Wat zijn de voor-en nadelen van Ethanol biobrandstof?
we gebruiken dagelijks energie. We gebruiken het om de lichten aan te doen, om onze huizen te verwarmen en om auto ‘ s aan te drijven. Het grootste deel van de energie in de wereld komt van het verbranden van fossiele brandstoffen. Maar wetenschappers en ingenieurs zijn op zoek naar duurzamere alternatieven.
biobrandstoffen worden een populair alternatief voor traditionele fossiele brandstoffen. Maar zoals met elke nieuwe technologie, is het belangrijk om de voor-en nadelen af te wegen. Laten we een aantal van deze overwegen.
Wat is biobrandstof en hoe wordt het gebruikt?
biobrandstoffen zijn afkomstig van recent dood of levend plantaardig materiaal en dierlijk afval. Dit verschilt van fossiele brandstoffen, die zijn afgeleid van lang dood plantaardig en dierlijk materiaal. De meest gebruikte biobrandstoffen zijn ethanol en biodiesel. Ze worden geproduceerd uit planten die meestal worden geteeld als gewassen. Deze planten vormen de biomassa die wordt gebruikt als grondstof voor de productie van biobrandstoffen. Grondstof is elk materiaal dat wordt gebruikt om biobrandstoffen te maken. In Noord-Amerika is maïs de belangrijkste grondstof voor de productie van ethanol.
voor de productie van ethanol uit maïs wordt eerst zetmeel afgebroken. Zetmeel is een complex koolhydraat. Om ethanol te produceren, moet het worden afgebroken in eenvoudige suikers zoals dextrose en glucose. Een proces genaamd fermentatie zet dan deze suikers om in ethanol.
wist u dat?
gist fermenteert suiker in ethanol in anaërobe omstandigheden. Dit betekent dat het proces zonder zuurstof kan plaatsvinden!
Biodiesel wordt gemaakt van plantaardige oliën of dierlijke vetten. Een reactie die transesterificatie wordt genoemd, is verantwoordelijk voor de omzetting van plantaardige oliën in biodiesel. Omestering is de reactie van een alcohol met olie of vet om vetzuuralkylesters te produceren, ook wel bekend als biodiesel.
Canadese bioraffinaderijen hebben de capaciteit om 1,7 miljard liter ethanol per jaar te produceren. Het meeste hiervan wordt gemengd met benzine. De meerderheid van de benzine-aangedreven voertuigen gebouwd sinds de jaren 1980 kan draaien op een mengsel van maximaal 10% ethanol (E10) zonder enige motor wijzigingen. Sommige Noord-Amerikaanse autobedrijven maken flexibele brandstof, of Flex-Fuel, voertuigen met aangepaste motoren. Deze motoren kunnen mengsels van maximaal 85% ethanol en 15% benzine (E85) gebruiken.
wist u dat?
de Verenigde Staten en Brazilië zijn de wereldleiders op het gebied van de productie van biobrandstoffen. Samen produceren ze 70% van ‘ s werelds biobrandstoffen!
Canada ‘ s Renewable Fuel Regulations werden in 2010 vastgesteld. Zij vereisen dat niet-hernieuwbare fossiele brandstoffen gemiddeld 5% hernieuwbare brandstof bevatten. Dat niveau van 5% wordt momenteel bereikt met maïs-en tarweethanol (E5). Hoe zit het met de E85 blend die gebruikt kan worden in Flex-Fuel voertuigen? Sommige Canadese bedrijven met grote wagenparken gebruiken E85. Maar het is nog niet op grote schaal beschikbaar. Er zijn maar een handvol tankstations in Canada die E85 verkopen. In tegenstelling, er zijn meer dan 3 000 benzinestations met E85 pompen in de VS die kunnen klinken als een veel. Maar het is nog steeds minder dan 2% van de totale tankstations.
wat zijn de voordelen van biobrandstoffen?
Ethanol wordt beschouwd als een hernieuwbare energiebron. Dat komt omdat nieuwe gewassen kunnen worden verbouwd om de grondstoffen aan te vullen die nodig zijn om het te maken. Aan de andere kant doen fossiele brandstoffen er miljoenen jaren over om te produceren. Ze worden beschouwd als een niet-hernieuwbare bron, want zodra ze zijn opgebruikt, dat is het!
een van de belangrijkste voordelen van het gebruik van biobrandstoffen is dat het de uitstoot van broeikasgassen (BKG) vermindert. In 2017 waren de olie -, gas-en transportsector goed voor meer dan 50% van de totale Canadese broeikasgasemissies. De meeste daarvan waren kooldioxide (CO2) die vrijkwam door het verbranden van fossiele brandstoffen, zoals benzine.
Wat is de koolstofcyclus?
de koolstofcyclus is verantwoordelijk voor de koolstofcyclus in het hele milieu. Alle organische stoffen bevatten koolstof. Wanneer planten en dieren sterven, wordt koolstof ondergronds gevangen als ze fossiele brandstoffen worden. Dit betekent dat fossiele brandstoffen een koolstofreservoir zijn. Wanneer fossiele brandstoffen worden verbrand, komt de koolstof vrij in de lucht in de vorm van kooldioxide (CO2).
grafische tekstversie
in de koolstofcyclus beweegt koolstof van de atmosfeer naar de sedimenten op aarde en terug. Als koolstof de aarde bereikt, komt opgeloste organische koolstof in zowel de diepe oceaan als de oppervlakte Oceaan. Koolstof komt terug in de atmosfeer door natuurlijke processen, zoals vegetatie fotosynthese, en door door de mens veroorzaakte processen, zoals industriële processen die fossiele brandstoffen produceren.
het CO2 dat vrijkomt in de atmosfeer wanneer fossiele brandstoffen worden verbrand, produceert krachtige broeikasgassen. Deze broeikasgassen dragen bij aan de klimaatverandering. Helaas is er geen manier om CO2 weer om te zetten in fossiele brandstoffen.
