바이오 디젤은 석유 또는 식물성 기름으로서 식물성 또는 지용성 동물성 기름으로서 식물성 또는 지용성 동물성 기름으로부터 얻은 액체로서 에스테르 화 및 에스테르 교환 반응의 산업 공정에 의해 사용되거나 석유로부터 얻은 석유 또는 석유의 전부 또는 부분 대체의 준비에 적용됩니다. 바이오 디젤은 석유 정련의 디젤 유와 여러 가지 양으로 혼합 될 수 있습니다.
생산
바이오 디젤은 일반적으로 식물성 오일 또는 동물 지방 공급 원료 및 프라 잉 오일과 같은 기타 비 식용 원료의 에스테르 교환 반응에 의해 생성된다.이 배치 반응 공정을 수행하기위한 몇 가지 방법이 공통 배치 공정, 불 균질 촉매, 초 임계 프로세스, 초음파 방법 및 심지어 전자 레인지 방법.
화학적으로, transesterified 바이오 디젤은 장쇄 지방산의 모노 알킬 에스테르의 혼합을 포함합니다. 가장 일반적으로 사용되는 형태는 메탄올 (나트륨 메톡 시드로 전환)을 사용하여 메틸 에스테르 (일반적으로 Fatty Acid Methyl Ester – FAME라고 함)를 생산하는 것입니다. 에탄올을 사용하여 에틸 에스테르를 생산할 수 있습니다 지방산 에틸 에스테르 (FAEE)로서의 바이오 디젤 및 고급 알코올, 예컨대 이소프로판올 및 부탄올이 또한 사용되어왔다. 더 높은 분자량의 알콜을 사용하면 생성 된 에스테르의 저온 유동 특성이 개선되며, 이는 덜 효율적인 에스테르 교환 반응을 희생시킨다. 지질 에스테르 교환 생성 공정은 기유를 목적하는 에스테르로 전환 시키는데 사용된다. 기유의 모든 유리 지방산 (FFAs)은 비누로 전환되어 공정에서 제거되거나 산성 촉매를 사용하여 에스테르 화 (더 많은 바이오 디젤을 생산)합니다. 이 가공 후, 곧은 식물성 기름과는 달리, 바이오 디젤은 석유 디젤의 연소 성질과 매우 유사한 연소 성질을 가지며, 현재의 대부분의 용도에서 그것을 대체 할 수있다.
대부분의 바이오 디젤 생산 공정에서 사용되는 메탄올은 화석 연료 투입물을 사용하여 제조됩니다. 그러나, 이산화탄소 또는 바이오 매스를 원료로 사용하여 재생 가능한 메탄올의 공급원이있어 생산 공정에 화석 연료가 사용되지 않습니다.
에스테르 교환 공정의 부산물은 글리세롤의 생산이다. 제조되는 1 톤의 바이오 디젤마다 100kg의 글리세롤이 생성됩니다. 원래, 글리세롤에 대한 가치있는 시장이 있었는데, 이는 전체 과정의 경제성을 지원했습니다. 그러나 글로벌 바이오 디젤 생산량이 증가함에 따라이 조 글리세롤 (물 및 촉매 잔류 물 20 % 함유)의 시장 가격이 추락했습니다. 이 글리세롤을 화학 빌딩 블록으로 사용하기위한 연구가 전 세계적으로 진행되고 있습니다 (Wikipedia 기사 “글리세롤”의 화학 중간체 참조). 영국에서 한 가지 이니셔티브는 글리세롤 챌린지 (The Glycerol Challenge)입니다.
일반적으로이 조 글리세롤은 일반적으로 진공 증류를 수행하여 정제해야합니다. 이것은 오히려 에너지 집약적입니다. 그런 다음 정제 글리세롤 (98 % + 순도)을 직접 활용하거나 다른 제품으로 전환 할 수 있습니다. 2007 년에 발표 된 내용은 다음과 같다 : Ashland Inc.와 Cargill의 합작 투자사가 글리세롤로부터 유럽의 프로필렌 글리콜을 제조한다는 계획을 발표했으며 Dow Chemical은 북미와 유사한 계획을 발표했다. 다우 지수는 또한 글리세롤에서 에피 클로로 히 드린을 제조하는 중국 공장을 건설 할 계획이다. Epichlorhydrin은 에폭시 수지의 원료입니다.
