Биотопливо - нужно ли оно нам?

Топливом является то, что мы сжигаем, чтобы получить энергию. Химическая реакция выглядит следующим образом: Топливо + кислород (из воздуха) > выделенная тепловая энергия + диоксид углерода (CO 2 ) + вода (H 2 O).
Точная химическая реакция зависит от того, какое топливо вы сжигаете, но в целом один и тот же процесс работает независимо от того, сжигаете ли вы природный газ в котле центрального отопления, дрова на костре, бензин в автомобильном двигателе или уголь на электростанции.
Почти любое органическое (на основе углерода) вещество может быть топливом. Наши распространенные топлива являются такими вещами, как угль, нефть, газ, торф, и дерево - все они сделаны из углеводородов (молекул, построенных из атомов водорода и углерода), и все они в конечном счете, получают из живых существ (либо мертвых растений или животных). Строго говоря, слово биотопливо может означать любое топливо, произведенное из живых организмов или их отходов - что означает, что большинство наших видов топлива - это биотопливо. Но мы обычно используем слово «биотопливо» в гораздо более ограниченном смысле, чтобы говорить о жидком и газообразном топливе для транспортных средств, полученном из сельскохозяйственных культур или отходов. Самыми известными видами биотоплива являются этанол (спирт из сахарной свеклы) и биодизель из растительного масла.

Типы биотоплива

В настоящее время биотопливо является горячей экологической темой, но оно существует уже много десятилетий. Люди, которые работают с ними, часто говорят о биотопливе первого, второго и третьего поколений, чтобы различать простые, традиционные виды биотоплива, которые использовались в течение длительного времени, и более сложные, более совершенные и более эффективные, которые в настоящее время находятся в стадии разработки. Биотопливо первого поколения включает в себя такие вещи, как растительное масло, биодизель, этанол и метанол. Этанол и метанол являются очень сильными спиртами, изготовленными из сахара, пшеницы или кукурузы в процессе, аналогичном пивоварению. Растительное масло, приготовленное из таких вещей, как арахис и соя, может быть сожжено непосредственно в качестве топлива или превращено в биодизельное топливо, заменитель бензина (или добавку), которое может помочь уменьшить выбросы автомобилей. • Биотопливо второго поколения производится путем превращения сельскохозяйственных культур в жидкое топливо с использованием более сложных химических процессов и включает такие элементы, как биоводород (газообразный водород, полученный из сельскохозяйственных культур) и смешанные спирты. Как правило, они более эффективны, чем биотопливо первого поколения, потому что они выделяют больше энергии на единицу объема, поэтому вы можете пойти дальше на заполненном ими баке. Это также помогает, если вы выращиваете зерновые культуры для производства топлива, потому что это означает, что вам нужно выращивать меньше растений и обрабатывать меньше земли, чтобы производить такое же количество энергии. • Биотопливо третьего поколения («продвинутое») производится с использованием масла, полученного из водорослей, выращенных в прудах или закрытых реакторах, которое очищается для производства обычных видов топлива, таких как биодизельное топливо, метан, этанол и так далее. Большое преимущество топлива, получаемого из водорослей, заключается в том, что им не нужно огромное количество сельскохозяйственных угодий; Большой недостаток заключается в том, что им нужно много воды и удобрений, что значительно увеличивает стоимость и воздействие на окружающую среду, потенциально уничтожая любую выгоду.

