Vihreä Bensiini Tulee Tiukentamaan Autosi Polttoainetta

{h1}

Tutkijat ovat huomanneet, miten bensiiniä saadaan sahanpurusta ja muista kasvimateriaaleista ja ovat tällä hetkellä siirtymässä laboratorioista voimalaitokseen.

Tämä kulissien takaa koskeva artikkeli toimitettiin WordsSideKick.comille yhteistyössä National Science Foundationin kanssa.

Energiainfrastruktuurin selkäranka on hiilipohjaista polttoainetta. Öljyn, kivihiilen ja maakaasun muodossa hiili kuljettaa autoja, lämmittää kotimme ja valmistaa ruokamme. Voimme vähentää fossiilisten polttoaineiden siirtymistä kestäviin lähteisiin siirtymisen aiheuttamalta sokkalta käyttämällä mahdollisimman paljon hiilidioksidipohjaista infrastruktuuria.

Kasvit ovat ainoa kestävän hiilen lähde, sillä ei ole muuta keinoa yksinkertaisesti kaapata hiiltä ilmasta hiilipohjaisen polttoaineen tuottamiseksi. Tämä on kasviperäisten biopolttoaineiden kauneus ja miksi niillä on oltava rooli kestävän energian tulevaisuudessa.

Kaikki elämä on hiilipohjaista. Kasviperäisen hiilen muuntaminen polttomoottoriksi, jota voimme käyttää autossamme, meidän on ensin ymmärrettävä kasvien koostumus.

Kasvit energiaa

Ensinnäkin, mieti, kuinka kehosi varastoi energiaa rasvana, mutta koostuu rakenteellisesti eri tyyppisestä molekyylistä, jota kutsutaan proteiineiksi; kasveilla on samanlainen dikotomi. Kasvi varastoi energiaa tärkkelykseksi, sokeriksi ja rasvoiksi, mutta koostuu rakenteellisesti ligniinistä ja selluloosasta (tai "lignoselluloosasta"). Ole esimerkkinä maissista: ytimistä tulee tärkkelys ja sokeri, jota voidaan fermentoida etanolin saamiseksi; maissiöljyä voidaan käyttää biodieselin valmistukseen.

Vaikka nämä teknologiat ansaitsevat itse tutkimusta, emme saa jättää huomiotta jäljelle jääviä töitä, kuoria ja varret - ligniinin ja selluloosan rakennemateriaalit. Puu ja ruoho ovat samoja rakennemateriaaleja.

Kasvien rakennemateriaalit ovat käytettävissä olevien biomassojen halvimpia ja runsaimpia muotoja - plus ihmiset eivät voi syödä niitä (lehmät ja majavat voivat vain siksi, että niiden suolistossa on erityisiä bakteereja). Syötäväksi kelpaamattomasta materiaalista valmistetulla polttoaineella on se etu, ettei se häiritse välittömästi elintarviketuotantoa.

Vihreä bensiini

Injektiopullot, jotka sisältävät sahanpurua, katalysaattoria, hiiltynyttä katalysaattoria ja sahanpurusta valmistettua bensiiniä.

Injektiopullot, jotka sisältävät sahanpurua, katalysaattoria, hiiltynyttä katalysaattoria ja sahanpurusta valmistettua bensiiniä.

Luotto: Robert Coolman, UMass Amherst

George Huberin johtaman Amherstin johtamassa tutkimuksessa keskitytään muun muassa sahanpurun ja vaihtovirran muuntamiseen "vihreälle bensiinille" - polttoainetta, jota voimme käyttää nykyisessä infrastruktuurissamme. Muutaman vuoden kuluttua saatat alkaa nähdä sen sekoitettuna siihen, mitä ostat pumpusta.

"Ellei merkkiä, joka kertoo sinulle, et edes tiedä, että kaasusi on" vihreä ", sanoi Huber. "Se ei ole hiilijalanjälkeä2 [hiilidioksidi] autossasi kierrätetään tehtaalle, kun se kasvaa uudelleen. "

Vihreä bensiini valmistetaan tekniikassa, jota kutsutaan katalyyttiseksi nopeaksi pyrolyysiksi leijukerroksessa. Let's break tämä prosessi alas käytettyjä termejä ja tekniikoita:

'Catalytic'

Zeoliittikatalyytin rakenne. Jokainen tetraedri edustaa joko Si02: ta tai HAl02: ta. Rakennuksen tilat (korostettu) kutsutaan

Zeoliittikatalyytin rakenne. Jokainen tetraedri edustaa joko Si02: ta tai HAl02: ta. Rakennuksen tiloja (korostettuna) kutsutaan "mikrohuokosiksi" ja ne ovat suunnilleen samankokoisia kuin bensiinimolekyylit.

Luottamus: Image courtesy Wisconsin-Madisonin yliopiston materiaalitutkimuksen ja -tekniikan keskus, mrsec.wisc.edu/nano

Katalyytti on ainetta, jota käytetään erityisen kemiallisen reaktion aikaansaamiseksi, nopeammin kuin normaalisti. Kyseessä oleva reaktio? Lignoselluloosan kääntäminen bensiiniin. Katalyytti, joka tekee, on erityinen materiaaliluokka, nimeltään "zeoliitit", piin, alumiinin ja happiatomien materiaalit, jotka on järjestetty monimutkaisiin geometrisiin kehikkoihin kristallimaisessa kuvassa.

