Alkohol Kraftstoff

Alkohole wurden als Brennstoff verwendet. Die ersten vier aliphatischen Alkohole (Methanol, Ethanol, Propanol und Butanol) sind als Brennstoffe von Interesse, da sie chemisch oder biologisch synthetisiert werden können, und sie haben Eigenschaften, die es ihnen ermöglichen, in Verbrennungsmotoren verwendet zu werden. Die allgemeine chemische Formel für Alkoholkraftstoff ist CnH2n + 1OH.

Das meiste Methanol wird aus Erdgas gewonnen, obwohl es aus Biomasse mit sehr ähnlichen chemischen Verfahren hergestellt werden kann. Ethanol wird üblicherweise durch Fermentationsprozesse aus biologischem Material hergestellt. Biobutanol hat den Vorteil in Verbrennungsmotoren, dass seine Energiedichte näher an Benzin liegt als die einfacheren Alkohole (während es immer noch über 25% höhere Oktanzahl behält); Biobutanol ist jedoch derzeit schwieriger herzustellen als Ethanol oder Methanol. Wenn sie aus biologischen Materialien und / oder biologischen Prozessen erhalten werden, sind sie als Bioalkohole (z. B. „Bioethanol“) bekannt.Es gibt keinen chemischen Unterschied zwischen biologisch hergestellten und chemisch hergestellten Alkoholen.

Ein Vorteil, den die vier Hauptalkoholbrennstoffe gemeinsam haben, ist ihre hohe Oktanzahl. Dies erhöht tendenziell ihre Kraftstoffeffizienz und kompensiert weitgehend die niedrigere Energiedichte von Alkoholkraftstoffen für Kraftfahrzeuge (im Vergleich zu Benzin- und Dieselkraftstoffen), was zu einer vergleichbaren „Kraftstoffwirtschaftlichkeit“ in Bezug auf Abstand pro Volumenmetrik, wie z Liter oder Meilen pro Gallone.

Methanol und Ethanol
Methanol und Ethanol können beide aus fossilen Brennstoffen, Biomasse oder vielleicht einfach aus Kohlendioxid und Wasser gewonnen werden. Ethanol wurde am häufigsten durch Fermentation von Zuckern hergestellt, und Methanol wurde am häufigsten aus Synthesegas hergestellt, aber es gibt modernere Wege, diese Brennstoffe zu erhalten. Enzyme können anstelle von Fermentation verwendet werden. Methanol ist das einfachere Molekül und Ethanol kann aus Methanol hergestellt werden. Methanol kann industriell aus nahezu jeder Biomasse, einschließlich tierischen Abfällen, oder aus Kohlendioxid und Wasser oder Dampf hergestellt werden, indem die Biomasse zunächst in einem Vergaser in Synthesegas umgewandelt wird. Es kann auch in einem Labor mit Elektrolyse oder Enzymen hergestellt werden.

Als Brennstoff haben Methanol und Ethanol beide Vor- und Nachteile gegenüber Kraftstoffen wie Benzin (Benzin) und Dieselkraftstoff. Bei Ottomotoren können beide Alkohole mit deutlich höheren Abgasrückführraten und höheren Verdichtungsverhältnissen betrieben werden. Beide Alkohole haben eine hohe Oktanzahl, mit Ethanol bei 109 ROZ (Research Octane Number), 90 MON (Motor Octane Number) (was 99,5 AKI entspricht) und Methanol bei 109 ROZ, 89 MOZ (was 99 AKI entspricht). Beachten Sie, dass AKI sich auf den „Anti-Knock-Index“ bezieht, der die RON- und MON-Werte (RON + MON) / 2 mittelt und bei US-Tankstellenpumpen verwendet wird. Gewöhnliches europäisches Benzin ist normalerweise 95 RON, 85 MON, gleich 90 AKI. Als Kraftstoff mit Kompressionszündung erzeugen beide Alkohole sehr wenig Partikel, aber ihre niedrige Cetanzahl bedeutet, dass ein Zündverbesserer wie Glycol in den Kraftstoff mit ungefähr 10% gemischt werden muss. 5%.

Beim Einsatz in Fremdzündungsmotoren können Alkohole NOx, CO, HC und Partikel reduzieren. Ein Test mit E85-betriebenen Chevrolet Luminas zeigte, dass NMHC um 20-22%, NOx um 25-32% und CO um 12-24% im Vergleich zu umformuliertem Benzin sank. Die toxischen Emissionen von Benzol und 1,3-Butadien nahmen ebenfalls ab, während die Aldehydemissionen anstiegen (insbesondere Acetaldehyd).