Каковы преимущества биотоплива

Если вы читаете новости, вы видели много освещения биотоплива в последние несколько лет. Основная идея, безусловно, очень привлекательна: вместо того, чтобы выкачивать нефть из земли и отправлять ее по всему миру, мы могли бы вместо этого производить биотопливо из сельскохозяйственных культур и отходов. Для такой страны, как Соединенные Штаты, которая сильно зависит от нефти с Ближнего Востока (самый политически нестабильный регион в мире), подобный план имеет огромные преимущества. Такие организации, как Международное энергетическое агентство, продемонстрировали огромный потенциал. В своей дорожной карте «Биотопливо для транспорта», опубликованной в 2011 году, МЭА указало, что к 2050 году биотопливо может производить 27 процентов мирового транспортного топлива в мире (более чем в 10 раз больше, чем сегодня). Такой амбициозный проект потребует 100 млн. Га земли (примерно в районе Южной Кореи). Звучит хорошо? Есть еще одно большое преимущество. Дорожная карта МЭА позволит сократить общие выбросы углекислого газа в мире на 2,1 Гт (чуть менее 10 процентов от нынешнего глобального объема). Обычно при сжигании таких видов топлива, как нефть, уголь и газ (которые были произведены миллионы лет назад), выделяется углекислый газ в воздух, иными словами, он увеличивает выбросы. Этот газ душит Землю, как огромное невидимое покрывало, нагревает планету - проблему, которую мы теперь называем глобальным потеплением, - и начинает изменять климат. Теоретически, биотопливо не страдает от той же проблемы. Когда дерево растет, оно поглощает углекислый газ (CO2) из воздуха и воду (H2O) из почвы и использует солнечный свет для преобразования углерода, водорода и кислорода из этих молекул в более сложные молекулы углеводов (сахара и крахмалы), которые он хранит. Этот процесс называется фотосинтезом, и он немного похож на горение, идущее в обратном направлении. В процессе фотосинтеза дерево использует углекислый газ для роста. Если мы сжигаем дерево как топливо в конце его срока жизни, процесс сгорания выделяет точно такое же количество углекислого газа, что и дерево, поглощенное при его выращивании. Таким образом, биотопливо является (по крайней мере, теоретически) углеродно-нейтральным: выращивание дерева (или любого другого растения) с последующим сжиганием его в качестве биотоплива не добавляет углекислого газа в атмосферу и не ухудшает глобальное потепление.

Каковы недостатки биотоплива?

Если бы все было так просто завтра половина планеты переключилась бы на производство биотоплива. К сожалению, биотопливо имеет ряд существенных недостатков.

Углеродно-нейтральный?

Представь, что ты фермер. Вы много слышали о биотопливе и о том, как оно может помочь спасти планету, поэтому вы решили перевести все свои поля в соевые бобы и производить биодизельное топливо. Вам понадобится энергия для питания ваших тракторов, технического обследования сооружений и транспортировки топлива по всему миру. Потребуется больше энергии для питания химических заводов, которые превращают бобы в биодизельное топливо, и еще больше потребуется для транспортировки готового биодизеля к транспортным средствам, которые его используют. Использование всей этой энергии означает сжигание топлива и выделение углекислого газа. Возможно, вы пытаетесь помочь планете сократить выбросы углекислого газа, но на самом деле вы производите довольно много того газа, который хотите предотвратить при выращивании, переработке и транспортировке ваших культур! Это означает, что биотопливо вообще не является углеродно-нейтральным. По данным исследований, финансируемых Министерством энергетики США этанол из кукурузы производит на 19–48 процентов меньше выбросов углекислого газа, в то время как этанол, производимый целлюлозой, может снизить выбросы на целых 115 процентов. Но другие исследования обнаружили, что весь процесс производства биотоплива может генерировать больше углекислого газа, чем экономит само топливо (что вызывает серьезные сомнения в том, стоит ли вообще выращивать некоторые виды биотоплива). Например, в 2016 году The Guardian сообщила, что биодизельное топливо из пальмового масла производит в три раза больше выбросов ископаемого топлива, а масло из соевых бобов - в два раза больше. Кто прав? Одним из решений может быть экомаркировка, при которой надлежащим образом устойчивое биотопливо сертифицируется заслуживающей доверия независимой третьей стороной. В мае 2016 года The New York Times сообщила, что завод Pacific Biodiesel на Гавайях стал первым в Соединенных Штатах, которому Альянс по устойчивому биодизелю получил сертификат устойчивости.

Биоразнообразие?

