jakie są plusy i minusy biopaliwa etanolowego?
codziennie zużywamy energię. Używamy go do włączania świateł, ogrzewania domów i zasilania samochodów. Większość światowej energii pochodzi ze spalania paliw kopalnych. Ale naukowcy i inżynierowie szukają bardziej zrównoważonych alternatyw.
biopaliwa stają się popularną alternatywą dla tradycyjnych zasobów paliw kopalnych. Ale jak w przypadku każdej nowej technologii, ważne jest rozważenie zalet i wad. Rozważmy niektóre z nich.
co to jest biopaliwo i jak się je stosuje?
biopaliwa pochodzą z niedawno martwych lub żywych materiałów roślinnych i odpadów zwierzęcych. Różni się to od paliw kopalnych, które pochodzą z dawno martwej materii roślinnej i zwierzęcej. Najczęściej stosowanymi biopaliwami są etanol i biodiesel. Są one produkowane z roślin, które są zwykle uprawiane jako rośliny uprawne. Rośliny te tworzą biomasę wykorzystywaną jako surowiec do produkcji biopaliw. Surowiec to każdy materiał używany do produkcji biopaliw. W Ameryce Północnej kukurydza jest głównym rodzajem surowca używanego do produkcji etanolu.
aby wyprodukować Etanol z kukurydzy, pierwszym krokiem jest rozbicie skrobi. Skrobia jest węglowodanem złożonym. Aby wyprodukować Etanol, musi być podzielony na cukry proste, takie jak dekstroza i glukoza. Proces zwany fermentacją następnie przekształca te cukry w Etanol.
drożdże fermentują cukier do etanolu w warunkach beztlenowych. Oznacza to, że proces może przebiegać bez tlenu!
Biodiesel jest wytwarzany z olejów roślinnych lub tłuszczów zwierzęcych. Reakcja zwana transestryfikacji jest odpowiedzialny za konwersję olejów roślinnych do biodiesla. Transestryfikacja jest reakcją alkoholu z olejem lub tłuszczem w celu wytworzenia estrów alkilowych kwasów tłuszczowych, zwanych inaczej biodieslem.
kanadyjskie biorafinerie są w stanie wyprodukować 1,7 miliarda litrów etanolu rocznie. Większość z nich miesza się z benzyną. Większość pojazdów napędzanych benzyną budowanych od lat 80. może pracować na mieszaninie do 10% etanolu (E10) bez żadnych modyfikacji silnika. Niektóre Północnoamerykańskie firmy samochodowe produkują elastyczne paliwo lub Flex-Fuel, pojazdy ze zmodyfikowanymi silnikami. Silniki te mogą wykorzystywać mieszanki do 85% etanolu i 15% benzyny (E85).
Stany Zjednoczone i Brazylia są światowymi liderami w produkcji biopaliw. Razem produkują 70% światowych biopaliw!
kanadyjskie przepisy dotyczące paliw odnawialnych zostały uchwalone w 2010 roku. Wymagają one, aby nieodnawialne paliwa kopalne zawierały średnio 5% zawartości paliw odnawialnych. Ten poziom 5% jest obecnie osiągany w przypadku etanolu z kukurydzy i pszenicy (E5). Co z mieszanką E85, która może być używana w pojazdach Flex-Fuel? Niektóre kanadyjskie firmy z dużymi flotami pojazdów używają E85. Ale nie jest jeszcze powszechnie dostępny. Jest tylko kilka stacji benzynowych w Kanadzie, które sprzedają E85. Natomiast w USA jest ponad 3 000 stacji benzynowych z pompami E85, które mogą brzmieć jak dużo. Ale to wciąż mniej niż 2% wszystkich stacji paliw.
jakie są zalety biopaliw?
Etanol jest uważany za odnawialny zasób energii. Dzieje się tak dlatego, że można uprawiać nowe uprawy, aby uzupełnić surowiec potrzebny do jego wytworzenia. Z drugiej strony, produkcja paliw kopalnych zajmuje miliony lat. Są one uważane za nieodnawialny zasób, ponieważ po ich zużyciu, to jest to!
jedną z głównych zalet stosowania biopaliw jest zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych. W 2017 r. sektor naftowy i gazowy oraz transportowy odpowiadały za ponad 50% całkowitych emisji gazów cieplarnianych w Kanadzie. Większość z nich to dwutlenek węgla (CO2) uwalniany przez spalanie paliw kopalnych, takich jak benzyna.
co to jest cykl węglowy?
cykl węglowy jest odpowiedzialny za cykle węgla w całym środowisku. Cała materia organiczna zawiera węgiel. Kiedy rośliny i zwierzęta umierają, węgiel jest uwięziony pod ziemią, gdy zamieniają się w paliwa kopalne. Oznacza to, że paliwa kopalne są pochłaniaczem dwutlenku węgla. Podczas spalania paliw kopalnych węgiel jest uwalniany do powietrza w postaci dwutlenku węgla (CO2).
Wersja graficzno – tekstowa
w cyklu węglowym węgiel przemieszcza się z atmosfery do osadów na Ziemi i z powrotem. Gdy węgiel dociera do ziemi, rozpuszczony węgiel organiczny dostaje się zarówno do głębokiego oceanu, jak i do oceanu powierzchniowego. Węgiel jest uwalniany z powrotem do atmosfery poprzez naturalne procesy, takie jak fotosynteza roślinności, oraz przez procesy spowodowane przez człowieka, takie jak procesy przemysłowe, które wytwarzają paliwa kopalne.