Die Emissionen von Endrohremissionen von CO verringern sich ebenfalls aufgrund des niedrigeren Kohlenstoff-zu-Wasserstoff-Verhältnisses dieser Alkohole und der verbesserten Motoreffizienz.

Methanol- und Ethanolkraftstoffe enthalten lösliche und unlösliche Verunreinigungen.Halogenidionen, die lösliche Verunreinigungen sind, wie Chloridionen, haben einen großen Einfluss auf die Korrosivität von Alkoholbrennstoffen. Halogenidionen erhöhen die Korrosion auf zwei Arten: Sie greifen passivierende Oxidschichten auf verschiedenen Metallen chemisch an und verursachen Lochkorrosion, und sie erhöhen die Leitfähigkeit des Brennstoffs. Erhöhte elektrische Leitfähigkeit fördert elektrische, galvanische und gewöhnliche Korrosion im Kraftstoffsystem. Lösliche Verunreinigungen wie Aluminiumhydroxid, selbst ein Produkt der Korrosion durch Halogenidionen, verstopfen das Kraftstoffsystem im Laufe der Zeit.

Um Korrosion zu verhindern, muss das Kraftstoffsystem aus geeigneten Materialien hergestellt sein, elektrische Leitungen müssen ordnungsgemäß isoliert sein und der Kraftstofffüllstandssensor muss von einem Impuls- und Haltetyp, einem magnetoresistiven oder einem anderen ähnlichen kontaktfreien Typ sein. Außerdem sollte Alkohol von hoher Qualität eine geringe Konzentration an Verunreinigungen aufweisen und einen geeigneten Korrosionsinhibitor enthalten. Wissenschaftliche Beweise zeigen, dass auch Wasser ein Korrosionsinhibitor für Ethanol ist.

Die Experimente werden mit E50 durchgeführt, das aggressiver ist und beschleunigt den Korrosionseffekt. Es ist sehr klar, dass man durch Erhöhung der Wassermenge in Ethanol die Korrosion reduzieren kann. Bei 2% oder 20.000 ppm Wasser im Ethanol-Kraftstoff wurde die Korrosion gestoppt. Die Beobachtungen in Japan stimmen mit der Tatsache überein, dass wasserhaltiges Ethanol bekanntermaßen weniger korrosiv ist als wasserfreies Ethanol. Der Reaktionsmechanismus ist 3 EtOH + Al – & gt; Al (OEt) 3 + 3/2 H 2 wird in unteren bis mittleren Mischungen gleich sein. Wenn genügend Wasser in dem Brennstoff vorhanden ist, reagiert das Aluminium vorzugsweise mit Wasser, um Al 2 O 3 zu erzeugen, wodurch die schützende Aluminiumoxidschicht repariert wird. Das Aluminiumalkoxid bildet keine feste Oxidschicht; Wasser ist wichtig, um die Löcher in der Oxidschicht zu reparieren.

Methanol und Ethanol sind auch mit einigen Polymeren nicht kompatibel. Der Alkohol reagiert mit den Polymeren, die ein Quellen verursachen, und im Laufe der Zeit zersetzt der Sauerstoff die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen in dem Polymer, was eine Verringerung der Zugfestigkeit verursacht. In den letzten Jahrzehnten wurden die meisten Autos jedoch so ausgelegt, dass sie problemlos bis zu 10% Ethanol (E10) vertragen. Dies umfasst sowohl die Kraftstoffsystemkompatibilität als auch die Lambda-Kompensation der Kraftstofflieferung bei Kraftstoffeinspritzmotoren mit geschlossener Lambdaregelung. Bei einigen Motoren kann Ethanol einige Zusammensetzungen von Kunststoff- oder Gummikraftstofflieferkomponenten, die für herkömmliches Benzin ausgelegt sind, abbauen und auch nicht in der Lage sein, den Kraftstoff richtig zu kompensieren.

„FlexFuel“ -Fahrzeuge haben Kraftstoffsysteme und Motorkomponenten, die für eine lange Lebensdauer ausgelegt sind, mit E85 oder M85 aufgerüstet, und das ECU kann sich an jedes Kraftstoffgemisch zwischen Benzin und E85 oder M85 anpassen. Typische Upgrades umfassen Modifikationen an: Kraftstofftanks, elektrische Leitungen des Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen, Kraftstofffilter, Kraftstoffleitungen, Einfüllrohre, Kraftstoffstandsensoren, Einspritzdüsen, Dichtungen, Kraftstoffverteilerleitungen, Kraftstoffdruckregler, Ventilsitze und Einlassventile. „Total Flex“ Autos, die für den brasilianischen Markt bestimmt sind, können E100 (100% Ethanol) verwenden.