Относительно небольшое количество земли требуется для нефтяных вышек и трубопроводов по сравнению с размерами огромных подземных нефтяных месторождений, к которым они подключаются (не в последнюю очередь потому, что многие нефтяные месторождения находятся на шельфе). То же самое нельзя сказать о биотопливе: для выращивания сельскохозяйственных культур требуется огромное количество земли. Если вы посадите лес на вершине старой шахты и соберете деревья для производства биотоплива, это принесет пользу планете. Но что, если вы вырубили и сожгли большую площадь тропических лесов, чтобы вырастить пальмовое масло для производства биодизеля? Тогда вы будете высвобождать огромное количество энергии, сжигая деревья, планета больше не получит выгоду от деревьев, растущих и удаляющих углекислый газ, и мы потеряем прекрасное биологическое разнообразие леса. Вы можете подумать, что производите «экологически чистое биотопливо», но при этом вы будете наносить такой большой ущерб, что это может иметь негативные последствия. Эта проблема уже возникает в развивающихся странах, где леса вырубаются (поскольку они не имеют непосредственной финансовой ценности) для выращивания прибыльных культур для производства биотоплива. Марк Эвери, бывший директор по охране природы британского благотворительного RSPB (Королевского общества защиты птиц) и яростный противник биотоплива, утверждает, что это «угрожает ускорить уничтожение некоторых из самых ценных мест обитания и дикой природы в мире. Без экологических стандартов , биотопливо будет чуть больше, чем зеленый жулик ".

Биотопливо: хорошо или плохо?

В целом, в случае с биотопливом дело обстоит не так ясно, как кажется. Если они производятся ответственным образом, биотопливо может помочь нам сократить выбросы углекислого газа и справиться с глобальным потеплением. Но в стремлении к прибыли существует риск, что они могут привести к увеличению выбросов и значительной потере биоразнообразия и усугубить такие проблемы, как бедность и голод в развивающихся странах. С ограниченными мировыми ресурсами и растущим мировым населением, возможно, имеет смысл попытаться сократить энергопотребление. Мы используем и уменьшаем нашу зависимость от автомобилей, а не просто заменяем нефть биотопливом и продолжаем в том же духе. Ученые призывают нас действовать быстро, чтобы уменьшить последствия глобального потепления, но это может побудить нас уделить немного больше времени биотопливу и действовать более разумно. В нашей спешке защитить планету, мы должны быть абсолютно уверены, что не помогаем уничтожить ее.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ НА САЙТЕ


Двухмассовый маховик принцип работы

Двухмассовый маховик выполняет две функции. Основная функция заключается в накоплении энергии от импульса зажигания каждого поршня, а затем отправке ее на коленчатый вал, чтобы она продолжала плавно вращаться в течение следующего хода поршня. Вторичн...

Система охлаждения ВАЗ 2114 инжектор 8 клапанов

Система охлаждения ВАЗ 2114 — жидкостная, закрытого типа, с принудительной циркуляцией. Состоит из рубашки охлаждения двигателя, радиатора с электровентилятором, термостата, насоса, расширительного бачка и соединительных шлангов. Во всех 8-ми клапанн...

Схема системы охлаждения Лада Гранта 8 клапанов

Система охлаждения двигателя ЛАДА Гранта жидкостная (с принудительной циркуляцией жидкости), герметичная, с расширительным бачком. Систему заполняют охлаждающей жидкостью на основе этиленгликоля (антифризом), не замерзающей при температуре окружающей...

Момент затяжки головки блока цилиндров КАМАЗ 740

Двигатели КамАЗ 740 сконструированы таким образом, что на каждый цилиндр блока установлена своя головка. Соответственно, под каждой ГБЦ КамАЗ располагается отдельная прокладка, обеспечивающая её герметичное прилегание к блоку, а точнее герметичность...

Как расположение двигателя влияет на управляемость?

Есть так много веских причин, чтобы спроектировать автомобиль с двигателем спереди, поэтому, вероятно, это самая простая и распространенная компоновка. Но когда технологичность автомобиля является преимуществом - например, в высокопроизводительных ав...

Передний или задний привод: плюсы и минусы каждой

Заднеприводные автомобили «лучше», чем переднеприводные? Прежде чем мы перейдем к плюсам и минусам каждого из них, давайте определимся, что означают эти термины. Передний и задний привод относятся к ведомым колесам автомобиля. Итак, передние означает...

Принцип работы двигателя Стирлинга

Двигатель Стирлинга - это тепловой двигатель, который сильно отличается от двигателя внутреннего сгорания в вашем автомобиле. Изобретенный Робертом Стирлингом в 1816 году, двигатель Стирлинга обладает потенциалом быть намного более эффективным, чем б...

Двигатели Hemi

Если вы любите автомобили, то вы наверняка слышали о двигателе HEMI. Если вы родились в 1960-х годах или раньше, вы помните феномен, созданный двигателями Chrysler HEMI в 1950-х, 60-х и 70-х годах. Если вы любите мускул-кары или драг-рейсинг, вы знае...