البنزين الحيوي
البيوجازولين هو عبارة عن بنزين يتم إنتاجه من الكتلة الحيوية مثل الطحالب. مثل البنزين المنتَج تقليديًا ، فإنه يحتوي على 6 ذرات كربون (هكسان) و 12 (دوديكان) لكل جزيء ويمكن استخدامه في محركات الاحتراق الداخلي. والبيوغازولين يختلف اختلافاً كيميائياً عن البيوبيوتانول والبيوإيثانول ، لأن هذه الكحوليات ليست هيدروكربونات.
تقوم شركات مثل Diversified Energy Corporation بتطوير مقاربات لتوصيل مدخلات الدهون الثلاثية وعبر عملية إزالة الأكسجين وإصلاحه (التكسير ، الأيزوميرات ، التكون ، إنتاج جزيئات دورية) لإنتاج الغاز الحيوي. ويهدف هذا الغاز الحيوي إلى مطابقة الخصائص الكيميائية والحركية والاحتراق لنظيرته البترولية ، ولكن بمستويات عالية للغاية من الأوكتان. يتبع آخرون نهجًا مماثلة تعتمد على المعالجة الهيدروجينية. وأخيرا لا يزال البعض الآخر يركز على استخدام الكتلة الحيوية الخشبية للتحول إلى الغاز الحيوي باستخدام العمليات الأنزيمية.
هيكل وخصائص
يمكن استخدام BG100 أو 100٪ من الغاز الحيوي على الفور كبديل بديل عن بنزين البترول في أي محرك بنزين تقليدي ، ويمكن توزيعه في نفس بنية الوقود ، حيث تتطابق الخصائص مع البنزين التقليدي من البترول. Dodecane يتطلب نسبة صغيرة من الداعم الأوكتان لتتناسب مع البنزين. يحتاج وقود الإيثانول (E85) إلى محرك خاص ، ولديه طاقة احتراق أقل والاقتصاد في استهلاك الوقود.
ولكن بسبب التشابه الكيميائي للغاز الحيوي ، فإنه يمكن أيضًا مزجه بالبنزين العادي. يمكنك الحصول على نسب أعلى من الغاز الحيوي إلى البنزين وليس لديك لتعديل محرك المركبات على خلاف الإيثانول.
مقارنة مع الوقود المشترك
| وقود | كثافة الطاقة MJ / L | الهواء الوقود نسبة | محددة في مجال الطاقة MJ / كغ | حرارة التبخير MJ / كغ | RON | MON |
|---|---|---|---|---|---|---|
| بنزين | 34.6 | 14.6 | 46.9 | 0.36 | 91-99 | 81-89 |
| وقود بيوتانول | 29.2 | 11.2 | 36.6 | 0.43 | 96 | 78 |
| وقود الايثانول | 24.0 | تسعة | 30.0 | 0.92 | 129 | 102 |
| وقود الميثانول | 19.7 | 6.5 | 15.6 | 1.2 | 136 | 104 |
إنتاج
يتم إنشاء iogasoline من خلال تحويل السكر مباشرة إلى البنزين. في أواخر شهر مارس 2010 ، بدأ أول مصنع لتدليل الغاز الحيوي في العالم في ماديسون ، WI من قبل شركة Virent Energy Systems ، Inc. اكتشف Virent وطور تقنية تسمى “إصلاح طور الماء” (APR) في عام 2001. يتضمن APR العديد من العمليات بما في ذلك الإصلاح لتوليد الهيدروجين ، إزالة الهيدروجين من كحولات / هدرجة كربونيل ، تفاعلات إزالة الأكسجين ، تحلل الهيدروجين و cyclization. مدخلات APR هي عبارة عن محلول كربوهيدرات ناتج عن مواد نباتية ، والمنتج عبارة عن خليط من المواد الكيميائية والهيدروكربونات المؤكسجة. من هناك ، تمر المواد بمزيد من المعالجة الكيميائية التقليدية لتحقيق النتيجة النهائية: مزيج من الهيدروكربونات غير الأكسجينية التي ادعى أنها فعالة من حيث التكلفة. هذه الهيدروكربونات هي الهيدروكربونات الدقيقة الموجودة في وقود البترول وهذا هو السبب في أن سيارات اليوم لا تحتاج إلى تغييرها لتعمل على الغاز الحيوي. والفرق الوحيد هو في الأصل. يتم إنتاج الوقود القائم على البترول من النفط ، ويتم صناعة الوقود الحيوي من النباتات مثل البنجر وقصب السكر أو الكتلة الحيوية السليولوزية التي عادة ما تكون النفايات النباتية.