Ein Liter Ethanol enthält 21,1 MJ, ein Liter Methanol 15,8 MJ und ein Liter Benzin etwa 32,6 MJ. Mit anderen Worten, für den gleichen Energiegehalt wie ein Liter oder eine Gallone Benzin benötigt man 1,6 Liter / Gallonen Ethanol und 2,1 Liter / Gallonen Methanol. Die Zahlen für die rohe Energie pro Volumen führen jedoch zu irreführenden Kraftstoffverbrauchszahlen, da mit Alkohol betriebene Motoren wesentlich energieeffizienter gemacht werden können. Ein größerer Prozentsatz der in einem Liter Alkohol verfügbaren Energie kann in nützliche Arbeit umgewandelt werden. Dieser Unterschied in der Effizienz kann den Energiedichteunterschied teilweise oder vollständig ausgleichen, abhängig von den bestimmten Motoren, die verglichen werden.

Methanolkraftstoff wurde als zukünftiger Biokraftstoff vorgeschlagen, oft als Alternative zur Wasserstoffwirtschaft. Methanol hat eine lange Geschichte als Renntreibstoff. Frühe Grand Prix Racing verwendet Mischgemische sowie reines Methanol. Die Verwendung des Brennstoffs wurde nach dem Krieg hauptsächlich in Nordamerika verwendet. [Klärung erforderlich] Methanol für Rennzwecke basierte jedoch weitgehend auf Methanol, das aus Synthesegas aus Erdgas hergestellt wurde, und daher würde dieses Methanol nicht als Biokraftstoff betrachtet. Methanol ist ein möglicher Biokraftstoff, wenn das Synthesegas jedoch aus Biomasse gewonnen wird.

Theoretisch kann Methanol auch aus Kohlendioxid und Wasserstoff unter Verwendung von Kernkraft oder irgendeiner erneuerbaren Energiequelle hergestellt werden, obwohl dies im industriellen Maßstab wahrscheinlich nicht wirtschaftlich ist (siehe Methanolwirtschaft). Im Vergleich zu Bioethanol der Hauptvorteil von Methanol Biokraftstoff ist seine viel größere Well-to-Wheel-Effizienz.Dies ist besonders in gemäßigten Klimazonen relevant, wo Düngemittel benötigt werden, um Zucker oder Stärkekulturen anzubauen, um Ethanol herzustellen, während Methanol aus Lignocellulose (holziger Biomasse) hergestellt werden kann.

Ethanol wird bereits extensiv als Kraftstoffadditiv verwendet, und die Verwendung von Ethanolkraftstoff allein oder als Teil einer Mischung mit Benzin nimmt zu. Im Vergleich zu Methanol ist sein Hauptvorteil, dass es weniger korrosiv ist und zusätzlich der Kraftstoff ungiftig ist, obwohl der Kraftstoff einige toxische Abgasemissionen erzeugt. Seit 2007 verwendet die Indy Racing League nach 40 Jahren Methanol als alleinigen Kraftstoff. Seit September 2007 sind Tankstellen in New South Wales (Australien) dazu verpflichtet, ihr gesamtes Benzin mit 2% Ethanol zu versorgen

Butanol und Propanol
Propanol und Butanol sind erheblich weniger toxisch und weniger flüchtig als Methanol.Insbesondere Butanol hat einen hohen Flammpunkt von 35 ° C, was ein Vorteil für die Brandsicherheit ist, aber es kann eine Schwierigkeit sein, Motoren bei kaltem Wetter zu starten. Das Konzept des Flammpunkts ist jedoch nicht direkt auf Motoren anwendbar, da die Kompression der Luft im Zylinder bedeutet, dass die Temperatur mehrere hundert Grad Celsius beträgt, bevor die Zündung stattfindet.

Die Fermentationsprozesse zur Herstellung von Propanol und Butanol aus Cellulose sind recht schwierig durchzuführen, und der zur Durchführung dieser Umsetzungen verwendete Weizmann-Organismus (Clostridium acetobutylicum) erzeugt einen äußerst unangenehmen Geruch, der bei der Planung und Lokalisierung einer Fermentationsanlage berücksichtigt werden muss . Dieser Organismus stirbt auch ab, wenn der Butanolgehalt dessen, was er fermentiert, auf 7% steigt. Zum Vergleich stirbt Hefe, wenn der Ethanolgehalt ihres Ausgangsmaterials 14% erreicht. Spezialisierte Stämme tolerieren sogar höhere Ethanolkonzentrationen – so genannte Turbo-Hefen können bis zu 16% Ethanol widerstehen. Wenn jedoch gewöhnliche Saccharomyces-Hefe modifiziert werden kann, um ihre Ethanolresistenz zu verbessern, können Wissenschaftler eines Tages einen Stamm des Weizmann-Organismus mit einer Butanolresistenz erzeugen, die höher als die natürliche Grenze von 7% ist. Dies wäre nützlich, weil Butanol eine höhere Energiedichte als Ethanol hat und weil aus Zuckerfrüchten, die zur Herstellung von Ethanol verwendet werden, überschüssige Fasern zu Butanol gemacht werden können, was die Alkoholausbeute von Brennstoffpflanzen erhöht, ohne dass mehr Pflanzen benötigt werden gepflanzt.

