바이오 연료는 선사 시대의 생물학적 물질로부터 석탄과 석유와 같은 화석 연료의 형성과 관련된 지질 학적 과정에 의해 생산되는 연료 라기보다는 농업과 혐기성 소화와 같은 현대의 생물학적 과정을 통해 생산되는 연료입니다.

바이오 연료는 식물 (즉, 에너지 작물)에서 직접적으로 또는 농업, 상업, 국내 및 / 또는 산업 폐기물로부터 간접적으로 추출 될 수있다. 재생 가능한 바이오 연료는 일반적으로 광합성 과정을 통해 식물 또는 미세 조류에서 발생하는 것과 같은 현대 탄소 고정을 포함합니다. 다른 재생 가능한 바이오 연료는 바이오 매스의 사용 또는 전환을 통해 만들어진다. (최근에 살아있는 유기체를 언급하며, 식물 또는 식물 유래 물질을 가장 많이 언급한다.) 이 바이오 매스는 열 변환, 화학 전환 및 생화학 전환과 같은 세 가지 방식으로 편리한 에너지 함유 물질로 전환 될 수 있습니다. 이 바이오 매스 전환은 고체, 액체 또는 기체 형태의 연료를 생성 할 수 있습니다. 이 새로운 바이오 매스는 바이오 연료에도 직접 사용될 수 있습니다.

바이오 연료는 이론상 탄소 중립적인데 이는 식물에 흡수 된 이산화탄소가 연료를 태울 때 방출되는 이산화탄소와 같기 때문입니다. 그러나 실제로는 바이오 연료가 탄소 중립적인지 아닌지는 바이오 연료를 성장시키는 데 사용되는 토지 (1 세대 및 2 세대 바이오 연료 포함)가 탄소를 보유하는 식물을 제거해야하는지 아닌지에 크게 달려있다.

Bioethanol은 주로 옥수수, 사탕 수수 또는 달콤한 사탕 수수와 같은 설탕이나 전분 작물에서 생산 된 탄수화물에서 발효로 만든 알코올입니다. 나무와 풀 같은 비 식량 원천에서 추출한 셀룰로오스 바이오 매스도 에탄올 생산을위한 공급 원료로 개발되고있다. 에탄올은 순수한 형태의 자동차 연료 (E100)로 사용될 수 있지만 옥탄가를 높이고 차량 배기 가스를 개선하기 위해 보통 가솔린 첨가제로 사용됩니다. Bioethanol은 미국과 브라질에서 널리 사용됩니다. 현재의 플랜트 설계는 식물 원료의 리그닌 부분을 발효로 연료 성분으로 전환하는 것을 제공하지 않습니다.

바이오 디젤은 순수한 형태의 자동차 연료 (B100)로 사용될 수 있지만 일반적으로 디젤 연료 차량의 미립자, 일산화탄소 및 탄화수소의 수준을 줄이기 위해 디젤 첨가제로 사용됩니다. 바이오 디젤은 트랜스 에스테르 화를 사용하여 오일이나 지방에서 생산되며 유럽에서 가장 보편적 인 바이오 연료입니다.

2010 년 전세계 바이오 연료 생산량은 2009 년 대비 17 % 증가한 1,050 억 리터 (2800 억 갤런)에 달했으며 바이오 연료는 세계 교통 연료 공급량의 2.7 %를 차지했습니다. 2010 년 세계 에탄올 연료 생산량은 860 억 리터 (230 억 갤런)에 달했으며 미국과 브라질은 세계 최고의 생산국으로 전세계 생산량의 약 90 %를 차지했습니다. 세계 최대의 바이오 디젤 생산국은 2010 년 전체 바이오 디젤 생산량의 53 %를 차지하는 유럽 연합입니다. 2011 년 현재 바이오 연료 혼합 요구 사항은 국가 수준의 29 개 주 또는도 31 개국에 존재합니다. 국제 에너지기구 (International Energy Agency)는 바이오 연료가 석유와 석탄에 대한 의존도를 줄이기 위해 2050 년까지 운송 연료에 대한 전세계 수요의 4 분의 1 이상을 충족시킬 목표를 가지고 있습니다. 바이오 연료의 생산은 또한 번성하는 자동차 산업으로 이끌었습니다. 2010 년까지 브라질에서 생산되는 모든 자동차의 79 %가 바이오 에탄올과 가솔린의 하이브리드 연료 시스템으로 만들어졌습니다.

대중 매체 및 과학 저널에서 논의 된 바이오 연료 생산 및 사용과 관련된 다양한 사회적, 경제적, 환경 적 및 기술적 인 문제가 있습니다.