생산 수준
2007 년 바이오 디젤 생산 능력은 빠르게 증가하여 연평균 성장률은 2002-06 년에서 40 %가 넘었습니다. 2006 년에 실제 생산량을 얻을 수있는 최신의 세계 바이오 디젤 생산량은 약 5-6 백만 톤이었으며 유럽에서 490 만 톤이 처리되었으며 그 중 270 만 톤이 독일에서 생산되었으며 나머지 대부분은 미국에서. 2008 년 유럽에서만 생산량이 780 만 톤으로 증가했습니다. 2009 년 7 월 유럽 연합 (특히 독일 생산자)과의 경쟁을 극복하기 위해 유럽 연합의 미국 수입 바이오 디젤에 대한 의무가 추가되었습니다. 유럽의 2008 년 생산 능력은 총 1,600 만 톤입니다. 이것은 미국과 유럽에서 약 4 억 9 천만 톤 (1,470 억 갤런)의 디젤에 대한 총 수요와 비교됩니다. 2005/06 년도의 모든 목적을위한 식물성 기름의 전세계 생산량은 약 1 억 1 천만 톤이었으며, 팜 오일과 콩기름은 약 3,400 만 톤이었다. 2018 년 현재 인도네시아는 연간 생산량 350 만 톤의 팜유 기반 바이오 연료를 공급하는 세계 최고의 공급국이며 약 1 백만 톤의 바이오 디젤을 수출 할 것으로 예상됩니다.
2011 년 미국의 바이오 디젤 생산은 업계를 새로운 이정표로 이끌었습니다. EPA 재생 가능 연료 기준에 따르면 총 수요와 비교하여 생산 수준을 모니터링하고 문서화하기 위해 바이오 디젤 생산 공장에 대한 목표가 구현되었습니다. EPA에 의해 발표 된 연말 데이터에 따르면 2011 년 바이오 디젤 생산량은 10 억 갤런 이상에 달했습니다. 이 생산량은 EPA가 정한 8 억 갤런 목표를 훨씬 초과했습니다. 2020 년 예상 생산량은 약 120 억 갤런입니다.
가용성 및 가격
2005 년 전세계 바이오 디젤 생산량은 380 만 톤에 달했습니다. 바이오 디젤 생산량의 약 85 %가 EU에서 생산되었습니다.
2007 년 미국에서는 B2 / B5의 연방 및 주 연료 세를 포함한 평균 소매 가격이 석유 디젤보다 약 12 센트 낮았고 B20 블렌드는 페트로 디젤과 동일했습니다. 그러나 2009 년 7 월까지 디젤 가격의 급격한 변화의 일환으로 미국 DOE는 석유 디젤 ($ 2.69 / gal 대비 $ 2.54 / gal)보다 평균 갤런 당 15 센트의 B20 비용을보고했습니다. B99와 B100은 지방 정부가 세금 인센티브 나 보조금을 제공하는 경우를 제외하면 일반적으로 석유 가격보다 더 비쌉니다. 2016 년 10 월 Biodiesel (B20)은 페트로 디젤보다 2 센트 / 갤런 낮았습니다.
바이오 디젤 공급 원료
다양한 오일을 사용하여 바이오 디젤을 생산할 수 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
Virgin oil feedstock – 유채 기름과 콩기름이 가장 일반적으로 사용되며, 대두유는 미국 생산량의 약 절반을 차지합니다. 또한 Pongamia, 필드 pennycress 및 jatropha 및 겨자, 호호바, 아마, 해바라기, 야자 기름, 코코넛 및 대마 (생물 연료에 대한 자세한 내용은 식물유 목록 참조)와 같은 다른 작물에서 얻을 수 있습니다;
폐 식물성 기름 (WVO);
동물성 지방에는 탤 로우, 라드, 황색 기름, 닭 지방, 생선 기름에서 나오는 오메가 -3 지방산 생성의 부산물이 포함됩니다.
조류는 하수도와 같은 폐기물을 사용하거나 현재 식량 생산에 사용되는 토지를 대체하지 않고 재배 할 수 있습니다.
전통적인 농작물을 재배 할 수없는 해안 지역에서 바닷물을 이용하여 자랄 수있는 Salicornia bigelovii와 같은 염생 식물의 기름. 담수 관개를 통해 재배 된 콩 및 기타 종자의 수확량과 동일한 수확량
하수 슬러지 – 하수도 – 바이오 연료 분야는 폐기물 관리 및 InfoSpi와 같은 대기업의 관심을 끌고있다. InfoSpi는 재생 가능한 하수도 바이오 디젤이 가격면에서 석유 디젤과 경쟁 할 수 있다고 확신하고있다.
많은 지지자들은 폐기물 식물성 기름이 바이오 디젤을 생산하는 데 가장 좋은 원천이지만, 공급 가능한 에너지가 운송 및 가정 난방을 위해 타 버린 석유 기반 연료의 양보다 현저히 적기 때문에이 지역 솔루션은 현재의 소비율에 비례한다.