Trotz dieser Nachteile haben DuPont und BP kürzlich angekündigt, dass sie gemeinsam mit der großen Bioethanolanlage, die sie gemeinsam mit Associated British Foods entwickeln, gemeinsam eine Demonstrationsanlage für Butanolbrennstoffe im kleinen Maßstab bauen.

Die Firma Energy Environment International hat ein Verfahren zur Herstellung von Butanol aus Biomasse entwickelt, bei dem zwei getrennte Mikroorganismen nacheinander eingesetzt werden, um die Produktion von Nebenprodukten aus Aceton und Ethanol zu minimieren.

Die Schweizer Firma Butalco GmbH verwendet eine spezielle Technologie, um Hefen zu modifizieren, um Butanol anstelle von Ethanol herzustellen. Hefen als Produktionsorganismen für Butanol haben entscheidende Vorteile gegenüber Bakterien.

Butanolverbrennung ist: C 4 H 9 OH + 6 O 2 → 4 CO 2 + 5 H 2 O + Wärme
Propanolverbrennung ist: 2C 3 H 7 OH + 9 O 2 → 6 CO 2 + 8 H 2 O + Wärme

Der 3-Kohlenstoff-Alkohol, Propanol (C3H7OH), wird im Gegensatz zu Ethanol, Methanol und Butanol nicht oft als direkte Brennstoffquelle für Benzinmotoren verwendet, wobei die meisten als Lösungsmittel verwendet werden. Es wird jedoch in einigen Arten von Brennstoffzellen als Wasserstoffquelle verwendet; es kann eine höhere Spannung erzeugen als Methanol, welches der Brennstoff der Wahl für die meisten alkoholbasierten Brennstoffzellen ist. Da jedoch Propanol schwerer herzustellen ist als Methanol (biologisch ODER aus Öl), sind Methanol-nutzende Brennstoffzellen gegenüber solchen, die Propanol verwenden, bevorzugt.

Kraftstoff Alkoholversorgung
Brennstoffalkohol wird aus verschiedenen Kulturen wie Zuckerrohr, Zuckerrübe, Mais, Gerste, Kartoffel und dergleichen hergestellt. Es gibt Ethanol aus brasilianischem Zuckerrohr als wichtigen Bio-Alkohol-Plan. Alkohole können auch synthetisch aus Ethan oder Acetylen, Calciumcarbid, Kohle, Erdölgas oder anderen Ressourcen erhalten werden.

Ethanol-Produktion
Einmal gesagt: „Die landwirtschaftliche Produktion von Alkohol durch die Landwirtschaft erfordert eine beträchtliche Menge an Land, das mit fruchtbarem Boden und Wasser bebaut werden kann. Daher wird behauptet, dass es in Regionen mit hoher Bevölkerungsdichte und Industrialisierung wie Westeuropa nicht so effektiv ist “ Es war. Auch wenn ganz Deutschland mit Zuckerrohrplantagen bedeckt ist, kann es nur etwa die Hälfte des derzeitigen Energiebedarfs Deutschlands (einschließlich Brennstoff und Strom) decken. Auch in landwirtschaftlich genutzten Flächen mit ausreichend Regenfall zur Erzeugung von Getreide / Luxusgütern können Pflanzen, die zu relativ hohen Preisen verkauft werden können (als Ausnahme für Palmöl mit extrem hohen Flächenerträgen) nicht immer zum Anbau von Energiepflanzen geeignet sein

Da es möglich wird, Ethanol aus Cellulose durch das RITE-HONDA-Verfahren wirtschaftlich herzustellen, wird gesagt, dass der Bereich der Ethanolproduktionsmaterialien wie Seetang, Maisstängel, Rutenhirse, ausgedünntes Holz und dergleichen weit verbreitet ist.

