Hogyan lehet használni a biobutanolt motorüzemanyagként?

A biobutanol négy széntartalmú alkohol, amelyet a biomassza erjedéséből nyernek. Amikor ásványolaj-alapú alapanyagból állítják elő, általában butanolnak nevezik. A biobutanol ugyanabba a családba tartozik, mint a többi közismert alkohol, nevezetesen az egyszéntartalmú metanol és a legismertebb kétszéntartalmú alkohol etanol. A szénatomok számának jelentősége az adott alkoholmolekulában közvetlenül kapcsolódik az adott molekula energiatartalmához. Minél több szénatom van jelen, különösen egy hosszú szén-szén kötési láncban, annál sűrűbb az alkohol.

A biobutanol-feldolgozási módszerek áttörései, nevezetesen a géntechnológiával módosított mikroorganizmusok felfedezése és fejlesztése előkészítették azt a lehetőséget, hogy a biobutanol meghaladja az etanolt mint megújuló üzemanyagot. Ha egyszer csak ipari oldószerként és kémiai alapanyagként használják, a biobutanol motorként nagy ígéretet mutat üzemanyag kedvező energia sűrűsége miatt, és jobb üzemanyag-takarékosságot eredményez, és kiváló motorüzemanyagnak tekinthető (az etanolhoz képest).

A biobutanolt elsősorban a szerves alapanyagokban (biomassza) lévő cukrok erjesztéséből nyerik. Történelmileg, körülbelül az 50-es évek közepéig, a biobutanolt fermentálták egyszerű cukrokból egy olyan eljárásban, amelyben a butanol-komponens mellett acetont és etanolt állítottak elő. Az eljárás ABE (aceton-butanol-etanol) néven ismert, és kifinomult (és nem különösebben szívélyes) mikrobákat, például Clostridium acetobutylicum. Az ilyen típusú mikrobák esetében az a probléma, hogy azt a nagyon butanolt mérgezik, amelyet akkor termel, ha az alkoholkoncentráció kb. 2% fölé emelkedik. Ezt a feldolgozási problémát a generikus mikrobák veleszületett gyengesége okozza, plusz olcsó és bőséges (akkoriban) a kőolaj helyettesítette a kőolaj finomításának egyszerűbb és olcsóbb módszerét butanol.

Az, hogy változnak az idők. Az utóbbi években a kőolaj árai folyamatosan felfelé haladtak, és a világ minden tájáról egyre növekvő mennyiségű ellátás tapasztalható szigorúbb és szorosabb, a tudósok felülvizsgálták a cukrok erjedését a biobutanol. A kutatók nagy előrelépéseket tettek olyan „tervező mikrobák” létrehozásában, amelyek képesek elviselni a butanol nagyobb koncentrációját anélkül, hogy elpusztulnának.

Az a képesség, hogy ellenálljon a súlyos, magas koncentrációjú alkoholos környezetnek, valamint ezen genetikailag fokozott baktériumok kiváló anyagcseréjének megerősítette őket a biomassza alapanyagok kemény cellulózrostainak, például a pelyhes fáknak a lebontásához szükséges tartóssággal. köles. Az ajtót nyitva hagyták, és a költség-versenyképes, ha nem olcsóbb, megújuló alkoholos üzemanyag-üzemanyaga áll ránk.

Tehát, e divatos kémia és az intenzív kutatás ellenére, a biobutanolnak számos előnye van a fentiekhez könnyebben előállítható etanolhoz képest.

• A biobutanol magasabb energiatartalommal rendelkezik mint etanol, tehát sokkal alacsonyabb az üzemanyag-fogyasztás vesztesége. Körülbelül 105 000 BTU / gallon energiatartalommal (szemben az etanol megközelítőleg 84 000 BTU / gallonnal) a biobutanol sokkal közelebb áll a benzin energiatartalmához (114 000 BTU / gallon).
• A biobutanol könnyen keverhető hagyományos benzinnel nagyobb koncentrációban, mint etanol, nem módosított motorokban történő felhasználáshoz. A kísérletek kimutatták, hogy a biobutanol 100% -ban módosíthatatlan hagyományos motorban képes futni, ám eddig egyetlen gyártó sem szavatolja a 15% -nál nagyobb keverékek használatát.
• Mert kevésbé érzékeny az elválasztásra víz jelenlétében (mint etanol) elosztható a hagyományos infrastruktúrán keresztül (csővezetékek, keverőberendezések és tárolótartályok). Nincs szükség külön terjesztési hálózatra.
• Kevésbé korrozív, mint az etanol. A biobutanol nemcsak magasabb fokú, energiatakarékos üzemanyagot jelent, hanem kevésbé robbanékony, mint az etanol.
• Az EPA teszt eredményei azt mutatják, hogy a biobutanol csökkenti a kibocsátást, nevezetesen szénhidrogének, szén-monoxid (CO) és nitrogén-oxidok (NOx). A pontos értékek a motor beállítási állapotától függenek.

De ez még nem minden. A biobutanol mint motorüzemanyag - hosszú láncú felépítésével és a hidrogénatomok túlnyomó többségével - lépcsőként használható fel a hidrogén üzemanyagcellás járművek általános áramlásához. A hidrogén üzemanyagcellás járművek fejlesztése előtt álló egyik legnagyobb kihívás a fedélzeti hidrogén tárolása a fenntartható tartományban és a hidrogén infrastruktúra hiánya az üzemanyag-ellátáshoz. A butanol magas hidrogéntartalma ideális üzemanyagot jelent a fedélzeti reformáláshoz. A butanol elégetése helyett a reformátor a hidrogént extrahálja az üzemanyagcellához.

Az egyik nem gyakori üzemanyagtípus oly sok nyilvánvaló előnye van legalább egy izzó hátrány nélkül; a biobutanol és az etanol érvelésével azonban nem tűnik úgy, hogy ez a helyzet.

Jelenleg az egyetlen igazi hátrány, hogy sokkal több etanol finomító létesítmény található, mint a biobutanol finomítóknál. És bár az etanol finomítására szolgáló létesítmények messze meghaladják a biobutanol létesítményeit, megvalósítható az etanolüzemek biobutanollal való utólagos felszerelésének lehetősége. És mivel a finomítás folytatódik a géntechnológiával módosított mikroorganizmusokkal, a növények átalakításának megvalósíthatósága egyre nagyobb és nagyobb.

Nyilvánvaló, hogy a biobutanol a legjobb választás etanol mint a benzin adalékanyag és esetleg benzin csere. Az elmúlt 30 évben az etanol a legtöbb technológiai és politikai támogatást élvezte, és bevetette a megújuló alkoholos üzemanyag piacát. A biobutanol kész arra, hogy felvegye a köpenyt.