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将草炼成油

  将草炼油

  科学家正在研究如何将农业废弃物,木材和更快速生长的草药转化成各种生物燃料(甚至是喷气燃料)。然而,这些新一代的生物燃料必须能够与60美元/桶的原油直接竞争,直到它们完全取代传统的化石燃料。
\\ u0026>乔治·W·休·布鲁斯·达勒
现在我们应该清醒地认识到,过度依赖石油威胁国家安全,经济安全和环境安全。但文明不能阻止其进步。我们必须找到新的能源来确保世界运输系统的顺利运行。纤维素生物燃料是由非食物或农业废物转化而来的液体燃料,对环境无害,技术可行性强。在不久的将来,它是传统化石燃料最有前途的替代品。生物燃料可以使用植物或植物产品作为原材料。目前,第一代生物燃料主要以玉米,大豆(美国),甘蔗(巴西)等食用农作物为主。生物燃料是食用农作物最容易生产的,因为将这些可食用作物转化为燃料的技术已经很容易得到。然而,第一代生物燃料并不是一个长期的解决方案,原因很简单,就是没有足够的耕地来满足发达国家液体燃料原料10%的需求。粮食作物的这种额外需求也导致2008年牲畜饲料价格大幅上涨,尽管它没有达到去年媒体预测的高昂歇斯底里的价格,但是一些粮食价格有所上涨。玉米的增长,收获和加工所产生的所有排放物都预算用于经济成本后,第一代生物燃料显然不是我们期望对环境安全产生积极影响的能源类型。第二代生物燃料主要由纤维素材料制成,如纤维素丰富的,快速生长的草药,所以英文单词“汽油”中的“气”一词被删除,“草”(草)形成一个生动和适当的术语“草油”(grassoline)。有许多原料可以从木屑(木屑,木屑)到农业废弃物(玉米秸秆,小麦秸秆)转化成草油,也可以转化成能源作物[生长迅速,纤维含量高,草本和木本用作原油的植物(见第23页的图表)]。这些原料作物的免耕成本较低(每桶石油每桶10至40美元),更重要的是,这些作物的种植不会干扰和危害粮食生产。大部分能源作物能够在不能被用作耕地的边缘土地上迅速生长。其他能够在受污水或重金属污染的土壤中生长和净化土壤,例如短周期的柳树林。
<\\ / strong>纤维素植物生物质(生物质,指全部或特定量的生物系统)是丰富的,可持续地收获到生物燃料。美国农业部和能源部的研究表明,美国每年可以生产13亿吨(干重)的生物质,而不会减少其在人类,动物和出口生物质中的份额。如此大量的生物质每年会产生至少1000亿加仑(约379亿升)的草油,约占美国汽油和柴油年消耗量的一半(见第23页的图表)。从全球来看,生物燃料每年可以转化340亿到160亿桶原油,可以超过目前全球每年30亿桶原油的消耗量。纤维素生物质可以转化成任何类型的燃料,如乙醇,普通汽油,柴油,甚至喷气燃料。现在,科学家们更擅长发酵玉米粒(有效成分是淀粉),而不是分解纤维素的分子链,转化为可发酵的单糖,但近来在这方面取得突破性进展。量子化学计算模型等强大工具的引入,使化学工程师能够在原子水平上控制反应过程。目前,科学家的研究重点是如何将这种微观控制水平迅速提升到炼油厂这样的工业水平。虽然这个领域还处于起步阶段,但一些示范工厂已经投入运营,预计第一座商用生物燃料炼油厂将于2011年竣工。人类历史新纪元 - 草油时代即将到来。
<\\ / strong>能源密封
\\赋予植物纤维素作为主要骨架结构的性质,以及葡萄糖分子的这种紧密咬合迭加层“支架”提供植物抗性支持重力结构和生物降解。为了释放纤维素中的能量,科学家必须首先摧毁这种进化赋予植物的非常稳定的结构。一般来说,这种“开封”的过程开始是将固体生物质解构成较小的,凝聚较少的小分子,然后转化成燃料。工程师通常使用温度控制模式进行此操作。在低温(50℃至200℃)下,由生物质热解产生的单糖可以发酵成乙醇或其它形式的燃料,玉米和糖作物如甘蔗使用这种转化。生物质可以在高温(400°C至600°C)下直接转化成生物原油,并精制成汽油或柴油。在极高的温度(700°C以上)下,生物质直接转化为气体,进一步转化为液体燃料。到目前为止,没有人确切知道以最低的成本获得最高的能源。也许不同的生物材料需要不同的处理例如,木材废料需要高温处理,而低温方法更适合于草药。热化学平台 - 合成热解法
热化学平台 - 生物质热解生成合成气(合成气),在技术上是最有前途的研究重点。合成气是一氧化碳和氢气的混合物,可以由任何碳质材料制成。合成气通常可以通过德国科学家在20世纪20年代发明的费 - 托合成(FTS)转化为柴油,汽油或乙醇。第二次世界大战期间,德国第三帝国利用FTS将德国的煤转化为液体燃料,目前大多数传统的化石能源公司都有合成气转化技术,为天然气价格太高时把这种热油转化技术带到市场做准备。气化过程是生产合成气的第一反应,将生物质装入反应器中,加热到700℃以上,通入蒸汽或氧气,生成一氧化碳,氢气和焦油,除去焦油后,将气体混合物压缩至20-70个大气压,通过专门设计的固体催化剂反应器(该固体催化剂捕获单个反应物分子并优先催化特定的化学反应)产生液体燃料。最初是为天然气和煤转化为燃料而开发的,但同样适用于生物质处理已经比较成熟,反应堆的成本非常昂贵。 2006年在卡塔尔建造的价值16亿美元的工厂将用天然气转换天然气为液体燃料,平均每天生产34,000桶液态石油。如果生物质炼油厂投资到这个规模,炼油厂必须每天将5000吨生物质转化为15到30年,以产生足够的燃料来回收投资。将这么多的生物质带到一个地方完成生产,在物流和经济上面临严峻的挑战,因此对合成气技术的研究主要集中在如何降低投资成本上。点击

  关键词:技术安全石油

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