세대

1 세대 바이오 연료
“1 세대”또는 재래식 바이오 연료는 경작지에서 자란 식량 작물로 만든 바이오 연료입니다. 이 바이오 연료 생산 세대로 인해 식량 작물은 연료 생산을 위해 명시 적으로 재배되고 다른 것은 아닙니다. 농작물에서 얻은 설탕, 전분 또는 식물성 오일은 에스테르 교환 반응 또는 효모 발효를 통해 바이오 디젤 또는 에탄올로 전환됩니다.

2 세대 바이오 연료
2 세대 바이오 연료는 다양한 유형의 바이오 매스로 제조 된 연료입니다. 바이오 매스는 탄소 순환의 일부로서 빠르게 재생되는 유기 탄소의 모든 원천을 의미하는 광범위한 용어입니다. 바이오 매스는 식물 재료에서 추출되었지만 동물 재료도 포함 할 수 있습니다.

제 1 세대 바이오 연료는 경작 할 수있는 설탕과 식물성 기름으로 만들어 지지만, 2 세대 바이오 연료는 리그 노 셀룰로오스 바이오 매스 또는 목질 농작물, 농작물 잔재물 또는 이미 식량 목적을 달성 한 식량 작물의 폐기물 식물 물질로 만들어집니다. 따라서 제 2 세대 바이오 연료를 생산하는 데 사용되는 원료는 경작지에서 자라나 실제 수확물 (주 수확물)의 부산물이거나 식품 작물을 효과적으로 재배하거나 일부 경우에는 여분의 물을 생산할 수없는 땅에서 재배됩니다 또는 비료가 적용됩니다. 사람이 먹을 수없는 2 세대 원료 공급원에는 목초, 자트로파 및 기타 종자 작물, 폐 식물성 기름, 도시 고형 폐기물 등이 있습니다.

여기에는 장점과 단점이 있습니다. 이점은 일반 식량 작물과 달리 경작 할 수있는 땅이 연료 생산만을 위해 사용되지 않는다는 것입니다. 단점은 일반 식량 작물과 달리 연료를 추출하기가 다소 어려울 수 있다는 것입니다. 예를 들어, 리그 노 셀룰로오스 바이오 매스를 수송에 적합한 액체 연료로 전환시키기 위해서는 일련의 물리적 및 화학적 처리가 필요할 수있다.

3 세대 바이오 연료
1978 년부터 1996 년까지 미국 NREL은 “수생 생물 프로그램 (Aquatic Species Program)”에서 조류를 바이오 연료 원천으로 사용하여 실험했다. UNH 바이오 연료 그룹의 마이클 브릭스 (Michael Briggs)가 직접 출판 한 기사에 따르면 천연 오일 함량이 50 % 이상인 조류를 사용하여 모든 차량 연료를 바이오 연료로 현실적으로 대체 할 수 있다고합니다. 브릭스는 조류 연못에서 재배 할 수 있다고 제안합니다 폐수 처리 공장에서. 이 오일이 풍부한 조류는 그 다음 시스템에서 추출하여 바이오 연료로 가공 할 수 있으며 건조 된 잔여 물은 추가로 재 처리하여 에탄올을 생성합니다. 바이오 연료를위한 오일 채취를위한 조류의 생산은 상업적 규모로 아직 착수되지 않았지만 타당성 조사는 위의 산출량 추정치에 도달하기 위해 수행되었다. 계획된 높은 수확량 외에도 양식에 기반한 바이오 연료와 달리 양식은 농지도 담수도 필요 없기 때문에 식량 생산량이 감소하지 않습니다. 많은 기업들이 바이오 연료 생산을 상업적 수준으로 확대하는 것을 포함하여 다양한 목적으로 조류 바이오 리액터를 추구하고 있습니다. Huntsville의 University of Alabama의 Rodrigo E. Teixeira 교수는 젖은 조류로부터 바이오 연료 추출물이 이온 성 액체에서 간단하고 경제적 인 반응을 이용하여 추출되었음을 증명했습니다.

4 세대 바이오 연료
3 세대 바이오 연료와 마찬가지로 4 세대 바이오 연료는 비 경작지를 사용하여 만들어집니다. 그러나 3 세대 바이오 연료와 달리 바이오 매스의 파괴는 필요하지 않습니다. 이 종류의 바이오 연료에는 전기 연료 및 광 생물학 태양 연료가 포함됩니다. 이들 중 일부는 탄소 중립입니다. 원유를 식물 종자에서 유용한 연료로 전환시키는 것을 에스테르 교환 반응이라고합니다.

유형
다음 연료는 1 세대, 2 세대, 3 세대 또는 4 세대 바이오 연료 생산 절차를 사용하여 생산 될 수 있습니다. 이들 대부분은 다른 바이오 연료 생성 절차 중 두 개 또는 세 개를 사용하여 생산 될 수 있습니다.

바이오 가스
바이오 가스는 혐기성 균에 의한 유기 물질의 혐기성 소화 과정에서 생성되는 메탄입니다. 그것은 생분해 성 폐기물 또는 가스 생산량을 보충하기 위해 혐기성 소화조로 공급되는 에너지 작물의 사용에 의해 생산 될 수 있습니다. 소화 부산물 인 고체 부산물은 바이오 연료 또는 비료로 사용될 수 있습니다.