Näissä kehyksissä pidettyjä molekyylien välisiä alueita kutsutaan mikrohuokosiksi ja pidetään hiilipohjaisia ​​molekyylejä katalyyttipinnalla järjestelyssä, joka saa ne muodostamaan samankokoisia molekyylituotteita. Tavoitteena on valita zeoliitti, jonka huokoskoko on sama kuin bensiinimolekyylien. Huber-laboratorion katalysaattorit ovat halpoja materiaaleja, joita nykyään käytetään petrokemian teollisuudessa.

"Nopea pyrolyysi"

Pyrolyysi on suurien molekyylien (kuten selluloosan tai muovin) korkean lämpötilan jakautuminen pienten molekyylihöyryjen joukkoon. Pyrolyysi on "nopea", koska nopea lämmitys on välttämätöntä kasvien hiilen muuttamiseksi hiukkasiksi hiilen sijasta. "Hidas pyrolyysi" on, miten hiili valmistetaan.

Leirin tulipaloissa näkyvät liekit ovat itse asiassa puupyrolyysihöyryjä, jotka reagoivat hapen kanssa. Liekkilämmön avulla hirsi pyrolyyttää enemmän ja pysyy yllä, kunnes lokin pinta on liian peitetty hiilellä tuottamaan enemmän höyryjä. Laboratorioissa sahanpurun pyrolyysi suoritetaan ilman happea, joten savu ei voi polttaa kuin ne tulipalossa - savut sen sijaan reagoivat katalysaattorin pinnalle bensiinin muodostamiseksi.

"Fluidoitu vuode"

Fluidisointi on tekniikka, jolla maksimoidaan kosketus ja sekoitus kaasuputkien välillä pyrolyysistä ja kiinteistä katalyytteistä. Kuvittele, kuinka sora-alue tanssii sifonkiputken päähän, kun puhdistetaan kala- säiliö; soran leijutetaan vedellä. Laboratoriossa soran rooli oletetaan hiekkaa muistuttavan katalyyttihiukkasten pinnalla ja pyrolyysillä läpäisevällä sahanpurulla. Vesi korvataan alhaalta tulevasta kuumasta kaasusta, jota kutsutaan "fluidisaattoriksi". Katalyytin pinnasta poistuvat höyryt tuhoutuvat reaktorista, jossa ne kondensoidaan polttoaineena, jonka oktaaniluku on 108.

Katalyyttinen nopea pyrolyysikemikaali

Katalyyttisen pyrolyysin kaavio.

Katalyyttisen pyrolyysin kaavio.

Luotto: Robert Coolman, UMass Amherst

Koska lignoselluaosilla on enemmän happea kuin bensiini, osa hiilestä (noin 25 prosenttia) on jätettävä hiilimonoksidina ja hiilidioksidina.

Laboratoriossa suurempia asteikkoja käytettäessä fluidin murto-osaa käytetään fluidisaattorina. Jäljelle jäävä 75 prosenttia on teoreettisesti saatavilla bensiinin tuottamiseksi, mutta hiiltyy tähän numeroon ja muodostaa mustan kerroksen katalyyttihiukkasille.

Jotta reaktio ajaa pitkiä aikoja, hiiltyneen katalysaattorin hiukkaset on kierrätettävä uunin läpi, jossa hiili poltetaan pois. Uuni tuottaa tarpeeksi lämmön katalyyttisen nopean pyrolyysin syöttämiseksi. Tällä tavoin 30 prosenttia hiilestä, joka on syötetty systeemistä sahanpuruun, lähtee laitokselta bensiininä.

Se kestää 45 kiloa sahanpurua tehdä gallona bensiiniä. Huomioi kuitenkin, miten tekniikan tekniikka ei tarvitse muita panoksia kuin sahanpurua ja ilmaa - tekniikka olisi ihanteellinen eristyksille, joissa on paljon kasvimateriaaleja.

Eteenpäin

Pilot-asteikot ovat osoittautuneet menestyksekkääksi, ja ne tulevat pian esittelykemikaalilaitoksiin.

"Tämä on hyvä hetki olla tällä alalla. Kun öljyn hinta nousee, se antaa mahdollisuuksia tuleville insinööreille", Huber sanoi. "Uuden sukupolven on löydettävä ratkaisuja tulevaisuuteen."

Lisätietoja on Huberin tutkimusryhmän verkkosivustossa.

Toimittajan huomautus: Tätä tutkimusta tukivat National Science Foundation (NSF), liittovaltion virasto, jonka tehtävänä on rahoittaa perustutkimusta ja koulutusta kaikilla tieteen ja tekniikan aloilla. Tässä aineistossa esitetyt mielipiteet, havainnot, päätelmät tai suositukset ovat tekijän kirjoituksia eivätkä ne välttämättä kuvasta National Science Foundationin näkemyksiä. Katso kohtausten takana oleva arkisto.


Video Täydentää: .




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com