동물성 지방은 육류 생산 및 요리의 부산물입니다. 단순히 지방을 위해 동물을 키우는 것 (또는 물고기를 잡는 것)이 효율적이지 않더라도, 부산물을 사용하면 가축 산업 (돼지, 소, 가금류)에 부가가치를 더합니다. 오늘날, 다중 원료 바이오 디젤 시설은 고품질의 동물성 지방 바이오 디젤을 생산하고 있습니다. 현재 5 백만 달러 규모의 공장이 미국에 건설 중이며, 매년 현지에서 생산되는 닭고기 지방 10 억 kg (22 억 파운드) 중 일부에서 1140 만 리터 (3 백만 갤런)의 바이오 디젤을 생산할 계획입니다. 타이슨 가금류 공장. 마찬가지로 일부 소규모 바이오 디젤 공장에서는 폐 생선 기름을 원료로 사용합니다. EU가 자금을 제공하는 프로젝트 (ENERFISH)에 따르면 메기 (바나 시우스라고도 알려진 바지)에서 바이오 디젤을 생산하는 베트남 공장에서는 81 톤의 생선 폐기물에서 13 톤 / 일의 바이오 디젤 생산량을 산출 할 수 있다고합니다 130 톤의 물고기로부터). 이 프로젝트는 바이오 디젤을 이용하여 어류 가공 공장의 CHP 유닛에 연료를 공급하며, 주로 어류를 동결시키는 설비에 전력을 공급합니다.
필요한 공급 원료의 양
식물성 기름과 동물성 지방의 현재 전 세계적 생산은 액체 화석 연료 사용을 대체하기에 충분하지 않습니다. 또한, 일부는 막대한 양의 농사와 이에 따른 수정, 살충제 사용 및 추가 식물성 기름을 생산하는 데 필요한 토지 이용 전환에 반대합니다. 미 에너지 부 에너지 정보국 (Energy Information Administration)에 따르면 미국에서 사용되는 수송 용 디젤 연료 및 가정용 난방 오일은 약 1 억 6 천만 톤 (약 3,500 억 파운드)에 달합니다. 미국에서는 모든 용도에 사용되는 식물성 기름의 생산량이 약 1,100 만 톤 (240 억 파운드)이며 동물성 지방의 생산량은 530 만 톤 (120 억 파운드)입니다.
미국의 전체 경작지 (4 억 7 천만 에이커, 즉 1.9 백만 평방 킬로미터)가 콩에서 바이오 디젤 생산에 전념한다면, 이것은 단지 약 1 억 6 천만 톤을 제공 할 것입니다 (낙관적 인 98 US gal / acre의 바이오 디젤을 가정 할 때) . 장애가 극복 될 수 있다면이 토지는 원칙적으로 조류를 사용하여 현저하게 감소 될 수 있습니다. 미국 DOE는 미국에서 조류 연료가 미국의 모든 석유 연료를 대체한다면 메릴랜드보다 수천 평방 마일이나 벨기에보다 30 % 큰 15,000 평방 마일 (39,000 평방 킬로미터)가 필요할 것이라고 추정합니다 , 140 톤 / 헥타르 (15,000 US gal / acre)의 생산량을 가정했다. 36 톤 / 헥타르 (3834 US gal / acre)의보다 현실적인 수확량을 감안할 때 요구되는 면적은 약 152,000 평방 킬로미터 또는 그루지야 또는 잉글랜드와 웨일즈의 면적과 대략 동일합니다. 조류의 장점은 사막이나 해양 환경과 같은 비 경작지에서 자랄 수 있으며 잠재적 인 석유 생산량은 식물보다 훨씬 높다는 것입니다.
수율
단위 면적당 공급 원료 수율 효율은 상당한 비율의 차량에 동력을 공급하는 데 필요한 거대한 산업 수준으로 생산량을 늘릴 수있는 가능성에 영향을 미친다.
일부 전형적인 수익률
작물 수확량
L / ha 미국 갤런 / 에이커
팜 오일 4752 508
코코넛 2151 230
Cyperus esculentus 1628 174
유채 꽃 954 102
소이 (인디애나) 554-922 59.2-98.6
중국어 탤로 907 97
땅콩 842 90
해바라기 767 82
대마 242 26
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해조류의 연료 생산량은 아직 정확히 결정되지 않았지만 DOE는 해조류가 콩과 같은 육상 작물보다 에이커 당 30 배 더 많은 에너지를 산출한다고보고했다. 36 톤 / 헥타르의 수확량은 20 년 이상 상업적으로 조류를 양식하고있는 Haifa의 해양학 연구소의 Ami Ben-Amotz에 의해 실용적으로 고려된다.
Jatropha는 높은 수확량의 바이오 디젤로 언급되었지만 수확량은 기후 및 토양 조건에 크게 의존합니다. 최하부 산정시 생산량은 작물 당 약 200 US gal / acre (헥타르 당 1.5-2 톤)로 산출되었다. 더 유리한 기후에서는 매년 두 가지 이상의 작물이 성취되었습니다. 필리핀, 말리 및 인도에서 재배되며 가뭄에 강하며 커피, 설탕, 과일 및 채소와 같은 다른 현금 작물과 공간을 공유 할 수 있습니다. 그것은 반 건조한 땅에 아주 적합하고 그것의 옹호자에 따라, 사막화를 늦추는데 기여할 수 있습니다.