바이오 가스는 기계적 생물학적 처리 폐기물 처리 시스템에서 회수 될 수 있습니다. 덜 깨끗한 형태의 바이오 가스 인 매립 가스는 자연적으로 발생하는 혐기성 소화를 통해 매립지에서 생산됩니다. 그것이 대기로 유출되면 잠재적 인 온실 가스입니다.

농부들은 혐기성 소화조를 사용하여 소에서 분뇨를 통해 바이오 가스를 생산할 수 있습니다.

싱가 스
일산화탄소, 수소 및 다른 탄화수소의 혼합물 인 Syngas는 바이오 매스의 부분 연소, 즉 바이오 매스를 완전히 이산화탄소와 물로 전환시키기에 충분하지 않은 양의 산소로 연소됩니다. 부분 연소 전에, 바이오 매스는 건조되고 때로는 열분해된다. 결과 가스 혼합물 인 합성 가스는 원래의 바이오 연료의 직접 연소보다 효율적입니다. 연료에 포함 된 더 많은 에너지가 추출됩니다.

신 가스는 내연 기관, 터빈 또는 고온 연료 전지에서 직접 연소 될 수 있습니다. 목재 연료 가스화 반응기 인 목재 가스 발생기는 내연 기관에 연결될 수 있습니다.

Syngas는 메탄올, DME 및 수소를 생산하거나 피셔 – 트 롭쉬 (Fischer-Tropsch) 공정을 통해 디젤 대체품 또는 가솔린으로 혼합 될 수있는 알콜 혼합물을 생산하는 데 사용할 수 있습니다. 가스화는 일반적으로 700 ° C 이상의 온도에 의존합니다.

저온 가스화는 바이오 카를 공동 생산할 때 바람직하지만, 합성 가스는 타르로 오염된다.

에탄올
생물학적으로 생성 된 알콜, 가장 일반적으로 에탄올, 그리고 덜 일반적으로 프로판올과 부탄올은 설탕이나 전분 (가장 쉬운) 또는 셀룰로오스 (더 어려움)의 발효를 통해 미생물과 효소의 작용에 의해 생성됩니다. Biobutanol (biogasoline이라고도 함)은 가솔린 엔진에 직접 사용될 수 있기 때문에 종종 가솔린을 직접 대체 할 수 있다고 주장됩니다.

에탄올 연료는 전 세계적으로 가장 일반적인 바이오 연료이며, 특히 브라질에서 사용됩니다. 알콜 연료는 밀, 옥수수, 사탕무, 사탕 수수, 당밀 및 위스키와 같은 알코올 음료를 만들 수있는 설탕 또는 전분 (예 : 감자 및 과일 폐기물 등)에서 추출한 설탕의 발효에 의해 생산됩니다. 사용 된 에탄올 생산 방법은 효소 소화 (저장 전분에서 설탕을 방출), 설탕의 발효, 증류 및 건조입니다. 증류 공정은 열에 상당한 에너지 투입이 필요하지만 (때로는 지속 불가능한 천연 가스 화석 연료가 필요하지만, 사탕 수수와 같은 셀룰로오스 바이오 매스는 설탕 지팡이가 주스를 추출하기 위해 압착 된 후 브라질에서 가장 흔한 연료이며, 알약, 우드 칩 폐열은 유럽에서 더 흔하다.) 폐기물 증기는 에탄올 공장에 연료를 공급한다 – 공장의 폐열 또한 지역 난방 그리드에서 사용된다.

에탄올은 가솔린 대신 가솔린 엔진에 사용할 수 있습니다. 그것은 어떤 비율든지에 가솔린과 섞일 수있다. 기존의 대부분의 자동차 가솔린 엔진은 석유 / 가솔린과 함께 최대 15 %의 바이오 에탄올을 혼합하여 사용할 수 있습니다. 에탄올은 가솔린보다 적은 에너지 밀도를 갖는다. 이것은 동일한 양의 작업을 생산하기 위해 더 많은 연료 (부피와 질량)가 필요하다는 것을 의미합니다. 에탄올 (CH
3CH
2OH)는 길가의 주유소에서 사용할 수있는 에탄올이없는 가솔린보다 옥탄가가 높기 때문에 열효율을 높이기 위해 엔진의 압축비를 높일 수 있습니다. 고지대 (얇은 공기) 지역에서는 대기 오염 배출을 줄이기 위해 일부 주에서는 겨울철 산화제로 휘발유와 에탄올을 혼합해야합니다.

