Kaip biobutanolį galima naudoti kaip variklio kurą

Biobutanolis yra keturių anglių alkoholis, gaunamas fermentuojant biomasę. Kai jis gaminamas iš naftos pagrindu pagamintų žaliavų, jis paprastai vadinamas butanoliu. Biobutanolis yra toje pačioje šeimoje kaip ir kiti plačiai žinomi alkoholiai, būtent vienos anglies metanolis ir labiau žinomas dviejų anglių alkoholis etanolio. Anglies atomų skaičiaus svarba bet kurioje alkoholio molekulėje yra tiesiogiai susijęs su tos molekulės energijos kiekiu. Kuo daugiau anglies atomų, ypač ilgose anglies ir anglies jungčių grandinėse, tuo tankesnis alkoholis.

Biobutanolio perdirbimo metodų proveržis, būtent genetiškai modifikuotų mikroorganizmų atradimas ir vystymas, paskatino biobutanolį pralenkti etanolį kaip atsinaujinantį kurą. Kai biobutanolis laikomas tinkamu naudoti tik kaip pramoninį tirpiklį ir cheminį žaliavą, jis žada didelę pažadą kaip variklis degalai Dėl palankaus energijos tankio jis taupo degalų sąnaudas ir yra laikomas geresniu variklių degalu (palyginti su etanoliu).

Biobutanolis daugiausia gaunamas fermentuojant cukrus organinėse žaliavose (biomasėje). Istoriškai maždaug iki 50-ųjų vidurio biobutanolis buvo fermentuojamas iš paprastų cukrų proceso metu, kuriame, be butanolio komponento, buvo gaminamas acetonas ir etanolis. Procesas yra žinomas kaip ABE (acetono butanolio etanolis) ir jame naudojami nesudėtingi (o ne ypač nuoširdūs) mikrobai, tokie kaip Clostridium acetobutylicum. Šio tipo mikrobų problema ta, kad apsinuodijamas tik tuo butanoliu, kurį jis gamina, kai alkoholio koncentracija padidėja virš maždaug 2 procentų. Ši perdirbimo problema atsirado dėl būdingo generinių mikrobų silpnumo, plius nebrangūs ir gausūs (tuo metu) naftą pakeitė paprastesnis ir pigesnis distiliavimo iš naftos perdirbimo būdas butanolio.

Mano, kaip keičiasi laikai. Pastaraisiais metais naftos kainos stabiliai kilo, o atsargos visame pasaulyje auga griežtesni ir griežtesni, mokslininkai peržiūrėjo cukrų fermentaciją biobutanolio. Mokslininkai padarė didelę pažangą kurdami „dizainerių mikrobus“, kurie gali toleruoti didesnę butanolio koncentraciją, bet nenužudyti.

Gebėjimas atlaikyti atšiaurią didelę koncentraciją alkoholio aplinkoje, plius geresnį šių genetiškai sustiprintų bakterijų metabolizmą sustiprino juos ištverme, reikalinga kietiems celiuliozės pluoštams skaidyti iš biomasės žaliavų, tokių kaip minkštimas ir jungiklis. Durys buvo atmuštos, ir mums atrodo konkurencinga, jei ne pigesnė, atsinaujinančio alkoholio variklių degalai.

Taigi, nepaisant visos šios išgalvotos chemijos ir intensyvių tyrimų, biobutanolis turi daug pranašumų, palyginti su čia lengviau pagaminamu etanoliu.

• Biobutanolio energijos kiekis yra didesnis nei etanolis, taigi degalų taupymas yra kur kas mažesnis. Biobutanolis, turintis apie 105 000 BTU / galoną (palyginti su maždaug 84 000 BTU / galonu), biobutanolis yra daug artimesnis benzino energijos kiekiui (114 000 BTU / galonas).
• Biobutanolį galima lengvai sumaišyti naudojant įprastą benziną, kurio koncentracija didesnė nei etanolio, naudoti nemodifikuotuose varikliuose. Eksperimentai parodė, kad biobutanolis gali veikti nemodifikuotame tradiciniame variklyje 100 proc., Tačiau iki šiol nė vienas gamintojas negarantuos didesnių nei 15 proc.
• Nes jis yra mažiau jautrus atsiskyrimui esant vandeniui (ne etanoliui), jis gali būti paskirstomas per įprastą infrastruktūrą (vamzdynus, maišymo įrenginius ir rezervuarus). Nereikia atskiro paskirstymo tinklo.
• Jis yra mažiau ėsdinantis nei etanolis. Biobutanolis ne tik yra aukštesnės klasės, energiją tankesnis kuras, bet ir yra mažiau sprogus nei etanolis.
• AAA testų rezultatai rodo, kad biobutanolis mažina išmetamus teršalus, būtent angliavandeniliai, anglies monoksidas (CO) ir azoto oksidai (NOx). Tikslios vertės priklauso nuo variklio derinimo būklės.

Bet tai dar ne viskas. Biobutanolis, kaip variklinis kuras, turintis ilgą grandininę struktūrą ir vyraujantį vandenilio atomus, galėtų būti naudojamas kaip atspirties taškas pritraukiant vandenilio kuro elementų transporto priemones į pagrindinę sistemą. Vienas didžiausių iššūkių, su kuriuo susiduria vandenilinių degalų elementų transporto priemonių kūrimas, yra laive esančio vandenilio laikymas tvariam diapazonui ir vandenilio infrastruktūros degalų trūkumas. Didelis butanolio vandenilio kiekis pavers jį idealiu degalu laive reformuoti. Užuot deginęs butanolį, reformatorius išgauna vandenilį, kad galėtų maitinti kuro elementą.

Tai nėra įprasta vienam kuro rūšis turėti tiek daug akivaizdžių pranašumų, kad nebūtų bent vieno žaibiško trūkumo; tačiau, atsižvelgiant į biobutanolio ir etanolio argumentus, taip nėra.

Šiuo metu vienintelis realus trūkumas yra tai, kad yra daug daugiau etanolio rafinavimo įrenginių nei biobutanolio rafinavimo gamyklos. Ir nors etanolio rafinavimo įrenginiai žymiai viršija biobutanolio įrenginius, yra galimybė modifikuoti etanolio gamyklas į biobutanolį. Ir toliau tobulinant genetiškai modifikuotus mikroorganizmus, augalų virsmo galimybė tampa vis didesnė.

Akivaizdu, kad geriausias pasirinkimas yra biobutanolis etanolio kaip benzinas priedą ir galbūt galimą benzino pakeitimą. Maždaug per pastaruosius 30 metų etanolis turėjo didelę technologinę ir politinę paramą ir sėja atsinaujinančio alkoholio variklių degalų rinką. Biobutanolis dabar pasirengęs pasiimti mantiją.