효율성과 경제적 주장
Drs. 테네시 밸리 당국의 밴 다인 (Van Dyne)과 레이머 (Raymer)는 평균 미국 농가가 1 헥타르 당 82 리터 (1 인당 8.75 US gal)의 연료를 소비하여 한 농작물을 생산했다. 그러나 유채의 평균 작물은 평균 1,029 L / ha (110 US gal / acre)의 유가를 생산하며, 고 수확 유채는 약 1,356 L / ha (145 US gal / acre)를 생산합니다. 이 경우 입력 대 출력의 비율은 대략 1 : 12.5와 1 : 16.5입니다. 광합성은 전체 태양 복사의 약 3-6 %의 효율을 갖는 것으로 알려져 있으며 작물의 전체 질량이 에너지 생산에 이용된다면이 사슬의 전반적인 효율성은 현재 약 1 %이다. 이것은 태양에 비하여 불리하게 비교되는 반면 전기 드라이브 트레인과 결합 된 셀, 바이오 디젤은 설치 비용이 적고 (태양 전지는 평방 미터 당 약 미화 250 달러) 전기 자동차는 현재 액체 연료보다 훨씬 낮은 에너지 밀도를 갖는 배터리가 필요합니다. 2005 년 연구에 따르면 콩을 사용하는 바이오 디젤 생산은 바이오 디젤 생산보다 27 % 더 많은 화석 에너지를 필요로하고 해바라기를 사용하면 118 % 더 많은 에너지를 필요로합니다.
그러나 이러한 통계만으로는 그러한 변화가 경제적으로 합리적인 지 여부를 보여주기에 충분하지 않습니다. 처리에 필요한 에너지의 연료 상당량, 원유로부터의 연료 생산량, 재배 식량에 대한 수익, 바이오 디젤이 식품 가격 및 바이오 디젤의 상대 비용에 미치는 영향 등 추가적인 요소를 고려해야합니다. 토양 고갈 및 석유 생산 국가에서 정치적 및 군사적 간섭의 외부화 된 비용으로 석유 디젤의 가격을 통제하려는 의도가있다.
바이오 디젤의 에너지 균형에 대한 논쟁은 계속되고 있습니다. 바이오 연료로 완전히 전환하기 위해서는 전통적인 식량 작물이 사용된다면 (비 식용 작물을 사용할 수는 있지만) 엄청난 토지가 필요할 수 있습니다. 에너지 소비가 경제 생산량에 비례하기 때문에 문제는 특히 경제가 큰 국가에서는 심각 할 수 있습니다.
전통적인 식량 플랜트 만 사용하는 경우 대부분의 국가는 국가 차량에 바이오 연료를 생산할 수있는 충분한 경작지가 없습니다. 많은 지역이 식량 생산에서 토지를 돌릴 여력이 없지만 소규모 경제 국가 (따라서 에너지 소비가 적음)와 경작지가 더 좋은 상황에 놓일 수 있습니다.
제 3 세계 국가의 경우, 한계 지대를 사용하는 바이오 디젤 공급원이 더 이해할 수 있습니다. 예를 들어 도로를 따라 자란 pongam oiltree nuts 또는 철도 선을 따라 자트로파를 재배했습니다.
말레이시아와 인도네시아와 같은 열대 지역에서는 팜유를 생산하는 식물이 유럽 및 기타 시장에서 바이오 디젤 수요를 공급하기 위해 빠른 속도로 심어지고 있습니다. 과학자들은 야자 나무 농장에 대한 열대 우림의 제거가 자연 그대로의 열대 우림과 생물 다양성에 위협이되는 유역 농장의 확장으로 생태 학적으로 건강하지 않다는 것을 보여주었습니다.
독일에서 팜 오일 바이오 디젤은 유채 바이오 디젤의 생산 비용의 3 분의 1도 안되는 것으로 추산되었습니다. 바이오 디젤의 에너지 함량의 직접적인 원천은 광합성 과정에서 식물이 포착하는 태양 에너지입니다. 바이오 디젤의 긍정적 인 에너지 균형에 관하여 :
현장에서 짚이 남았을 때, 바이오 디젤 생산은 에너지 양성이 강했으며, 0.561 GJ의 에너지 투입마다 1 GJ 바이오 디젤을 산출했습니다 (수율 / 비용 비율 1.78).
밀짚이 연료로 타 버렸고 기름 종자 rapemeal이 비료로 사용되었을 때, 바이오 디젤 생산의 수율 / 비용 비율은 더 좋았다 (3.71). 즉, 바이오 디젤을 생산하는 모든 에너지 투입 단위에 대해 출력은 3.71 단위 (태양 에너지에서 나온 것 인 2.71 단위의 차이)였습니다.