에탄올은 또한 바이오 에탄올 벽난로를 연료로 사용됩니다. 그들은 굴뚝을 필요로하지 않고 “flueless”이기 때문에, 바이오 에탄올 화재는 굴뚝이없는 새로 지은 주택과 아파트에 매우 유용합니다. 이 벽난로의 단점은 전기 열 또는 가스 화재보다 열 출력이 약간 적기 때문에 일산화탄소 중독을 예방하기위한 예방 조치가 취해 져야한다는 것입니다.

옥수수 대 에탄올 및 다른 식품 원료는 셀룰로오스 에탄올의 개발을 유도했습니다. 미국 에너지 부 (US Department of Energy)를 통해 수행 된 공동 연구 의제에 따르면, 셀룰로오스 에탄올, 옥수수 에탄올 및 가솔린의 화석 에너지 비율 (FER)은 각각 10.3, 1.36 및 0.81이다.

에탄올은 휘발유에 비해 부피 당 에너지 함량이 약 1/3입니다. 이것은 부분적으로 에탄올을 사용할 때 더 좋은 효율에 의해 중화된다 (210 만 km 이상의 장기 테스트에서, BEST 프로젝트는 FFV 차량이 가솔린 자동차보다 1-26 % 더 에너지 효율적이라는 것을 발견했지만, 체적 소비량은 약 30 %이므로 더 많은 연료 정지가 필요합니다.)

현재의 보조금으로 에탄올 연료는 미국에서 여행 한 거리 당 약간 더 저렴합니다.

기타 바이오 알코올
메탄올은 현재 재생 불가능한 화석 연료 인 천연 가스에서 생산됩니다. 미래에는 바이오 메탄올로 바이오 매스에서 생산되기를 희망합니다. 이것은 기술적으로 가능하지만 현재 Jacob S. Gibbs와 Brinsley Coleberd의 경제적 생존 가능성에 대한 우려로 생산이 연기되고 있습니다. 메탄올 경제는 오늘날의 천연 가스로부터의 수소 생산과 비교하여 수소 경제에 대한 대안입니다.

부탄올 (C4H9OH)은 ABE 발효 (아세톤, 부탄올, 에탄올)에 의해 형성되며 공정의 실험적 변형은 유일한 액체 생성물 인 부탄올로 잠재적으로 높은 순 에너지 증가를 나타낸다. 부탄올은 더 많은 에너지를 생산할 것이며 기존의 가솔린 ​​엔진 (엔진이나 자동차에 대한 수정없이)에서 “직선”으로 연소 될 수 있으며 에탄올보다 부식성이 적고 수용성이 적으며 기존 인프라를 통해 분배 될 수 있다고합니다. DuPont과 BP는 부탄올 생산을 돕기 위해 협력하고 있습니다. 대장균 (Escherichia coli) 균주는 아미노산 대사를 변형시켜 성공적으로 부탄올을 생산하도록 성공적으로 조작되었다. 대장균의 부탄올 생산에 대한 한 가지 단점은 영양이 풍부한 배지의 높은 비용이지만, 최근의 연구 결과에 따르면 대장균은 최소한의 영양 보충으로 부탄올을 생산할 수 있음이 증명되었다.

바이오 디젤
바이오 디젤은 유럽에서 가장 보편적 인 바이오 연료입니다. 그것은 에스테르 교환을 사용하여 오일이나 지방으로부터 생산되며 화석 / 광물 디젤과 조성이 비슷한 액체입니다. 화학적으로 그것은 주로 지방산 메틸 (또는 에틸) 에스테르 (FAME)로 구성됩니다. 바이오 디젤 용 원료로는 동물성 지방, 식물성 기름, 콩, 유채, 자트로파, 마후 아, 겨자, 아마, 해바라기, 야자 기름, 대마, 들판, Pongamia pinnata 및 조류가 있습니다. 순수한 바이오 디젤 (B100, “깔끔한”바이오 디젤이라고도 함)은 현재 디젤 2 세대 B100과 비교하여 배출 가스를 최대 60 %까지 감소시킵니다.

바이오 디젤은 미네랄 디젤과 혼합 된 경우 모든 디젤 엔진에서 사용할 수 있습니다. 또한 디젤 엔진의 순수한 형태 (B100)로 사용할 수 있지만 사용 된 원료에 따라 연료가 저온에서 점성이 높아지기 때문에 겨울철에 유지 보수 및 성능 문제가 발생할 수 있습니다. 일부 국가에서는 제조업체가 B100 사용에 대한 보증하에 디젤 엔진을 커버합니다. 예를 들어, 독일의 폭스 바겐 (Volkswagen)은 B100으로 전환하기 전에 운전자에게 VW 환경 서비스 부서에 전화로 확인을 요청합니다. 대부분의 경우, 바이오 디젤은 1994 년부터 기계식 연료 분사 시스템에 ‘Viton'(듀폰) 합성 고무를 사용하는 디젤 엔진과 호환됩니다. 그러나 2014 년 이전에는 순수 바이오 디젤을 사용할 수있는 차량이 없다는 사실에 유의하십시오.이 날짜 이전에는 바이오 디젤에 사용할 수있는 배출 제어 프로토콜이 없었습니다.