Die weitverbreitete Wüste / Halbwüste ist aus der Sicht der ganzen Erde als Brachland ungenutzt, und die Wasserkosten sind wichtig, anstatt an solchen Orten zu geringen Kosten expansives Land nutzen zu können. Es wird gesagt, dass es möglich ist, die Energie-Ethanol-Produktion zu erhöhen, indem man Pflanzen anbaut, die gegen Austrocknen beständig sind, wie Rutenhirse und Kakteen in Trockengebieten

Darüber hinaus haben Algen einen Ölausbeute pro Hektar Ackerland von mehreren zehn Tonnen, und es wird erwartet, dass nur Reisfelder in der Kanto-Ebene die Nachfrage nach Transportöl für Japan decken können, und Algen, die keine landwirtschaftliche Fläche benötigen Ethanolproduktion wird auch in Betracht gezogen.

Wenn man bedenkt, dass die Nachfrage nach großen Kraftstoffen in der Zukunft steigt, wenn es ausreichende Bewässerung, landwirtschaftliche Investitionen usw. gibt, läuft die Batterie des Plug-in-Hybrid-Autos aus und läuft über den nicht-elektrifizierten Abschnitt der Fahrleitungstyp Hybrid, Leistungsspitze bei Tag Es wird angenommen, dass es möglich ist, genug Kraftstoff zu liefern, um den Kraft-Wärme-Kopplungskraftstoff abzudecken

Eisen-Gas-Koproduktion · · Methanolproduktion durch effektive Nutzung von Eisenerzabgasen

Latent-Methanol erzeugbare Menge durch effektive Nutzung von Stahlabgas

Eisenerzeugung ist die Reduktion von Eisenerz, das Eisenoxid ist. Die Stahlindustrie verbraucht jährlich 100 Millionen Tonnen Kohle in Japan und reduziert Eisenerz, indem sie jedes Jahr eine große Menge Kohlenmonoxid produziert, aber wenn man Methanol aus seinem Kohlenmonoxid als Rohstoff synthetisiert, werden zehntausend Meter Methanol erhalten Nebenprodukte aus Eisen sind eine große Hilfe bei der Einsparung von Ölimporten.

Chemisch wird, wenn ein Mischgas (Synthesegas) aus Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid durch Einblasen von Dampf in das Kohlenmonoxidabgas nach der Reduktion von Eisenerz und durch eine Wassergasverschiebungsreaktion hergestellt wird, es durch Methanolsynthese bestimmt das Fischer-Tropsch-Verfahren Es wird zu einem Rohstoff für die Automobiltreibstoffsynthese. (Siehe Chemie C1)

In der „Energieeinsparstrategie 2007“ erklärte die Agentur für Naturressourcen und Energie: „Die Zusammenarbeit zwischen Industrie, Koproduktion, verschiedenen Kraftstoffen aus Synthesegas usw. umfasst Produktionsprozesse in der Chemie, Stahlerzeugung usw. und Energieumwandlungsprozesse, wie z als Energieerzeugung Es ist ein System, das darauf abzielt, den Gesamtverbrauch fossiler Brennstoffe durch eine drastische Reduzierung der CO2-Emissionen bis zum Äußersten zu reduzieren, indem ein neues komplexes System aufgebaut wird, das gleichzeitig Materialproduktion und Energieerzeugung übernimmt.

Darüber hinaus wurde es in der Technologie-Strategie-Karte der Stahlindustrie möglich, „Up-Gas Co-Produktionstechnologie“ für Upstream / umweltfreundliche Technologie und globalen Umweltschutz aufzuzählen.

Ursachen, warum die Brennstoffsynthese nicht durch die aktuelle Hochofenmethode und Gründe für die Stagnation eines neuen Schmelzreduktionsreaktors durchgeführt wird

Da das gegenwärtige Hochofenverfahren jedoch Luftblasen ist, enthält das Abgas eine große Menge an Stickstoff neben Kohlenmonoxid, so dass es nicht als Synthesegas für die Synthese von Brennstoff und nur eine verschwenderische Verwendung von Brennstoff in Stahlwerken verwendet werden kann Ich kann es nicht tun. Sinteröfen und Koksöfen sind im Falle der Schmelzreduktion jedoch nicht erforderlich. Eisenherstellungsverfahren wie DIOS, hohe Produktionseffizienz, billige allgemeine Kohle und Feinerz können verwendet werden und Sauerstoff wird verwendet, um Kohle zu vergasen, so daß das Abgas Stickstoff enthält Es gibt kein Nebenprodukt der Synthese Brennstoff Rohstoff Gas, gibt es auch die Möglichkeit, den Weg zu einer effektiven Nutzung von Eisen-Herstellung Abgas für die Synthese von Kraftstoff-und Selbstversorgung Produktion von synthetischen Brennstoff von mehreren Millionen Tonnen. Jedoch ist in der derzeitigen Einzelanlagen-Methanolproduktion das Erdgasreformierverfahren in vielen Fällen vorteilhafter in Bezug auf die Kosten als das Kohlevergasungsverfahren, und wie viel Kosten können durch die Verwendung von Eisenherstellungsabgas reduziert werden, wird CNG importiert Methanol Es wird gesagt, dass ein Zweig des Kostenwettbewerbs mit