경제적 영향
바이오 디젤 생산의 경제적 영향에 관한 여러 경제 연구가 수행되었습니다. 국립 바이오 디젤위원회 (National Biodiesel Board)의 의뢰로 2011 년 바이오 디젤 생산이 39,027 개의 일자리를 창출했으며 미국의 가계 수입이 21 억 달러를 넘는 것으로 나타났다. 바이오 디젤의 성장은 또한 GDP를 현저하게 증가시키는 데 도움이됩니다. 2011 년에 바이오 디젤은 GDP로 30 억 달러 이상을 창출했습니다. 재생 가능 연료 기준의 지속적인 성장과 바이오 디젤 세 인센티브의 확대로 판단 할 때 일자리 수는 50,725 달러, 소득으로 27 억 달러, 2012 년과 2013 년까지 GDP로 50 억 달러를 올릴 수 있습니다.
에너지 안보
바이오 디젤 채택의 주요 동력 중 하나는 에너지 안보입니다. 이는 석유에 대한 국가의 의존도가 낮아지고 석탄, 가스 또는 재생 가능 자원과 같은 국지적으로 이용 가능한 자원의 사용으로 대체됨을 의미합니다. 따라서 국가는 온실 가스 배출량을 줄이지 않고도 바이오 연료의 채택으로 이익을 얻을 수 있습니다. 전체 에너지 균형이 논의되는 동안, 그것은 석유에 대한 의존성이 감소된다는 것이 분명합니다. 한 가지 예가 석유 이외의 다양한 출처에서 나올 수있는 비료 제조에 사용되는 에너지입니다. 미국 국립 신 재생 에너지 연구소 (NREL)는 에너지 안보가 미국 바이오 연료 프로그램의 원동력이며 백악관 “21 세기 에너지 안보”보고서는 에너지 안보가 홍보의 주요 이유임을 분명히하고있다 바이오 디젤. 최근 유럽 연합 (EU) 바이오 연료 회의에서 연설 한 호세 마누엘 바로 소 (Jose Manuel Barroso) 전 유럽 연합 EU 집행 위원장은 적절한 관리 바이오 연료가 에너지 원의 다양 화를 통해 EU의 공급 안정을 강화할 잠재력이 있다고 강조했다.
환경 영향
바이오 디젤에 대한 관심이 급증함에 따라 그 사용과 관련된 많은 환경 적 영향이 강조되었습니다. 여기에는 잠재적으로 온실 가스 배출 감소, 삼림 벌채, 오염 및 생분해 속도가 포함됩니다.
2010 년 2 월에 발표 된 EPA의 재생 연료 표준 프로그램 규제 영향 분석에 따르면, 콩기름에서 얻은 바이오 디젤은 평균적으로 석유 디젤에 비해 온실 가스가 57 % 감소하고 폐유에서 생산 된 바이오 디젤은 86 % 절감. 보다 자세한 정보는 EPA 보고서 2.6 장을 참조하십시오.
그러나 Rainforest Rescue와 Greenpeace와 같은 환경 단체는 기름 야자, 콩, 사탕 수수와 같은 바이오 디젤 생산에 사용되는 식물의 재배를 비판합니다. 그들은 열대 우림의 삼림 벌채가 기후 변화를 악화시키고 민감한 생태계가 기름 야자, 콩 및 사탕 수수 재배지를위한 땅을 맑게하기 위해 파괴된다고 말합니다. 또한 바이오 연료는 경작지가 더 이상 식량을 재배하는데 사용되지 않아 세계 기아에 기여합니다. 환경 보호국 (Environmental Protection Agency, EPA)은 2012 년 1 월에 팜유로 만든 바이오 연료가 기후 친화적이지 않기 때문에 국가의 재생 가능 연료 위임에 포함되지 않는다는 데이터를 발표했다. 환경 보호론자들은 유당 종자 재배지의 성장이 예를 들어 인도네시아와 말레이시아에서 열대 삼림 벌채를 주도했기 때문에 결론을 환영한다.
식량, 토지 및 용수 대비 연료
일부 빈곤국에서는 식물성 기름의 가격이 상승하면서 문제가 발생합니다. 어떤 사람들은 많은 나무와 작물이 자라지 않거나 낮은 수확량만을 생산할 수있는 한계 농업 지대에서 번창 할 수있는 camelina, jatropha 또는 septore mallow와 같은 비 식용 식물성 기름으로 만 연료를 만들 것을 제안합니다.
다른 사람들은 문제가 더 근본적이라고 주장한다. 농부들은 식용 작물 생산에서 바이오 연료 작물 생산으로 전환하여 새로운 작물이 식용이 불가능할지라도 더 많은 돈을 벌 수 있습니다. 공급과 수요의 법칙에 따라 식량을 생산하는 농민이 줄어들면 식량 가격이 상승 할 것으로 예측됩니다. 농부들이 성장하고있는 것들을 바꾸는데 시간이 걸릴 수 있기 때문에 다소 시간이 걸릴 수 있지만, 1 세대 바이오 연료에 대한 수요가 증가하면 많은 종류의 식품 가격이 인상 될 것입니다. 일부 사람들은 가난한 농부와 가난한 나라들이 식물성 기름의 가격이 높아서 돈을 더 벌고 있다고 지적했습니다.