1990 년대 후반부터 전자식으로 제어되는 ‘커먼 레일 (common rail)’및 ‘유닛 인젝터 (unit injector)’시스템은 전통적인 디젤 연료와 혼합 된 바이오 디젤만을 사용할 수 있습니다. 이 엔진은 연료의 점도에 매우 민감한 미세 계량 및 분무 화 된 다단 분사 시스템을 갖추고 있습니다. 많은 현재의 디젤 엔진은 연료 레일 디자인에 달려 있지만 엔진 자체를 변경하지 않고 B100을 달릴 수 있도록 제작되었습니다. 바이오 디젤은 효과적인 용매이며 미네랄 디젤에 의해 퇴적 된 잔유물을 제거하기 때문에 바이오 연료가 연료 탱크와 파이프의 오래된 퇴적물을 용해하므로 엔진 필터를 더 자주 교체해야 할 수도 있습니다. 또한 탄소 연소물의 엔진 연소실을 효과적으로 청소하여 효율성을 유지합니다. 많은 유럽 국가에서 5 %의 바이오 디젤 혼합물이 널리 사용되고 있으며 수천 개의 주유소에서 판매됩니다. 바이오 디젤은 또한 산소가 함유 된 연료로서 화석 디젤보다 탄소 함량이 낮고 수소 및 산소 함량이 높습니다. 이것은 바이오 디젤의 연소를 향상시키고 미 연소 탄소에 의한 미립자 배출을 감소시킨다. 그러나 순수한 바이오 디젤을 사용하면 NOx 배출량이 증가 할 수 있습니다

바이오 디젤은 인화점이 125 ° F 인 석유 디젤 연료와 비교하여 약 300 ° F (148 ° C)의 높은 인화점을 가지며 비 독성 및 생분해 성이므로 취급 및 운반도 안전합니다. 기음).

미국에서는 상업용 트럭과 시내 버스의 80 % 이상이 디젤 엔진으로 운행됩니다. 신흥 미국 바이오 디젤 시장은 2004 년부터 2005 년까지 200 % 성장한 것으로 추산됩니다. “2006 년 말까지 바이오 디젤 생산량은 2004 년보다 4 배 증가한 10 억 US gallon (3,800,000 m3) 이상으로 증가 할 것으로 추산됩니다.

프랑스에서는 모든 디젤 차량에서 사용되는 연료에 바이오 디젤이 8 %의 비율로 포함되어 있습니다. Avril Group은 유럽 연합이 매년 소비하는 1,100 만 톤의 바이오 디젤 중 5 번째 인 Diester 브랜드를 생산합니다. 그것은 바이오 디젤의 선도적 인 유럽 생산자입니다.

녹색 디젤
그린 디젤은 식물성 오일 및 동물성 지방과 같은 생물학적 오일 공급 원료를 가수 분해 (hydrocracking)하여 생산됩니다. 수소 첨가 분해는 식물성 오일에서 발견되는 것과 같은 더 큰 분자를 디젤 엔진에 사용되는 짧은 탄화수소 사슬로 분해하기 위해 촉매의 존재 하에서 고온 및 고압을 사용하는 정제 방법입니다. 재생 가능한 디젤, 수소 처리 식물성 기름 또는 수소에서 추출한 재생 가능한 디젤이라고도합니다. 바이오 디젤과는 달리, 녹색 디젤은 석유 기반 디젤과 똑같은 화학적 성질을 가지고 있습니다. 배포 및 사용을위한 새로운 엔진, 파이프 라인 또는 인프라가 필요하지 않지만 석유와 경쟁 할 수있는 비용으로 생산되지 않았습니다. 휘발유 버전도 개발 중입니다. 그린 디젤은 ConocoPhillips, Neste Oil, Valero, Dynamic Fuels 및 Honeywell UOP와 스웨덴 Gothenburg의 Preem에서 루이지애나와 싱가포르에서 개발되고 있으며, Evolution Diesel으로 알려져 있습니다.

직선 식물성 기름
직접 변형되지 않은 식용 식물성 기름은 일반적으로 연료로 사용되지 않지만 저질의 기름이이 목적으로 사용되었습니다. 사용 된 식물성 기름은 점점 더 많은 양의 바이오 디젤로 처리되거나 (드물게는) 물과 미립자를 제거한 다음 연료로 사용됩니다.

100 % 바이오 디젤 (B100)과 마찬가지로 연료 인젝터가 효율적인 연소를위한 올바른 패턴으로 식물성 기름을 분무하도록 보장하기 위해 식물성 기름 연료는 전기 코일 또는 열교환기에 의해 점도를 디젤 연료로 줄이기 위해 가열되어야합니다. 이것은 온난하거나 온화한 기후에서 더 쉽습니다. MAN B & W Diesel, Wärtsilä 및 Deutz AG뿐만 아니라 Elsbett와 같은 여러 중소기업은 애프터 마켓 개조가 필요없는 직선 식물성 오일과 호환되는 엔진을 제공합니다.