CO2, który jest uwalniany do atmosfery podczas spalania paliw kopalnych, wytwarza silne gazy cieplarniane. Te gazy cieplarniane przyczyniają się do zmian klimatu. Niestety, nie ma sposobu, aby włączyć CO2 z powrotem do paliw kopalnych.
CO2 powstaje również podczas spalania biopaliw. Ale część CO2 uwalnianego przez spalanie biopaliw jest absorbowana przez nową uprawę surowca w procesie fotosyntezy. CO2 jest włączany do cząsteczek cukru, które produkują rośliny. Zostaną one ostatecznie przekształcone z powrotem w biopaliwo. Z tego powodu etanol jest uważany za neutralny pod względem emisji dwutlenku węgla.
stwierdzono, że etanol daje 25% więcej energii niż jest wprowadzane do jego produkcji, a biodiesel daje aż 93%!
jakie są minusy biopaliw?
biopaliwa też budzą obawy. Niektóre obawy obejmują bilans energetyczny, debatę na temat żywności i paliwa oraz dostępność biopaliw.
czy biopaliwa mają ujemny bilans energetyczny czy dodatni bilans energetyczny?
Sam Etanol jest uważany za neutralny węglowo. Ale proces jej wytwarzania nie jest. Paliwa kopalne są często wykorzystywane w całym procesie produkcji biopaliw. Na przykład Ciągniki rolnicze wykorzystują olej napędowy. Ciężarówki, które transportują surowiec do biorafinerii, używają oleju napędowego. Biorafinerie wykorzystują czasem paliwa kopalne do zasilania. Jeśli energia wejściowa do wytworzenia paliwa jest większa niż energia wyjściowa, to paliwo ma ujemny bilans energetyczny. Niedobrze. Jeśli energia wyjściowa jest większa niż energia wejściowa, paliwo ma dodatni bilans energetyczny. To dobrze.
naukowcy muszą przeprowadzić analizy cyklu życia, aby w pełni zrozumieć wpływ biopaliw na emisje gazów cieplarnianych w porównaniu z paliwami kopalnymi. W pierwszych dniach produkcji etanolu wiele badań wykazało, że miał ujemny bilans energetyczny. Jednak ostatnie kanadyjskie i Amerykańskie analizy cyklu życia wykazały umiarkowanie dodatni bilans energetyczny w przemyśle produkcji etanolu kukurydzianego. Poprawa jest w dużej mierze spowodowana nowszymi, energooszczędnymi biorafineriami.
Co to jest debata „żywność vs. paliwo”?
biopaliwa wiążą się z pewnymi problemami ekonomicznymi i etycznymi. W szczególności, co się stanie, jeśli ludzie wykorzystają ziemię uprawną do uprawy biomasy paliwowej zamiast żywności? Dotyczy to bezpieczeństwa żywnościowego. Krytycy biopaliw pierwszej generacji twierdzą, że wykorzystanie roślin spożywczych do produkcji paliwa zwiększa Ceny żywności. To sprawia, że trudniej jest ludziom pozwolić sobie na zdrowe odżywianie.
towar jest wszystkim cennym, co jest kupowane, sprzedawane lub sprzedawane. Spójrzmy na przykład jednego towaru: kukurydzy.
kukurydza jest surowcem odnawialnym. Ale niektóre zbiory są bardziej skuteczne niż inne. Oznacza to, że jego podaż może się różnić. Gdy warunki rolnicze są dobre, może być dużo kukurydzy. Może wystarczyć na produkcję żywności dla ludzi, paszy dla zwierząt i biopaliw. Ale czasami zbiory cierpią z powodu warunków, takich jak susze, powodzie i zimne okresy. W tym czasie podaż kukurydzy może spadać. A kiedy podaż towaru spada, cena wzrasta.
oczywiście ta debata „żywność vs. paliwo” ma inną stronę. Niektóre badania pokazują, że globalne marnotrawstwo żywności jest o wiele większym problemem dla bezpieczeństwa żywnościowego niż konkurencja z biopaliwami. Niektórzy naukowcy zasugerowali nawet, że żywność, która normalnie zostałaby zmarnowana, powinna zostać skierowana do przemysłu biopaliwowego.
biopaliwa mogą również wpływać na żywność i zasoby innych organizmów. Do produkcji biopaliw potrzeba dużo ziemi. Oczyszczanie gruntów pod Rolnictwo może mieć duży wpływ na środowisko oraz życie roślin i zwierząt, które tam żyją.
Podsumowując
z pewnością nie ma łatwych odpowiedzi, jeśli chodzi o debatę między paliwami kopalnymi a biopaliwami. Globalny łańcuch żywnościowy i Przemysł biopaliw są ze sobą powiązane w skomplikowany sposób. Ale ludzie są coraz bardziej świadomi możliwych wad biopaliw opartych na uprawach żywności pierwszej generacji. Istnieje również nacisk na biopaliwa drugiej generacji. Wykorzystują one surowce nieżywnościowe, takie jak odpady rolnicze, restauracyjne i komunalne.