Obwohl das Schmelzreduktions-Eisenherstellungsverfahren viele Vorteile aufweist, haben Stahlhersteller in Japan, Europa und den Vereinigten Staaten 1995 einen Hochofen, einen Sinterofen für feinen Eisenerz und einen Koksofen gebaut, der die Nachfrage ausreichend befriedigen konnte. In China und Indien, wo die Nachfrage steigt, sind die Stähle, die von lokalen Unternehmen geliefert werden, billiger als die kaltgewalzten Stahlbleche und höherwertigen Stahlprodukte, und die von ihnen gelieferten Stahlunternehmen sind billiger. Die Kapitalinvestitionen der japanischen Stahlunternehmen sind nachgelagert, einschließlich der Verzinkungsanlagen. Es war nicht länger ein Umfeld, in das Investitionen in den Roheisenherstellungsprozess investiert wurden. Doch in den letzten Jahren, wie den Kauf von Rohstoffen Kohle Minen von Ressourcen Maßnahmen, die Erhöhung der Kokskohlepreis mehr als doppelt so viel in einem einzigen Jahr, den Betrieb von Schmelzereduktionsofen in Korea POSCO, Backofen Ofen hat das Ende erreicht seiner Nutzungsdauer von 40 Jahren im Jahr 2015, Die Umweltbedingungen des Baus des Schmelzreduktionsreaktors werden ausgerichtet.

Alternative Ressourcen
Zuckerrohr wächst im südlichen Teil der Vereinigten Staaten (es ist kein kaltes Klima wie ein Gebiet, in dem Mais die Hauptfrucht ist). Auf der anderen Seite sind viele Gebiete, in denen derzeit Mais angebaut wird, auch geeignete Anbaugebiete für Zuckerrüben. Mehrere Studien haben gezeigt, dass die Ethanolproduktion in den USA eine deutlich effizientere Art der Verwendung dieser Zuckerrüben ist als die Verwendung von Mais.

In Brasilien wurden in den 1980er Jahren Grundnahrungsmittelpflanzen, eine Methode zur Herstellung von Ethanol aus Manioka, die eine große Menge Stärke aus der Wurzel aufnehmen kann, ernsthaft untersucht. Die Ethanolausbeute war jedoch niedriger als die von Zuckerrohr, und die Behandlung von Cassava zur Umwandlung von Stärke in fermentierbaren Zucker war kompliziert.Und die Möglichkeit von Pflanzenrückständen als Ethanolquelle wurde untersucht.

Die Aufmerksamkeit konzentrierte sich auf die Verwendung von Biomasse als Ethanolquelle oder einer anderen Art von Brennstoffquelle. Dies ist eine weit verbreitete Idee, ebenso wie industrielle Abfälle und tierische Abwässer, verwenden eine Vielzahl von organischen Materialien einschließlich Kulturpflanzen und Holz.

Im Moment ist der Prozess der Umwandlung von Biomasse in Ethanol oder andere Brennstoffe nicht komplizierter und weniger effizient. Thermische Depolymerisation (hergestellt durch Verfahrensprodukte wie leichtes Schweröl) kann ein Thema sein.

Siehe auch Biomasse Ethanol

Netto-Brennstoff-Energiebilanz
Um weiterhin bestehen zu können, sollte die auf Alkohol basierende Kraftstoffwirtschaft einen Nettoüberschuss in der Kraftstoffbilanz aufweisen. Das heißt, die gesamte Energie, die für die Herstellung von Alkohol ausgegeben wird, nicht nur Brennstoffe für den Anbau, die Ernte, den Transport, die Vergärung, die Destillation und die Lieferung von Rohstoffpflanzen, sondern auch der Bau von Farmen und landwirtschaftlichen Geräten ist enthalten, für die Summe sollte es die Energiemenge nicht übersteigen, die der produzierte Brennstoff enthält. Wenn Sie zum Beispiel sagen „2 Gallonen Kraftstoff verbrauchen, bevor Sie eine Gallone Kraftstoff machen und verbrauchen“, bedeutet das, dass es keinen Sinn gibt.