식물성 오일은 커먼 레일 또는 유닛 분사 전자 디젤 분사 시스템을 사용하지 않는 많은 구형 디젤 엔진에도 사용할 수 있습니다. 간접 분사 엔진의 연소실 설계로 인해 식물성 오일과 함께 사용하기에 가장 적합한 엔진입니다. 이 시스템은 상대적으로 큰 오일 분자가 연소 될 수있는 더 많은 시간을 허용합니다. 몇몇 오래된 엔진, 특히 메르세데스는 어떤 변화도없이 열광자를 통해 실험적으로 움직입니다. 소수의 운전자는 이전의 “Pumpe Duse”VW TDI 엔진 및 직접 분사가있는 기타 유사한 엔진으로는 제한적인 성공을 경험했습니다. 엘스 베트 (Elsbett) 나 늑대 (Wolf)와 같은 몇몇 회사는 전문 변환 키트를 개발하여 지난 수십 년 동안 수백 가지를 성공적으로 설치했습니다.

오일과 지방은 디젤 대체물을주기 위해 수소화 될 수 있습니다. 생성 된 생성물은 방향족 및 황이 적고 산소를 함유하지 않는 높은 세탄가를 갖는 직쇄 탄화수소이다. 수소화 된 오일은 모든 비율로 디젤과 혼합 될 수 있습니다. 저온에서의 우수한 성능, 저장 안정성 문제 및 미생물 공격에 대한 민감성을 포함하여 바이오 디젤보다 몇 가지 장점이 있습니다.

바이오 에테르
Bioethers (연료 에테르 또는 산소 연료라고도 함)는 옥탄 등급 향상제로 작용하는 비용 효율적인 화합물입니다. “Bioethers는 이소 부틸 렌과 같은 반응성 이소 올레핀과 바이오 에탄올의 반응으로 생성됩니다.” Bioethers는 밀 또는 사탕무로 만듭니다. 엔진 마모 및 유독성 배기 가스 배출을 크게 줄이면서 엔진 성능을 향상시킵니다. 영국에서는 바이오 에테르가 페트로 에테르를 대체 할 가능성이 있지만, 낮은 에너지 밀도로 인해 자체 연료가 될 가능성은 희박합니다. 지상 수준의 오존 방출량을 크게 줄이면 대기 질에 기여하게됩니다.

디메틸 에테르 (DME), 디 에틸 에테르 (DEE), 메틸 tert- 부틸 에테르 (MTBE), 에틸 -tert- 부틸 에테르 (ETBE), tert- 아밀 메틸 에테르 (TAME) , 및 tert- 아밀 에틸 에테르 (TAEE)를 포함한다.

유럽 ​​연료 산소 협회 (EFOA)는 납을 대체하기 위해 연료에서 가장 일반적으로 사용되는 에테르로서 메틸 Ttertiary-butyl ether (MTBE)와 ethyl ter-butyl ether (ETBE)를 인정합니다. 에테르는 독성이 강한 화합물을 대체하기 위해 1970 년대 유럽에 도입되었습니다. 유럽인들은 여전히 ​​바이오 에테르 첨가제를 사용하지만, 미국은 더 이상 산소 요구량이 없으므로 바이오 에테르는 더 이상 주요 연료 첨가제로 사용되지 않습니다.

고체 바이오 매스 연료
목재, 톱밥, 잔디 트리밍, 가정용 쓰레기, 숯, 농업 쓰레기, 비 식량 에너지 작물 및 말린 비료가 그 예입니다.

고체 바이오 매스가 이미 장작과 같은 적절한 형태 인 경우, 스토브 또는 퍼니스에서 직접 연소하여 열을 공급하거나 증기를 발생시킬 수 있습니다. 고체 바이오 매스가 불편한 형태 (예 : 톱밥, 나무 조각, 잔디, 도시 폐기물 목재, 농경지 잔류 물) 일 때, 전형적인 과정은 바이오 매스를 치밀화하는 것입니다. 이 공정에는 원료 바이오 매스를 고밀도화 유형에 따라 1 ~ 3cm (0.4 ~ 1.2 in)의 적절한 미립자 크기 (호그 연료)로 분쇄 한 다음 연료 제품으로 농축하는 것이 포함됩니다. 현재의 프로세스는 나무 알갱이, 큐브 또는 퍽을 생산합니다. 펠렛 공정은 유럽에서 가장 일반적이며 일반적으로 순수 목재 제품입니다. 다른 유형의 치밀화는 펠릿에 비해 크기가 더 크며 광범위한 공급 원료와 호환됩니다. 결과로 고밀도화 된 연료는 보일러와 같은 열 생성 시스템으로 운반 및 공급하기가 더 쉽습니다.

