Biogasolin ist Benzin, das aus Biomasse wie Algen hergestellt wird. Wie herkömmlich hergestelltes Benzin enthält es zwischen 6 (Hexan) und 12 (Dodekan) Kohlenstoffatome pro Molekül und kann in Verbrennungsmotoren verwendet werden. Biogasolin unterscheidet sich chemisch von Biobutanol und Bioethanol, da es sich um Alkohole und nicht um Kohlenwasserstoffe handelt.
Unternehmen wie Diversified Energy Corporation entwickeln Ansätze zur Aufnahme von Triglycerid-Inputs und durch einen Prozess der Desoxygenierung und Reformierung (Cracken, Isomerisieren, Aromatisieren und Herstellen von cyclischen Molekülen) unter Erzeugung von Biogasolin. Dieses Biogasolin soll den chemischen, kinetischen und Verbrennungseigenschaften seines Petroleumgegenstücks entsprechen, jedoch mit viel höheren Oktanzahlen. Andere verfolgen ähnliche Ansätze basierend auf Hydrotreating. Und schließlich konzentrieren sich noch andere auf die Verwendung von Holzbiomasse zur Umwandlung in Biogasine mittels enzymatischer Prozesse.
Struktur und Eigenschaften
BG100, oder 100% Biogasolin, kann sofort als Ersatz für Petroleumbenzin in jedem herkömmlichen Benzinmotor verwendet werden und kann in der gleichen Tankinfrastruktur verteilt werden, da die Eigenschaften herkömmlichem Benzin aus Petroleum entsprechen. Dodekan benötigt einen kleinen Prozentsatz Oktanzahl-Booster, um Benzin zu entsprechen. Ethanolkraftstoff (E85) erfordert einen speziellen Motor und hat eine niedrigere Verbrennungsenergie und eine entsprechende Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
Aber aufgrund der chemischen Ähnlichkeiten von Biogasolin kann es auch mit Normalbenzin gemischt werden. Sie können höhere Verhältnisse von Biogasolin zu Benzin haben und müssen den Fahrzeugmotor anders als Ethanol nicht ändern.
Vergleich zu herkömmlichen Kraftstoffen
| Treibstoff | Energiedichte MJ / L |
Luft-Kraftstoff Verhältnis |
Spezifische Energie MJ / kg |
Hitze der Verdampfung MJ / kg |
RON | MON |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Benzin | 34.6 | 14.6 | 46.9 | 0.36 | 91-99 | 81-89 |
| Butanol-Kraftstoff | 29.2 | 11.2 | 36.6 | 0.43 | 96 | 78 |
| Ethanol Kraftstoff | 24.0 | 9.0 | 30.0 | 0.92 | 129 | 102 |
| Methanol-Kraftstoff | 19.7 | 6.5 | 15.6 | 1.2 | 136 | 104 |
Produktion
iogasine entsteht, indem Zucker direkt in Benzin umgewandelt wird. Ende März 2010 wurde in Madison, WI, von Virent Energy Systems, Inc. die weltweit erste Demonstrationsanlage für Biogasöle in Betrieb genommen. Virent entdeckte und entwickelte 2001 eine Technik namens Aqueous Phase Reforming (APR). Die APR umfasst viele Prozesse einschließlich Reformierung zur Erzeugung von Wasserstoff, Dehydrierung von Alkoholen / Hydrierung von Carbonylen, Desoxygenierungsreaktionen, Hydrogenolyse und Cyclisierung. Die Eingabe für APR ist eine Kohlenhydratlösung, die aus Pflanzenmaterial erzeugt wird, und das Produkt ist eine Mischung aus Chemikalien und oxygenierten Kohlenwasserstoffen. Von dort aus durchlaufen die Materialien eine weitere konventionelle chemische Verarbeitung, um das Endergebnis zu erzielen: Eine Mischung von nicht oxygenierten Kohlenwasserstoffen, von der sie behaupteten, dass sie kosteneffektiv sei.Diese Kohlenwasserstoffe sind die genauen Kohlenwasserstoffe, die in den Erdölbrennstoffen gefunden werden, weshalb heutige Autos nicht geändert werden müssen, um auf Biogasolin zu laufen. Der einzige Unterschied liegt in der Herkunft. Kraftstoffe auf Erdölbasis werden aus Öl hergestellt, und Biogas wird aus Pflanzen wie Rüben und Zuckerrohr oder Zellulose-Biomasse hergestellt, die normalerweise Pflanzenabfälle wären.
