الطاقة المتجددة
يمكن القول أن ميزة واحدة من الكحول للإنتاج الزراعي هي مصدر طاقة متجددة لم تنفد. جنبا إلى جنب مع ارتفاع أسعار النفط الخام ،

حقول النفط ذات التكلفة العالية مع ظروف التعدين الفقيرة هي زيادات مربحة والعرض.
الصخر الزيتي ، تعدين الرمال النفطية يبدأ.
تطبيق ينتشر الغاز الطبيعي إلى وقود السيارات مثل الكحول والغاز الطبيعي المضغوط.
يتم زيادة نسبة المشاركة في النقل بالسكك الحديدية / المياه في النقل ، ونسبة حصة قطار الحاويات ، والنقل على الظهر ، والسيارات ذات الوضع المزدوج ، وسفينة الحاويات ، وزيادات السفن RO – RO.
إن تسييل الفحم ، الذي يصنع الميثانول ووقود الطائرات من الفحم ، سيحقق الربح حتى لو لم يكن يستخدم غاز عادم الحديد المصنوع من الأوكسجين.
ويقال إن الفحم يمتلك مئات السنين ، ولكن بعد أن تصبح مخلفات الفحم منخفضة ، يعتمد ذلك على هيدرات الميثان والإيثانول المنتج.

ويعتقد أن الطاقة البديلة للنفط تنتشر تدريجيا تدريجيا من الآن فصاعدا.

ومع ذلك ، بسبب تعميم السيارات في الصين والهند التي يزيد عدد سكانها عن 1 مليار نسمة ، فإن الزيادة الهائلة في استهلاك النفط تبلغ مرتين أو ثلاث مرات ، وللهبوط الناعم 2) دفع التطوير المبكر للطاقة البديلة 3) 5) وإلا فمن المحتمل أن يتسبب ذلك في ارتفاع أسعار النفط الخام

من بين التطبيقات البترولية ، توليد الطاقة هو الطاقة النووية ، والوقود الصناعي هو الفحم ، وتسخين الكيروسين هو غاز طبيعي ، ويمكن استبدال وقود السيارات بالكحول أو الغاز الطبيعي المضغوط ، ولكن وقود السفن النفط الثقيل / وقود الطائرات النفاثة هو مسال جعل ، وإذا كان الراتنج الاصطناعية مصنوعة من مواد خام الفحم يصبح مكلفا للغاية. بعبارة أخرى ، يجب أن يتم توفير النفط النفيس للبتروكيماويات ، وقود الديزل البحري ، وقود الطائرات النفاثة ، ويجب استخدامه لتطبيقات مثل توليد الطاقة التي يمكن استبدالها بالطاقة النووية ووقود السيارات التي يمكن استبدالها بالكحول. قال أنه مورد مهدر. ومع ذلك ، إذا تم تأخير استخدام الكحول لوقود السيارات في الصين والهند ، فسيتم حرق النفط القيِّم لاستخدامه في صناعة الكيماويات في إنتاج وقود السيارات وتوليد الطاقة. وبهذا المعنى فإن نفط “الشباب النبيل” يمثل مشكلة ، ومن المتوقع أن يكون الكحول لوقود السيارات.