톱밥, 수피 및 칩은 산업 공정에서 연료로 수십 년 동안 이미 사용되어 왔습니다. 펄프 및 제지 산업과 사탕 수수 산업을 예로들 수 있습니다. 증기의 500,000 lb / hr 범위의 보일러는 화격자, 살포기 스토커, 서스펜션 연소 및 유동층 연소를 사용하여 일상적으로 작동합니다. 유틸리티는 국지적으로 사용 가능한 연료를 사용하여 일반적으로 5 ~ 50MW 범위의 전력을 생성합니다. 다른 산업 분야는 저비용 연료가있는 지역에 목재 폐기물 연료 보일러 및 건조기를 설치했습니다.

고체 바이오 매스 연료의 장점 중 하나는 종종 농작물, 축산 및 임업과 같은 다른 공정의 부산물, 잔류 물 또는 폐기물입니다. 이론 상으로는 이것은 항상 그렇다고는 할 수 없지만 연료와 식량 생산은 자원을 위해 경쟁하지 않는다는 것을 의미합니다.

고체 바이오 매스 연료의 연소 문제는 미립자 및 다환 방향족 탄화수소와 같은 상당한 양의 오염 물질을 배출한다는 것입니다. 현대의 펠렛 보일러조차도 석유 또는 천연 가스 보일러보다 훨씬 많은 오염 물질을 생성합니다. 농작물 찌꺼기로 만든 펠렛은 대개 목재 펠렛보다 나빠 다이옥신과 클로로 페놀의 배출량이 훨씬 큽니다.

파생 연료는 바이오 매스 열분해에 의해 생성되는 바이오 카르이다. 농업 쓰레기로 만든 Biochar은 목탄 대신 사용할 수 있습니다. 목재 원료가 부족 해지면이 대안이 필요하게됩니다. 예를 들어, 콩고 민주 공화국의 경우, 바이오 매스 연탄은 목탄 생산과 관련된 삼림 벌채로부터 Virunga 국립 공원을 보호하기 위해 숯 대신에 판매되고있다.

진행중인 조사
보다 적합한 바이오 연료 작물을 찾고 이러한 작물의 유가를 개선하기위한 연구가 진행 중이다. 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 곡류와의 곡물 순환에 매우 유용하며 유분이 밀려 난 후에 남은 식사가 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 해군 및 군대 용 바이오 연료 기술을 개발하기 위해 노력하고 있습니다. Ecofasa라는 회사에서 일하는 스페인 개발자 그룹은 쓰레기로 만든 새로운 바이오 연료를 발표했습니다. 연료는 생물 연료를 만드는 데 사용할 수있는 지방산을 생산하기 위해 박테리아에 의해 처리되는 일반 도시 쓰레기에서 만들어집니다. Joule Unlimited는 셧다운 전에 유 전적으로 변형 된 광합성 세균으로부터 값싼 에탄올과 바이오 디젤을 생산하려고 시도했다.

에탄올 바이오 연료 (바이오 에탄올)
북아메리카에서 바이오 연료의 주요 원천 인 많은 기업들이 에탄올 생산 분야에 대한 연구를 수행하고 있습니다. National Corn-to-Ethanol 연구 센터 (NCERC)는 Southern Illinois University Edwardsville의 연구 부서로서 에탄올 기반 바이오 연료 연구 프로젝트에만 전념하고 있습니다. 연방 차원에서 미 농무부는 미국에서 에탄올 생산에 관한 많은 연구를 수행합니다. 이 연구의 대부분은 에탄올 생산이 국내 식량 시장에 미치는 영향을 목표로하고 있습니다. 미국 에너지 부, 국립 신 재생 에너지 연구소 (National Renewable Energy Laboratory, NREL)는 주로 셀룰로오스 에탄올 분야에서 다양한 에탄올 연구 프로젝트를 수행했다.

셀룰로오스 에탄올 상용화는 셀룰로오스 함유 유기 물질을 연료로 전환시키는 방법으로 산업을 건설하는 과정입니다. Iogen, POET, Abengoa와 같은 회사는 바이오 매스를 처리하여 바이오 에탄올로 전환 할 수있는 정유 공장을 건설하고 있습니다. Diversa, Novozymes, Dyadic과 같은 회사는 셀룰로오스 에탄올의 미래를 가능하게하는 효소를 생산하고 있습니다. 식품 작물 원료에서 폐기물 잔유물 및 토착 목초지로의 전환은 농민에서 생명 공학 기업, 프로젝트 개발자에서 투자자까지 다양한 범위의 플레이어에게 중요한 기회를 제공합니다.

