Биогазолин — это бензин, произведенный из биомассы, такой как водоросли. Как и традиционно производимый бензин, он содержит между 6 (гексаном) и 12 (додекановыми) атомами углерода на молекулу и может использоваться в двигателях внутреннего сгорания. Биогазолин химически отличается от биобутанола и биоэтанола, поскольку они представляют собой спирты, а не углеводороды.
Такие компании, как Diversified Energy Corporation, разрабатывают подходы к вводу триглицеридов и процессу дезоксигенации и риформинга (крекинга, изомеризации, ароматизации и получения циклических молекул), производящих биогазолин. Этот биогазолин предназначен для соответствия химическим, кинетическим и характеристикам горения его нефтяного аналога, но с гораздо более высокими октановыми уровнями. Другие придерживаются аналогичных подходов, основанных на гидрообработке. И, наконец, другие сосредоточены на использовании древесной биомассы для превращения в биогазолин с использованием ферментативных процессов.
Структура и свойства
BG100 или 100% биогазолином, могут быть немедленно использованы в качестве заменителя для замены бензина на бензине любого обычного бензинового двигателя и могут быть распределены в одной и той же топливной инфраструктуре, поскольку свойства соответствуют традиционному бензину из нефти. Додекан требует небольшого процента октанового бустера для соответствия бензину. Для топлива этанола (E85) требуется специальный двигатель и имеет более низкую энергию сгорания и соответствующую экономию топлива.
Но из-за химического сходства биогазолина его также можно смешивать с обычным бензином.Вы можете иметь более высокие отношения биогазолина к бензину и не должны модифицировать двигатель транспортных средств, в отличие от этанола.
Сравнение с обычными видами топлива
| топливо | Плотность энергии МДж / л |
Воздух-топливо соотношение |
Удельная энергия МДж / кг |
Теплота испарения МДж / кг |
RON | пН |
|---|---|---|---|---|---|---|
| бензин | 34,6 | 14,6 | 46,9 | 0,36 | 91-99 | 81-89 |
| Бутановое топливо | 29,2 | 11,2 | +36,6 | 0,43 | 96 | 78 |
| Этаноловое топливо | 24,0 | 9,0 | 30,0 | 0,92 | 129 | 102 |
| Метанольное топливо | 19,7 | 6,5 | 15,6 | 1.2 | 136 | 104 |
производство
iogasoline создается путем превращения сахара непосредственно в бензин. В конце марта 2010 года первый в мире завод по биогазолиновой демонстрации был запущен в Мэдисоне, штат Висконсин Virent Energy Systems, Inc. В 2001 году Вирент открыл и разработал технологию, называемую реформацией водной фазы (APR). APR включает в себя множество процессов, включая реформирование для получения водорода, дегидрирование спиртов / гидрирование карбонилов, реакции дезоксигенации, гидрогенолиз и циклизацию. Ввод для APR представляет собой раствор углеводов, созданный из растительного материала, а продукт представляет собой смесь химических веществ и окисленных углеводородов. Оттуда материалы проходят дальнейшую обычную химическую обработку, чтобы получить конечный результат: смесь негазированных углеводородов, которую они заявили, была экономически эффективной. Эти углеводороды представляют собой точные углеводороды, обнаруженные в нефтяных топливах, поэтому сегодняшние автомобили не нуждаются в изменении для работы на биогазолине. Единственное различие в происхождении. Нефтяные топлива производятся из нефти, а биогазолин производится из таких растений, как свекла и сахарный тростник или целлюлозная биомасса, которые обычно являются растительными отходами.
Дизельное топливо состоит из линейных углеводородов. Это длинные прямые цепи атомов углерода. Они отличаются от более коротких, разветвленных углеводородов, которые составляют бензин. В 2014 году исследователи использовали сырье для левулиновой кислоты для создания биогазолина. Левулиновая кислота получена из целлюлозного материала, такого как кукурузные стебли, солома или другие растительные отходы. Эти отходы не нужно бродить. Как сообщается, процесс производства топлива является недорогим и дает урожайность более 60 процентов.
Исследование
Исследования проводятся как в академическом, так и в частном секторах.
академический
Политехнический институт Вирджинии и Государственный университет в течение последних четырех лет проводят исследования по созданию стабильного биогазолина на действующих нефтеперерабатывающих заводах. Основное внимание в исследовании уделялось длительности срока хранения биологического масла. Использование катализаторов использовалось для удаления примесей из обработанных сахаров растений. Исследователи увеличили время от трех месяцев до года.
Исследователи из Университета штата Айова используют в своих исследованиях тип ферментации. Сначала они начинают формировать газообразную смесь и пиролизировать ее.Результатом пиролиза является биомасляное масло, которое обогащают сахаром часть ферментации и перегоняют для получения воды и этанола. Но высокоацетатную часть затем разделяют на биогазолин, воду и биомассу.
Частный
Virent Energy Systems, Inc., которая находится в Мэдисоне, штат Висконсин совместно с Shell, разработала технику для превращения сахаров растений из пшеничной соломы, кукурузных стеблей и целлюлозы сахарного тростника в биогазолин. Сахара превращаются в углеводороды, аналогичные тем, которые используются в обычных бензинах, с использованием катализаторов.
Экономическая жизнеспособность и будущее
Одной из основных проблем экономической жизнеспособности биогазолинов является высокая стоимость. Исследовательские группы находят, что нынешние инвестиционные группы нетерпеливы с темпами прогресса биогазолина. Кроме того, экологические группы могут требовать, чтобы биогазолин производился таким образом, чтобы защитить дикую природу, особенно рыбу. Исследовательская группа, изучающая экономическую жизнеспособность биотоплива, обнаружила, что современные методы производства и высокие затраты на производство не позволят биогазолину быть доступным для широкой общественности. Группа определила, что цена биогазолина должна составлять приблизительно 800 долл. США за баррель, что они определяют как маловероятные с текущими издержками производства. Еще одной проблемой, препятствующей успеху биогазолина, является отсутствие налоговых льгот. Правительство предоставляет налоговые льготы для этанолового топлива, но пока не предлагает налоговые льготы для биогазолина.Это делает биогазолин гораздо менее привлекательным вариантом для потребителей.Наконец, производство биогазолина может оказать большое влияние на сельскохозяйственную промышленность. Если бы биогазолин стал серьезной альтернативой, большая часть наших существующих пахотных земель была бы конвертирована для выращивания сельскохозяйственных культур исключительно для биогазолина. Это может уменьшить количество земли, используемой для выращивания продовольствия для потребления человеком, и может уменьшить общее количество исходного сырья. Это приведет к увеличению общих расходов на питание.
Хотя могут возникнуть некоторые проблемы, с которыми сталкивается экономическая жизнеспособность биогазолина, партнерство между Royal Dutch Shell и Virent Energy Systems, Inc., фирма biascience, базирующаяся в Мэдисоне, штат Висконсин, для дальнейшего исследования биогазолина является обнадеживающим признаком будущего биогазолина.Кроме того, многие страны проводят политику, которая увеличивает использование биогазолина в стране, чтобы помочь обуздать стоимость ископаемого топлива и создать большую энергетическую независимость. Нынешние усилия партнерства направлены на совершенствование технологии и обеспечение ее доступности для крупномасштабного производства.