CO2 wordt ook geproduceerd wanneer biobrandstoffen worden verbrand. Maar een deel van de CO2 die vrijkomt door het verbranden van biobrandstoffen wordt geabsorbeerd door het nieuwe gewas van grondstoffen door het proces van fotosynthese. De CO2 wordt verwerkt in de suikermoleculen die de planten produceren. Deze zullen uiteindelijk weer worden omgezet in biobrandstof. Hierdoor wordt ethanol als koolstofneutraal beschouwd.
wist u dat?
gebleken is dat ethanol 25% meer energie oplevert dan in zijn productie wordt gestopt, en biodiesel maar liefst 93%!
wat zijn de nadelen van biobrandstoffen?
biobrandstoffen baren ook zorgen. Enkele punten van zorg zijn de energiebalans, het debat over voedsel versus brandstof en de beschikbaarheid van biobrandstoffen.
hebben biobrandstoffen een negatieve energiebalans of een positieve energiebalans?
Ethanol zelf wordt als koolstofneutraal beschouwd. Maar het proces om het te produceren is dat niet. Fossiele brandstoffen worden vaak gebruikt tijdens het productieproces van biobrandstoffen. Landbouwtrekkers gebruiken bijvoorbeeld diesel. De vrachtwagens die de grondstof naar bioraffinaderijen vervoeren, gebruiken diesel. De bioraffinaderijen zelf gebruiken soms fossiele brandstoffen voor energie. Als de input-energie om een brandstof te maken groter is dan de output-energie, heeft die brandstof een negatieve energiebalans. Dat is niet goed. Als de uitgangsenergie groter is dan de inputenergie, heeft de brandstof een positieve energiebalans. Dat is goed.
wetenschappers moeten levenscyclusanalyses uitvoeren om volledig inzicht te krijgen in de BKG-impact van biobrandstoffen in vergelijking met fossiele brandstoffen. In de vroege dagen van de productie van ethanol, veel studies bleek dat het een negatieve energiebalans had. Recente Canadese en Amerikaanse levenscyclusanalyses hebben echter een bescheiden positieve energiebalans gevonden in de industrie voor de productie van maïsethanol. De verbetering is grotendeels te danken aan nieuwere, energie-efficiënte bioraffinaderijen.
Wat is het debat over voedsel versus brandstof?
biobrandstoffen brengen enkele economische en ethische zorgen met zich mee. Wat gebeurt er concreet als mensen akkerland gebruiken om brandstofbiomassa te verbouwen in plaats van voedsel? Dit heeft betrekking op voedselzekerheid. Critici van de eerste generatie biobrandstoffen beweren dat het gebruik van voedselgewassen voor de productie van brandstof de voedselprijzen verhoogt. Dit maakt het moeilijker voor mensen om zich te veroorloven om gezond te eten.
een grondstof is alles wat waardevol is en wordt gekocht, verkocht of verhandeld. Laten we eens kijken naar het voorbeeld van één grondstof: maïs.
Maïs is een hernieuwbare grondstof. Maar sommige oogsten zijn succesvoller dan andere. Dat betekent dat het aanbod kan variëren. Als de landbouwomstandigheden goed zijn, kan er genoeg maïs zijn. Er kan genoeg zijn voor menselijke voeding, diervoeder en de productie van biobrandstoffen. Maar soms oogsten lijden als gevolg van omstandigheden zoals droogte, overstromingen, en koude periodes. Op deze momenten kan de aanvoer van maïs dalen. En als de voorraad van een waar daalt, gaat de prijs omhoog.
natuurlijk heeft dit debat over “voedsel versus brandstof” een andere kant. Uit sommige studies blijkt dat de wereldwijde voedselverspilling een veel groter probleem is voor de voedselzekerheid dan de concurrentie met biobrandstoffen. Sommige wetenschappers hebben zelfs gesuggereerd dat voedsel dat normaal afval zou gaan in plaats daarvan moet worden omgeleid naar de biobrandstofindustrie.
biobrandstoffen kunnen ook invloed hebben op voedsel en hulpbronnen voor andere organismen. Er is veel land nodig om biobrandstoffen te produceren. Het ruimen van land voor landbouw kan grote gevolgen hebben voor het milieu en het planten-en dierenleven dat daar leeft.
samenvattend
er zijn zeker geen gemakkelijke antwoorden als het gaat om het debat tussen fossiele brandstoffen en biobrandstoffen. De wereldwijde voedselketen en de biobrandstoffenindustrie zijn op ingewikkelde manieren met elkaar verbonden. Maar de mensen zijn zich steeds meer bewust van de mogelijke nadelen van biobrandstoffen van de eerste generatie op basis van voedselgewassen. Er is ook een impuls in de richting van biobrandstoffen van de tweede generatie. Deze gebruiken niet-voedingsgrondstoffen zoals landbouw -, restaurant-en gemeentelijk afval.