يتكون وقود الديزل من الهيدروكربونات الخطية. هذه سلاسل ذرات الكربون الطويلة المستقيمة. وهي تختلف عن الهيدروكربونات الأقصر والمتفرعة التي تشكل البنزين. في عام 2014 ، استخدم الباحثون مادة وسيطة من حمض الليفولينيك لإنشاء غاز حيوي. مشتق حمض Levulinic من مادة السليلوز ، مثل سيقان الذرة ، القش أو النفايات النباتية الأخرى. هذه النفايات لا يجب أن تكون مخمرة. ويقال إن عملية صنع الوقود غير مكلفة وتوفر عائدات تزيد على 60 في المائة.
ابحاث
يتم إجراء البحوث في كل من القطاعين الأكاديمي والخاص.
أكاديمي
معهد فيرجينيا للفنون التطبيقية وجامعة الولاية يجرون أبحاثًا على مدى السنوات الأربع الماضية حول جعل البيوغازولين المستقر في مصافي النفط الحالية. كان تركيزهم على البحث هو طول فترة صلاحية الزيت الحيوي. تم استخدام استخدام المحفزات لإزالة الشوائب من السكريات النباتية المعالجة. مدد الباحثون الوقت من ثلاثة أشهر إلى أكثر من عام.
يستخدم باحثو جامعة ولاية أيوا نوعًا من التخمر في أبحاثهم. فهي تبدأ أولاً بتكوين خليط غازي وتحللها بالحرارة. نتيجة الانحلال الحراري هي النفط الحيوي الذي يتم تخمير الجزء الغني بالسكر منه وتقطيره لإنتاج الماء والإيثانول. ولكن يتم فصل جزء الأسيتات العالي في البيوغازولين ، الماء ، والكتلة الحيوية.
نشر
طورت شركة فيرينت إنيرجي سيستمز ، التي تقع في ماديسون بولاية ويسكونسن بالتعاون مع شركة شل ، تقنية لتحويل السكريات النباتية من قش القمح ، سيقان الذرة ، ولب قصب السكر إلى غاز حيوي. يتم تحويل السكريات إلى هيدروكربونات مماثلة لتلك الموجودة في البنزين العادي عن طريق استخدام المحفزات.
الجدوى الاقتصادية والمستقبل
واحدة من المشاكل الرئيسية التي تواجه الجدوى الاقتصادية للبيوجازولين هي التكلفة العالية. توصلت مجموعات البحث إلى أن مجموعات الاستثمار الحالية غير صاعدة مع وتيرة التقدم البيولوجي الحيوي. بالإضافة إلى ذلك ، قد تطالب مجموعات البيئة بأن يتم إنتاج البيوغازولين الحيوي بطريقة تحمي الحياة البرية ، وخاصة الأسماك. وجدت مجموعة بحثية تدرس الجدوى الاقتصادية للوقود الحيوي أن التقنيات الحالية للإنتاج والتكاليف العالية للإنتاج سوف تمنع البيوغازولين من الوصول إلى عامة الناس. قررت المجموعة أن سعر البنزين الحيوي يحتاج إلى حوالي 800 دولار للبرميل ، وهو ما يرجح أنه غير محتمل مع تكاليف الإنتاج الحالية. مشكلة أخرى تثبط نجاح البنزين الحيوي هو عدم وجود تخفيف الضرائب. تقدم الحكومة إعفاءات ضريبية على وقود الإيثانول ولكنها لم تقدم بعد الإعفاء الضريبي للبيوغازولين. وهذا يجعل من الغاز الحيوي خيارًا أقل جاذبية للمستهلكين. وأخيرًا ، يمكن أن يكون لإنتاج الغاز الحيوي تأثيرًا كبيرًا على صناعة الزراعة. إذا أصبح البيوغازولين بديلاً جادًا ، فسيتم تحويل نسبة كبيرة من الأراضي الصالحة للزراعة الحالية لزراعة المحاصيل فقط من أجل الغاز الحيوي. هذا يمكن أن يقلل من كمية الأراضي المستخدمة لزراعة المواد الغذائية للاستهلاك البشري وقد ينقص المواد الأولية. هذا من شأنه أن يسبب زيادة في تكلفة الطعام الشاملة.
في حين قد تكون هناك بعض المشاكل التي تواجه الجدوى الاقتصادية للبيوجازولين ، فإن الشراكة بين رويال داتش شل وفيرنت إنيرجي سيستمز إنك ، وهي شركة متخصصة في العلوم البيولوجية ومقرها ماديسون ، في ولاية ويسكونسن ، لمواصلة البحث عن البيوكازولين تعتبر علامة مشجعة لمستقبل البيوجاسولين. بالإضافة إلى ذلك ، تقوم العديد من الدول بسن سياسات تزيد من استخدام البيوجازولين داخل البلد للمساعدة في الحد من تكلفة الوقود الأحفوري وخلق المزيد من الاستقلال في مجال الطاقة. وتركز الجهود الحالية التي تبذلها الشراكة على تحسين التكنولوجيا وجعلها متاحة للإنتاج على نطاق واسع.