2013 년 현재, 셀룰로오스 바이오 연료를 생산하는 최초의 상업 규모의 공장이 가동되기 시작했습니다. 다른 바이오 연료 공급 원료의 전환을위한 여러 경로가 사용되고 있습니다. 향후 몇 년 안에, 상업적 규모로 운영되는이 기술의 비용 데이터와 그 상대적인 성능을 이용할 수있게 될 것입니다. 교훈은 관련된 산업 프로세스의 비용을 낮추게됩니다.

건조 지대가 우세한 아시아와 아프리카 지역에서는 사탕 수수를 식품, 사료 및 연료의 잠재적 공급원으로 조사하고 있습니다. 작물은 사탕 수수가 사용하는 물의 1/7 만 추출하기 때문에 건조한 조건에서 자라기에 특히 적합합니다. 인도와 다른 곳에서 달콤한 사탕 수수 줄기는 주스를 짜내고 에탄올로 발효시켜 바이오 연료를 생산하는 데 사용됩니다.

반 건조 열대성 국제 작물 연구소 (ICRISAT)의 연구원에 의한 연구에 따르면, 곡류 수수 대신에 달콤한 사탕 수수를 재배하면 식품 및 동물 이외에 연료를 제공 할 수 있기 때문에 작물 당 헥타르 당 40 달러 씩 농민 소득을 증가시킬 수 있다고한다 먹이. 현재 곡물 수수가 아시아에서 1,100 만 헥타르 (헥타르) 이상, 아프리카에서 2,340 만 헥타르에서 재배되면서 달콤한 사탕 수수로의 전환은 상당한 경제적 영향을 미칠 수 있습니다.

자트로파
여러 부문의 여러 그룹이 Jatropha curcas에 대한 연구를 수행하고 있습니다. Jatropha curcas는 독성이 강한 관목과 같은 나무로, 많은 사람들이 고려하는 씨앗을 바이오 연료 공급 원료의 원천으로 간주합니다. 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 자트로파 개발자 인 SG Biofuels는 1 세대 품종에 비해 상당한 수확량 향상을 보이는 엘리트 잡종 종자를 생산하기 위해 분자 육종 및 생명 공학 기술을 사용 해왔다. SG Biofuels은 또한 개선 된 꽃 동시성, 해충 및 질병에 대한 높은 내성 및 추운 날씨의 내성 증가와 같은 변형으로부터 추가적인 이익이 발생한다고 주장한다.

네덜란드의 Wageningen University and Research Center의 Plant Research International은 현장 및 실험실 실험을 통해 대규모 jatropha 재배의 실현 가능성을 조사하는 진행중인 Jatropha 평가 프로젝트를 운영합니다. 지속 가능한 에너지 농업 센터 (CfSEF)는 로스 앤젤레스 기반의 비영리 연구 기관으로 식물 과학, 농학 및 원예 분야에서의 자트로파 연구에 전념하고 있습니다. 이러한 분야의 성공적인 탐사는 자트로파 농장의 생산량을 향후 10 년 동안 200-300 % 증가시킬 것으로 예상됩니다.

진균류
2008 년 논문에서 모스크바의 러시아 과학 아카데미 (Russian Academy of Sciences) 연구진은 단일 세포 곰팡이로부터 많은 양의 지질을 분리하여 경제적으로 효율적인 방식으로 바이오 연료로 바꾸 었다고 발표했다. 이 균류, Cunninghamella japonica 및 기타에 대한 더 많은 연구가 조만간 나타날 것으로 보인다. 최근 균류 Gliocladium roseum (나중에 Ascocoryne sarcoides로 이름이 바뀜) 변이종의 발견은 셀룰로오스로부터 소위 myco-diesel의 생산을 가리키고 있습니다. 이 유기체는 최근에 북부 파타고니아의 열대 우림에서 발견되었으며 셀룰로오스를 디젤 연료에서 일반적으로 발견되는 중거리 탄화수소로 전환시키는 독특한 능력을 가지고 있습니다. 셀룰로오스와 다른 고분자를 분해 할 수있는 많은 다른 균류가 다른 왕국의 유기체를 사용하여 현재 조작되고있는 분자를 생산하는 것으로 관찰되어 곰팡이가 장래에 연료의 바이오 생산에 큰 역할을 할 수 있다고 제안했다.

동물성 장내 세균
다양한 동물의 미생물 위장관은 바이오 연료 생산 잠재 성을 보여주었습니다. 최근 연구에 따르면 Zebra 대변에서 발견 된 Clostridium 박테리아의 균주 인 TU-103이 거의 모든 형태의 셀룰로오스를 부탄올 연료로 전환 할 수 있음이 밝혀졌습니다. 판다 쓰레기의 미생물은 대나무 및 다른 식물 재료로부터 바이오 연료를 만드는데 사용되는 것으로 조사되고 있습니다. 또한 리그 노 셀룰로오스 물질을 바이오 연료로 전환시키기 위해 목초 영양 곤충의 장내 미생물을 이용하는 기술에 대한 실질적인 연구가 이루어졌다.