Das System mit der Energiebilanz des Brennstoffs in den Defizitzustand zu schalten, wird einfach mit steigendem Alkoholverbrauch enden. Ein solches System hätte nicht mehr als einen Umweg für die Verwendung von nicht alkoholischen Kraftstoffen, die nicht für den Verkehr geeignet sind, wie Kohle, Erdgas oder Biotreibstoffe für Pflanzenreste (in der Tat viele USA. Der Vorschlag geht von der Verwendung von Erdgas zur Destillation aus ). Und der ökologische Beitrag von Alkoholkraftstoff und die Überlegenheit der Nachhaltigkeit können nicht realisiert werden, wenn die Kraftstoffbilanz des Systems im roten Bereich ist.

Wenn die Überschussbreite der Energiebilanz gering ist, tritt das Problem immer noch auf. Wenn die Nettobrennstoff-Energiebilanz 50% beträgt, ist zur Produktion von alkoholfreiem Kraftstoff eine Produktion von 2 Gallonen Alkohol erforderlich, um den Verbrauchern 1 Gallonen Alkohol zu liefern.

Geopolitik ist ein entscheidender Faktor für dieses Problem. Die Persistenz von Ethanol aus Zuckerrohr in den tropischen Provinzen mit reichlich Wasser und Bodenressourcen wie Brasilien hat keinen Zweifel. Durch das Verbrennen von Zuckerrohrrückständen (Bagasse) produziert es tatsächlich mehr Energie als der Betrieb einer Ethanolanlage, und viele der Anlagen verkaufen heute überschüssigen Strom an die Öffentlichkeit. Da es sich um ein Land mit reichlich Wasserkraftwerken handelt, gibt es auch Raum für Verbesserungen in der Zirkulation der Energiebilanz, indem die Verwendung von Elektrizität für die Produktion verbessert wird, beispielsweise durch Verbesserung der Pulvermahlung und Destillation.

In einer anderen Region als den Tropen wird es eine völlig andere Zusammensetzung. Das Klima dort ist zu kalt für Zuckerrohr. In den Vereinigten Staaten wird landwirtschaftlicher Alkohol im Allgemeinen aus Getreide, hauptsächlich Mais, gewonnen. Und das Nettobrennstoffbudget ist der Zustand, dass die Straße noch steil ist.

Die Zukunft des Alkoholbrennstoffs

Alkohol und Wasserstoff
Die gegenwärtige Nachfrage nach fossilen Brennstoffen wird vermutlich auf Wasserstoff als Brennstoff umgestellt und bildet eine Situation, die auch als Wasserstoffwirtschaft bezeichnet wird.Nach einer Theorie sollte Wasserstoff selbst nicht als Brennstoffressource angesehen werden.Dieser Theorie zufolge ist Wasserstoff ein temporäres Energiespeichermedium, das zwischen Energiequellen und Orten, an denen Energie verbraucht wird (wie Photovoltaik, Biomasse oder fossile Brennstoffe), existiert. In der Tat, wenn Wasserstoff in einem gasförmigen Zustand ist, nimmt er im Vergleich zu anderen Brennstoffen ein großes Volumen ein, was ein sehr schwieriges Problem hinsichtlich der Energieabgabe darstellt. Eine Lösung besteht darin, Wasserstoff unter Verwendung von Ethanol zu liefern. Es ist ein Verfahren, um es von dem Kohlenstoff zu befreien, der den Wasserstoff durch Wasserstoffreformierung an dem Abgabezielort bindet und es der Brennstoffzelle zuführt. Eine andere Methode besteht darin, Ethanol direkt als Brennstoff für Brennstoffzellen zuzuführen.

Anfang 2004 gaben Forscher der Universität von Minnesota bekannt, dass sie eine einfache strukturierte Ethanol-Brennstoffzelle entwickelt haben. Das heißt, Ethanol durchdringt die Katalysatorschicht und führt der Brennstoffzelle den notwendigen Wasserstoff zu. Die Vorrichtung verwendet einen Rhodium-Cerium-Katalysator für die Reaktion im ersten Schritt, bei der die Reaktionstemperatur etwa 700 ° C erreicht. Im ersten Schritt wird eine Mischung aus Ethanol und Wasserdampf mit Sauerstoff umgesetzt, um eine ausreichende Menge an Wasserstoff zu erzeugen.Unglücklicherweise wird Kohlenmonoxid als ein Nebenprodukt erzeugt, das die Brennstoffzelle verstopft. Es passiert also einen anderen Katalysator und wandelt es in Kohlendioxid um.Letztendlich erzeugt diese einfache Vorrichtung ein Gas, das aus ungefähr 50% Wasserstoff und 30% Stickstoff besteht. Die restlichen 20% sind Kohlendioxid als Hauptkomponente. Gemischtes Gas aus inertem Stickstoff und Wasserstoff zusammen mit Kohlendioxid wird zu der geeigneten Brennstoffzelle gepumpt. Danach wird Kohlendioxid in die Atmosphäre freigesetzt und von der Pflanze resorbiert.