해조류의 바이오 디젤은 현재 식량 생산에 사용되는 육지를 대체 할 수 없으며 새로운 양식업이 창출 될 수 있습니다.
비교를 통해 바이오 가스의 생산은 바이오 가스로 알려진 바이오 연료를 생산하기 위해 농업 폐기물을 이용하고 또한 퇴비를 생산함으로써 농업, 지속 가능성 및 식량 생산을 향상 시킨다는 점을 언급해야한다.
진행중인 조사
보다 적합한 작물을 찾고 석유 생산량을 개선하기위한 연구가 진행 중입니다. 가나가 최초로 분변 슬러지를 먹인 바이오 디젤 공장을 짓는 등 인간 배설물을 포함한 다른 원인도 가능하다. 현재의 수확량을 사용하면 화석 연료 사용을 완전히 대체 할 수있는 충분한 석유를 생산하기 위해 방대한 양의 육지와 담수가 필요할 것입니다. 현재 미국의 난방 및 수송 수요를 충족시키기 위해서는 콩 생산에 2 배, 또는 유채 생산에 3 분의 2를 투자해야한다.
특별히 자란 겨자 품종은 합리적으로 높은 유분을 생산할 수 있으며 곡물과 함께 곡물을 순환시키는 데 매우 유용하며 유분이 밀려 난 후에 남은 음식이 효과적이고 생분해 성 농약으로 작용할 수 있다는 추가적인 이점이 있습니다.
NFESC는 산타 바바라 기반의 바이오 디젤 산업 (Biodiesel Industries)과 함께 세계에서 가장 큰 디젤 연료 사용자 중 하나 인 미국 해군과 군대를위한 바이오 디젤 기술을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.
Ecofasa라는 회사에서 일하는 스페인 개발자 그룹은 쓰레기로 만든 새로운 바이오 연료를 발표했습니다. 연료는 바이오 디젤 제조에 사용할 수있는 지방산을 생산하기 위해 박테리아에 의해 처리되는 일반 도시 쓰레기에서 만들어집니다.
생산을위한 화학 물질의 사용을 요구하지 않는 또 다른 접근법은 유전자 변형 미생물의 사용을 포함한다.
조류 바이오 디젤
미국 NREL은 1978 년부터 1996 년까지 “Aquatic Species Program”에서 조류를 바이오 디젤 원천으로 사용하는 실험을 수행했습니다. UNH 바이오 디젤 그룹의 마이클 브릭스 (Michael Briggs)가 직접 출판 한 기사에 따르면 브룩스 (Briggs)가 조류 연못에서 자랄 수있는 천연 오일 함량이 50 % 이상인 조류를 이용하여 모든 차량 연료를 바이오 디젤로 현실적으로 대체 할 수 있다고합니다 폐수 처리 공장에서. 이 오일이 풍부한 조류는 그 다음 시스템에서 추출하여 바이오 디젤로 가공 할 수 있습니다. 건조 된 잔여 물은 추가로 재 처리하여 에탄올을 생성합니다.
바이오 디젤을위한 오일 채취를위한 조류의 생산은 상업적 규모로 아직 착수되지는 않았지만 타당성 조사가 위의 생산량 추정치에 도달하기 위해 수행되었습니다. 계획된 높은 수확량 외에도 양식에 기반한 바이오 연료와 달리 양식은 농지도 담수도 필요 없기 때문에 식량 생산량이 감소하지 않습니다. 많은 기업들이 바이오 디젤 생산을 상업적 수준으로 확대하는 것을 포함하여 다양한 목적으로 조류 바이오 리액터를 추구하고 있습니다.
헌츠빌 알라바마 대학 (University of Alabama)의 Rodrigo E. Teixeira 교수는 젖은 조류로부터 바이오 디젤 지질을 추출하기 위해 이온 성 액체에서 간단하고 경제적 인 반응을 사용 함을 입증했다.
Pongamia
Pongam Oiltree 또는 Pongamia라고도 알려진 Millettia pinnata는 비 식용 식물성 기름 생산을위한 후보자로 확인 된 콩과 식물이며, 종자 유지 나무입니다.
