Kuinka biobutanolia voidaan käyttää moottoripolttoaineena

Biobutanoli on neljän hiilen alkoholi, joka saadaan biomassan käymisestä. Kun sitä valmistetaan öljypohjaisista raaka-aineista, sitä kutsutaan yleisesti butanoliksi. Biobutanoli on samassa perheessä kuin muut yleisesti tunnetut alkoholit, nimittäin yhden hiilen metanoli ja tunnetuin kahden hiilen alkoholi etanolia. Hiiliatomien lukumäärän merkitys missä tahansa tietyssä alkoholimolekyylissä liittyy suoraan kyseisen molekyylin energiasisältöön. Mitä enemmän hiiliatomeja on läsnä, etenkin pitkissä hiili-hiili-sidosketjuissa, sitä tiheämpi energia alkoholissa on.

Biobutanolin prosessointimenetelmien läpimurtot, nimittäin geneettisesti muunnettujen mikro-organismien löytäminen ja kehittäminen, ovat asettaneet vaiheen biobutanolin ylittämiseksi etanolista uusiutuvana polttoaineena. Kun biobutanolia pidetään käyttökelpoisena vain teollisena liuottimena ja kemiallisena raaka-aineena, se osoittaa suurta lupausta moottorina polttoaine suotuisan energiatiheytensä ansiosta se palauttaa paremman polttoainetalouden ja sitä pidetään parempana moottoripolttoaineena (verrattuna etanoliin).

Biobutanoli saadaan pääasiassa sokerien käymisestä orgaanisissa raaka-aineissa (biomassa). Historiallisesti noin 50-luvun puoliväliin saakka biobutanolia käytettiin yksinkertaisista sokereista prosessissa, joka tuotti asetonia ja etanolia butanolikomponentin lisäksi. Menetelmä tunnetaan nimellä ABE (asetonibanolietanoli) ja siinä on käytetty hienostuneita (ja ei erityisen sydämellisiä) mikrobeja, kuten Clostridium acetobutylicum. Tämän tyyppisten mikrobien ongelmana on, että ne myrkytetään erittäin tuottamalla butanolilla, kun alkoholipitoisuus nousee yli noin 2 prosenttia. Tämä käsittelyongelma, joka johtuu geneerisen luokan mikrobien luontaisesta heikkoudesta, plus edullinen ja runsas (tuolloin) öljy antoi tapaa puhdistaa yksinkertaisempi ja halvempi tislaus öljystä butanolia.

Minun, kuinka ajat muuttuvat. Viime vuosina öljyn hinnat ovat nousseet tasaisesti nousuun ja maailmanlaajuiset toimitusmäärät ovat nousussa tiukemmat ja tiukemmat, tiedemiehet ovat tarkistaneet sokerien käymisen uudelleen Biobutanoli. Tutkijat ovat edistyneet huomattavasti ”suunnittelumikrobien” luomisessa, jotka kestävät korkeampia butanolipitoisuuksia tappamatta niitä.

Kyky kestää ankarat korkean pitoisuuden alkoholiympäristöt sekä näiden geneettisesti parannettujen bakteerien erinomainen aineenvaihdunta on vahvistanut niitä kestävyydellä, joka on tarpeen biomassan raaka-aineiden, kuten kuitupuun, kovien selluloosakuitujen hajottamiseksi switchgrass. Ovi on avattu ja todellisuus kustannuskilpailukykyisestä, ellei halvemmasta, uusiutuvan alkoholin moottoripolttoaineesta on meillä.

Joten kaikesta tästä hienosta kemiasta ja intensiivisestä tutkimuksesta huolimatta, biobutanolilla on monia etuja verrattuna tässä eteenpäin helpommin valmistettavaan etanoliin.

• Biobutanolilla on korkeampi energiasisältö kuin etanoli, joten polttoainetalouden menetykset ovat paljon pienemmät. Biobutanoli, jonka energiasisältö on noin 105 000 BTU / gallona (verrattuna etanolin noin 84 000 BTU / galloniin), on paljon lähempänä bensiinin energiasisältöä (114 000 BTU / gallona).
• Biobutanoli voidaan helposti sekoittaa tavanomaisella bensiinillä suurempina pitoisuuksina kuin etanoli käytettäväksi modifioimattomissa moottoreissa. Kokeet ovat osoittaneet, että biobutanoli voi käydä modifioimattomassa tavanomaisessa moottorissa 100 prosentilla, mutta toistaiseksi mikään valmistaja ei takaa yli 15 prosentin sekoitusten käyttöä.
• Koska se on vähemmän herkkä erotukselle veden (kuin etanolin) läsnä ollessa sitä voidaan jakaa tavanomaisen infrastruktuurin (putkistot, sekoituslaitokset ja varastosäiliöt) kautta. Erillistä jakeluverkkoa ei tarvita.
• Se on vähemmän syövyttävää kuin etanoli. Biobutanoli ei ole vain korkealaatuisempaa, energiatehokkaampaa polttoainetta, mutta se on myös vähemmän räjähtävä kuin etanoli.
• EPA-testitulokset osoittavat, että biobutanoli vähentää päästöjä, nimittäin hiilivedyt, hiilimonoksidi (CO) ja typen oksidit (NOx). Tarkat arvot riippuvat moottorin viritystilasta.

Mutta se ei ole kaikki. Biobutanolia moottoripolttoaineena - pitkäketjuisella rakenteellaan ja vetyatomien enemmistöllä - voitaisiin käyttää askeleena vetypolttokennoajoneuvojen saattamisessa valtavirtaan. Yksi suurimmista vetypolttokennoajoneuvojen kehittämisen haasteista on aluksella olevan vedyn varastointi kestävää kulkua varten ja vetyinfrastruktuurin puute polttoainetta varten. Butanolin korkea vetypitoisuus tekisi siitä ihanteellisen polttoaineen aluksen uudistamiseen. Butanolin polttamisen sijasta, uudistaja purkaisi vetyä polttokennon käyttämiseksi.

Se ei ole yleinen yhdelle Polttoainetyyppi saada niin monia ilmeisiä etuja ilman ainakin yhtä hehkuvaa haittaa; biobutanolilla vs. etanolivirheellä tämä ei kuitenkaan näytä olevan niin.

Tällä hetkellä ainoa todellinen haitta on se, että etanolin puhdistamoja on paljon enemmän kuin biobutanolin jalostamot. Ja vaikka etanolin puhdistuslaitokset ovat paljon enemmän kuin biobutanolilla, mahdollisuus jälkiasentaa etanolitehtaita biobutanoliksi on mahdollista. Ja kun parannuksia jatketaan geneettisesti muunnettujen mikro-organismien kanssa, kasvien muuntamisen toteutettavuus kasvaa.

On selvää, että biobutanoli on ylivoimainen valinta etanolia kuin a bensiini lisäaine ja mahdollisesti bensiininvaihto. Viimeisten 30 vuoden aikana etanolilla on ollut suurin osa teknologisesta ja poliittisesta tuesta, ja se on siemennyt uusiutuvan alkoholin moottoripolttoaineen markkinoille. Biobutanoli on nyt valmis ottamaan vaipan.