Treibhausgas
Einer der Vorteile des Umstiegs auf eine Alkohol-Kraftstoff-Wirtschaft wäre wahrscheinlich eine Reduzierung der Gesamtemissionen von Kohlendioxid, welches ein Treibhausgas ist, vielleicht am wichtigsten. Selbst wenn CO2 durch die Produktion und den Verbrauch von Ethanol freigesetzt wird, wird die Pflanze es absorbieren. Im Gegensatz dazu setzt die Verbrennung fossiler Brennstoffe eine große Menge an „neuem“ CO 2 in die Atmosphäre frei, ohne einen Unterteller wie einen Alkoholbrennstoff.

Dieser Vorteil tritt natürlich nur bei Ethanol auf, das in der Landwirtschaft erzeugt wird, nicht bei Ethanol, das aus Erdöl umgewandelt wird. Und weil es nur ein kleiner ist, aber die Kosten niedrig sind, ist es der aus dem Erdgas gewonnene Alkohol, der den größten Teil des industriell konsumierten Alkohols ausmacht. Dieser Punkt sollte in die Bewertung einbezogen werden, wenn die Kosten für die Umstellung auf Ethanol aus landwirtschaftlicher Produktion zusammengefasst werden.

Effektive Nutzung von Erdöl / Kohle / erneuerbare Energien
Der Vorteil eines der Alkohole der landwirtschaftlichen Produktion kann als eine nie ausgeschöpfte erneuerbare Energiequelle bezeichnet werden. Zusammen mit dem steigenden Preis von Rohöl,

Hochpreisige Ölfelder mit schlechten Bergbaubedingungen sind profitabel und das Angebot steigt.
Ölschiefer, Abbau von Ölsanden beginnt.
Die Anwendung von Erdgas breitet sich auf Automobilkraftstoffe wie Alkohol und komprimiertes Erdgas aus.
Die Teilungsquote der Eisenbahn- / Wasserschifffahrt im Transport wird erhöht, der Anteil von Containerzug, Huckepack-Transport, Dual-Mode-Fahrzeug, Containerschiff, RO-RO-Schiff erhöht sich.
Die Kohleverflüssigung, die Methanol und Kerosin aus Kohle synthetisiert, wird auch dann Gewinn machen, wenn sie kein sauerstoffgefertigtes Eisenabgas verwendet.
Es wird gesagt, dass Kohle hunderte von Jahren hat, aber nachdem der Kohlenrückstand niedrig geworden ist, hängt es von Methanhydrat und gebrautem Ethanol ab.

Es wird angenommen, dass sich die alternative Energie für Öl allmählich von nun an sukzessive ausbreitet.

Aufgrund der Popularisierung von Autos in China und Indien mit einer Bevölkerung von mehr als 1 Milliarde, ist der explosive Anstieg des Ölverbrauchs zwei oder drei Mal, und für weiche Landung 2) Advance frühe Entwicklung der alternativen Energie von 3) 5) Andernfalls dürfte es zu einem Anstieg der Rohölpreise kommen

Unter den Erdölanwendungen ist die Stromerzeugung Kernkraft, Industriekraftstoff ist Kohle, Heizkerosin ist Erdgas, Automobilkraftstoff kann durch Alkohol oder komprimiertes Erdgas ersetzt werden, aber Schiffskraftstoff Schweröl / Flugkraftstoff Jet-Öl wird verflüssigt Es ist teuer zu machen, und wenn Kunstharz aus Kohle-Rohstoff hergestellt wird, wird es sehr teuer. Mit anderen Worten, wertvolle Petroleum sollte für petrochemische, marine Dieselkraftstoff, Flugzeugtreibstoff gespart werden, und es sollte für Anwendungen wie Stromerzeugung verwendet werden, die durch Kernkraft und Automobilkraftstoff ersetzt werden kann, der durch Alkohol ersetzt werden kann sagte, dass es eine verschwenderische Ressource ist. Wenn jedoch der Alkoholkonsum für Automobilkraftstoffe in China und Indien verzögert wird, wird wertvolles Petroleum, das für die chemische Industrie verwendet wird, für die Kraftstoff- und Stromerzeugung im Automobil verbrannt. In diesem Sinne Öl „edle Jugend“ ist ein Problem, wird Alkohol für Automobilkraftstoff erwartet.