바이오 디젤 생산을위한 Pongamia 농원은 환경 적 이점이 두 배입니다. 나무는 탄소를 저장하고 연료 유를 생산합니다. Pongamia는 식량 작물에 적합하지 않은 한계 지대에서 자라고 있으며 질산 비료를 필요로하지 않습니다. 기름을 생산하는 나무는 높은 수준의 소금을 가진 영양 실성 토양에서 자라는 동안 기름 생산 식물 (종자의 약 40 %가 기름 임)의 가장 높은 수확량을 가지고 있습니다. 그것은 많은 바이오 디젤 연구 기관에서 주요 초점이되고 있습니다. Pongamia의 주요 장점은 다른 작물보다 기름의 회수율과 품질이 높으며 식품 작물과의 직접적인 경쟁이 없다는 것입니다. 그러나 주변 육지의 성장은 유가 하락으로 이어질 수 있으며 식량 작물과의 경쟁으로 토양이 개선 될 수 있습니다.
자트로파
여러 부문의 여러 그룹이 Jatropha curcas에 대한 연구를 수행하고 있습니다. Jatropha curcas는 유독 한 관목과 같은 나무로, 많은 사람들이 바이오 디젤 공급 원료의 원천이 될 것으로 생각되는 씨앗을 생산합니다. 이 연구의 많은 부분은 유전학, 토양 과학 및 원예 관행의 발전을 통해 Jatropha의 1 에이커 당 유채 생산량을 전반적으로 개선하는 데 중점을 둡니다.
San Diego 소재 Jatropha 개발자 인 SG Biofuels는 1 세대 품종에 비해 상당한 수확량 향상을 보이는 Jatropha의 엘리트 잡종을 생산하기 위해 분자 육종 및 생명 공학 기술을 사용해 왔습니다. SG Biofuels는 또한 개선 된 꽃 동시성, 해충 및 질병에 대한 더 높은 저항성 및 증가 된 추위 내성을 포함하는 추가의 이점이 그러한 균주로부터 발생했다고 주장한다.
Plant Research International은 네덜란드의 Wageningen University and Research Centre 부서에서 현장 및 실험실 실험을 통해 대규모 Jatropha 재배의 실현 가능성을 조사하는 Jatropha 평가 프로젝트 (JEP)를 운영합니다.
지속 가능한 에너지 농업 센터 (CfSEF)는 식물 과학, 농학 및 원예 분야의 Jatropha 연구에 전념 한 로스 앤젤레스 기반의 비영리 연구 기관입니다. 이러한 분야의 성공적인 탐사는 Jatropha 농장 생산 수확량을 향후 10 년 내에 200-300 % 증가시킬 것으로 예상됩니다.
진균류
러시아 모스크바 과학원 (Russian Academy of Sciences) 연구진은 2008 년 9 월에 단일 세포 곰팡이에서 많은 양의 지질을 분리하여 경제적으로 효율적인 방법으로 바이오 디젤로 전환 시켰다고 발표했다. 이 곰팡이 종에 대한 더 많은 연구. Cunninghamella japonica 등은 가까운 미래에 출현 할 것으로 보인다.
최근 균류 Gliocladium roseum 변이체의 발견은 셀룰로오스로부터 myco-diesel이라는 미생물 생산을 목표로합니다. 이 유기체는 최근에 북부 파타고니아의 열대 우림에서 발견되었으며 셀룰로오스를 디젤 연료에서 일반적으로 발견되는 중거리 탄화수소로 전환시키는 독특한 능력을 가지고 있습니다.
사용한 커피 찌꺼기에서 나온 바이오 디젤
리노 주 네바다 대학 (University of Nevada) 연구원은 사용 된 커피 찌꺼기에서 추출한 오일에서 바이오 디젤을 성공적으로 생산했습니다. 사용 된 근거에 대한 분석 결과 오일 함량이 10 ~ 15 %로 나타났습니다 (무게 기준). 일단 오일이 추출되면, 기존의 가공 공정을 거쳐 바이오 디젤로 전환됩니다. 완성 된 바이오 디젤은 갤런 당 약 1 달러로 생산 될 수 있다고 추정됩니다. 또한 “기술은 어렵지 않다”며 “매년 수억 갤런의 바이오 디젤을 생산할 수있는 커피가 많이있다”고 보도했다. 그러나 전세계의 모든 커피 찌꺼기가 연료를 만드는 데 사용되었다고해도 생산되는 양은 매년 미국에서 사용되는 디젤의 1 % 미만입니다. “그것은 세계의 에너지 문제를 해결하지 못할 것”이라고 미스 라 박사는 자신의 연구에 대해 말했다.
이국적인 출처
최근 악어 지방은 바이오 디젤 생산 원천으로 확인되었습니다. 매년 악어 지방은 약 1 천 5 백만 파운드가 악어 고기 및 피부 산업의 폐기물 부산물로 매립됩니다. 연구 결과에 따르면 악어 지방에서 생산 된 바이오 디젤은 콩에서 생성 된 바이오 디젤과 조성이 유사하며, 주로 폐기물이기 때문에 정제하기가 저렴합니다.