Dieselkraftstoff besteht aus linearen Kohlenwasserstoffen. Dies sind lange geradkettige Kohlenstoffketten. Sie unterscheiden sich von den kürzeren, verzweigten Kohlenwasserstoffen, aus denen Benzin besteht. Im Jahr 2014 verwendeten die Forscher ein Ausgangsmaterial aus Lävulinsäure, um Biogasolin herzustellen. Levulinsäure stammt aus Cellulosematerial, wie Maisstängel, Stroh oder anderen Pflanzenabfällen. Dieser Abfall muss nicht fermentiert werden. Der Brennstoffherstellungsprozess ist angeblich kostengünstig und bietet Erträge von über 60 Prozent.
Forschung
Die Forschung wird sowohl im akademischen als auch im privaten Sektor durchgeführt.
Akademisch
Das Virginia Polytechnic Institute und die State University forschen seit vier Jahren an der Herstellung stabiler Biogasanlagen in aktuellen Ölraffinerien. Ihr Forschungsschwerpunkt war die Haltbarkeitsdauer von Bio-Öl. Die Verwendung von Katalysatoren wurde verwendet, um Verunreinigungen aus den verarbeiteten Pflanzenzuckern zu entfernen. Die Forscher verlängerten die Zeit von drei Monaten auf über ein Jahr.
Forscher der Iowa State University verwenden eine Art Fermentation in ihrer Forschung. Sie beginnen zunächst mit der Bildung eines Gasgemisches und pyrolysieren es. Das Ergebnis der Pyrolyse ist Bio-Öl, wobei der zuckerreiche Teil fermentiert und destilliert wird, um Wasser und Ethanol zu erzeugen. Der hohe Acetatanteil wird dann in Biogas, Wasser und Biomasse getrennt.
Privatgelände
Virent Energy Systems, Inc., die in Zusammenarbeit mit Shell in Madison, Wisconsin, ansässig ist, hat eine Technik entwickelt, um Pflanzenzucker aus Weizenstroh, Maisstängeln und Zuckerrohrpulpe in Biogasolin umzuwandeln. Die Zucker werden durch den Einsatz von Katalysatoren ähnlich wie bei Normalbenzin in Kohlenwasserstoffe umgewandelt.
Wirtschaftlichkeit und Zukunft
Eines der Hauptprobleme bei der Wirtschaftlichkeit von Biogasolin sind die hohen Vorlaufkosten.Forschergruppen stellen fest, dass die derzeitigen Investmentgruppen mit dem Tempo des Fortschritts bei Biogasanlagen nicht einverstanden sind. Darüber hinaus können Umweltgruppen verlangen, dass Biogasoline in einer Weise produziert wird, die Wildtiere, insbesondere Fische, schützt. Eine Forschungsgruppe, die sich mit der Wirtschaftlichkeit von Biokraftstoffen befasste, stellte fest, dass derzeitige Produktionstechniken und hohe Produktionskosten verhindern, dass Biogas für die breite Öffentlichkeit zugänglich ist. Die Gruppe stellte fest, dass der Preis für Biogasoline etwa 800 US-Dollar pro Barrel betragen müsste, was mit den derzeitigen Produktionskosten als unwahrscheinlich eingestuft wird. Ein weiteres Problem, das den Erfolg von Biogasolin hemmt, ist das Fehlen von Steuererleichterungen. Die Regierung gewährt Steuererleichterungen für Ethanolkraftstoffe, hat jedoch noch keine Steuererleichterungen für Biogasine angeboten. Dies macht Biogasolin eine viel weniger attraktive Option für die Verbraucher.Schließlich könnte die Produktion von Biogas eine große Auswirkung auf die Landwirtschaft haben.Wenn Biogas eine ernstzunehmende Alternative wäre, würde ein großer Teil unseres vorhandenen Ackerlandes für den Anbau von Pflanzen ausschließlich für Biogasolin umgewandelt werden. Dies könnte die Landfläche verringern, die für die Ernährung von Nahrungsmitteln für den menschlichen Verzehr genutzt wird, und möglicherweise den gesamten Rohstoff verringern. Dies würde zu einem Anstieg der gesamten Nahrungsmittelkosten führen.
Auch wenn es einige Probleme bei der Wirtschaftlichkeit von Biogasolin geben könnte, ist die Partnerschaft zwischen Royal Dutch Shell und Virent Energy Systems, Inc., einem Bioscience-Unternehmen mit Sitz in Madison, WI, ein weiterer vielversprechender Weg für die Zukunft von Biogasoline. Darüber hinaus ergreifen viele Staaten Richtlinien, die den Einsatz von Biogas im Land erhöhen, um die Kosten fossiler Brennstoffe zu senken und mehr Energieunabhängigkeit zu schaffen. Die derzeitigen Bemühungen der Partnerschaft konzentrieren sich auf die Verbesserung der Technologie und ihre Bereitstellung für die Produktion in großem Maßstab.