바이오 디젤에서 수소 전지 동력
바이오 리젤을 수소 증기로 변환하여 연료 전지에 전력을 공급하는 마이크로 리액터가 개발되었습니다.
화석 연료 개질이라고도하는 스팀 개질은 탄화수소 연료, 특히 바이오 디젤의 효율 때문에 수소 가스를 생산하는 공정이다. ** 마이크로 리액터 ** 또는 개질기는 수증기가 고온 고압 하에서 액체 연료와 반응하는 처리 장치입니다. 700 ~ 1100 ° C의 온도에서 니켈 계 촉매는 일산화탄소와 수소의 생성을 가능하게합니다.
탄화수소 + H2O → CO + 3 H2 (고온 흡열)
또한, 일산화탄소를 더욱 산화시켜 더 많은 수소와 이산화탄소를 생산함으로써 수소 가스의 높은 수율을 얻을 수 있습니다.
CO + H2O → CO2 + H2 (약간 발열)
수소 연료 전지 배경 정보
연료 전지는 화학 반응으로 전기가 이용된다는 점에서 배터리와 유사하게 작동합니다. 배터리와 비교했을 때의 연료 전지의 차이는 대기에서 발견되는 수소의 일정한 흐름에 의해 동력을 얻는 능력이다. 또한 부산물로서 물만 생산하며 사실상 침묵합니다. 수소 동력 형 연료 전지의 단점은 압력 하에서 가연성 높은 수소를 저장하는 데 따르는 높은 비용과 위험입니다.
새로운 프로세서가 수소 운반의 위험을 극복 할 수있는 한 가지 방법은 필요에 따라이를 생산하는 것입니다. 마이크로 리액터는 고압 하에서 탄화수소를 가열하여 수소 가스와 이산화탄소를 생성하는 시스템을 만들기 위해 결합 될 수 있습니다.이 프로세스는 수증기 개질이라고합니다. 이것은 분당 160 갤런의 수소를 생산하며 수소 충전소 또는 수소 셀 차량의 온보드 수소 연료 공급원에 전원을 공급할 수있는 가능성을 제공합니다. 자동차에 적용하면 바이오 디젤과 같은 에너지가 풍부한 연료가 연소 및 오염 부산물을 피하면서 운동 에너지로 전환 될 수 있습니다. 손으로 크기가 정사각형 인 금속 조각에는 촉매 사이트가있는 미세한 채널이있어 바이오 디젤과 글리세롤 부산물을 수소로 연속적으로 변환합니다.
우려 사항
엔진 마모
연료의 윤활성은 엔진에서 발생하는 마모에 중요한 역할을합니다. 디젤 엔진은 연료와 접촉하여 끊임없이 접촉하는 금속 부품에 윤활성을 부여합니다. 바이오 디젤은 에스테르의 존재로 인해 석유 디젤에 비해 훨씬 우수한 윤활유입니다. 시험 결과 디젤에 소량의 바이오 디젤을 첨가하면 단기간에 연료의 윤활성을 현저하게 증가시킬 수 있다는 것이 입증되었습니다. 그러나 장기간 (2 ~ 4 년) 동안 연구 결과에 따르면 바이오 디젤은 윤활성을 잃었습니다. 이는 불포화 분자의 산화 또는 바이오 디젤의 수분 함량 증가로 인한 시간이 지남에 따라 부식이 증가하기 때문일 수 있습니다.
연료 점도
바이오 디젤에 관한 주요 관심사 중 하나는 점도입니다. 디젤의 점도는 40 ° C에서 2.5-3.2 cSt이고 콩기름으로 만든 바이오 디젤의 점도는 4.2에서 4.6 cSt 사이입니다. 디젤의 점도는 엔진 부품에 충분한 윤활을 제공 할만큼 충분히 높아야하지만 작동 온도. 높은 점도는 연료 필터와 분사 시스템을 엔진에 연결합니다. 식물성 기름은 탄화수소의 긴 사슬을 지닌 지질로 구성되어 점도를 줄이기 위해 지질은 더 작은 에스테르 분자로 분해됩니다. 이것은 점도를 줄이기 위해 에스테르 교환 반응을 사용하여 식물성 오일과 동물성 지방을 알킬 에스테르로 전환시킴으로써 이루어집니다. 그러나 바이오 디젤의 점도는 디젤 연료의 점도보다 높기 때문에 엔진은 느린 흐름으로 인해 저온에서 연료를 사용할 수 없습니다 the fuel filter.
Engine performance
Biodiesel has higher brake-specific fuel consumption compared to diesel, which means more biodiesel fuel consumption is required for the same torque. However, B20 biodiesel blend has been found to provide maximum increase in thermal efficiency, lowest brake-specific energy consumption, and lower harmful emissions. The engine performance depends on the properties of the fuel, as well as on combustion, injector pressure and many other factors. Since there are various blends of biodiesel, that may account for the contradicting reports as regards engine performance.