Зеленият Бензин Идва По-Близо До Зареждане На Вашия Автомобил

{h1}

Изследователите са открили как да произвеждат бензин от дървени стърготини и други растителни материали и в момента се движат от лабораторията към електроцентралата.

Тази статия зад сцената беше предоставена на WordsSideKick.com в партньорство с Националната научна фондация.

Гръбнакът на нашата енергийна инфраструктура е горивото на основата на въглерод. Под формата на нефт, въглища и природен газ, въглеродът управлява нашите автомобили, отоплява домовете ни и готви храната ни. Можем да сведем до минимум шока от преминаването от изкопаеми горива към устойчиви източници, като използваме възможно най-много съществуваща въглеродна инфраструктура.

Растенията са единственият източник на устойчив въглерод, тъй като няма други средства за просто улавяне на въглерод от въздуха, за да се произвежда гориво на основата на въглерод. Това е красотата на растителните биогорива и защо те трябва да имат роля в нашето бъдеще за устойчива енергия.

Целият живот е на въглеродна основа. За да превърнем въглерод на растителна основа в горива, които можем да използваме в нашите автомобили, първо трябва да разберем състава на растенията.

Растенията като енергия

Първо, помислете как тялото ви съхранява енергия като мазнини, но структурно е съставено от различен тип молекула, наречена протеин; растенията имат подобна дихотомия. Едно растение съхранява енергия като нишесте, захар и мазнини, но структурно се състои от лигнин и целулоза (или „лигноцелулоза“). Вземете за пример царевицата: от ядките идва нишестето и захарта, които могат да се ферментират, за да се получи етанол; царевичното масло може да се използва за производството на биодизел.

Въпреки че тези технологии заслужават изучаване сами по себе си, не трябва да пренебрегваме останалите кочани, люспи и стебла - структурните материали, изработени от лигнин и целулоза. Дървесината и тревата са направени от едни и същи структурни материали.

Структурните материали на растенията са най-евтините и най-изобилни форми на налична биомаса - плюс хората не могат да ги ядат (кравите и бобрите могат, само защото в червата им има специални бактерии). Горивото, произведено от неядливи материали, има предимството, че никога не се намесва пряко в производството на храни.

Зелен бензин

Флакони, съдържащи дървени стърготини, катализатор, овъглени катализатори и бензин, изработени от дървени стърготини.

Флакони, съдържащи дървени стърготини, катализатор, овъглени катализатори и бензин, изработени от дървени стърготини.

Кредит: Робърт Coolman, UMass Amherst

Изследванията, проведени в университета в Масачузетс, Амхерст начело с Джордж Хубер, се фокусират върху превръщането на дървени стърготини и превключващи треви в „зелен бензин“ - гориво, което можем да използваме в настоящата ни инфраструктура. След няколко години може да започнете да виждате как се смесва с това, което купувате на помпата.

"Освен ако няма знак, който да ви каже така, дори няма да знаете, че газът ви е" зелен "," каза Хубер. „Той има нулев въглероден отпечатък. CO2 [въглеродният диоксид] от колата ви се рециклира в завода, когато отново расте. "

Зеленият бензин се произвежда чрез техника, наречена каталитична бърза пиролиза в кипящ слой. Нека разбием този процес от използваните термини и техники:

"Каталитична"

Структура на зеолитен катализатор. Всеки тетраедър представлява SiO2 или HAlO2. Пространствата в структурата (подчертани) се наричат

Структура на зеолитен катализатор. Всеки тетраедър представлява SiO2 или HAlO2. Пространствата в структурата (подчертани) се наричат ​​"микропори" и имат приблизително същия размер като бензиновите молекули.

Кредит: Изображение предоставено от Университета на Уисконсин-Мадисън Научно-технически център за изследвания на материали, mrsec.wisc.edu/nano

Катализаторът е материал, използван за извършване на специфична химическа реакция по-бързо, отколкото обикновено. Въпросната реакция? Превръщането на лигноцелулозата в бензин. Катализаторът, който прави това, е специален клас материали, наречени "зеолити", материали, изработени от силициеви, алуминиеви и кислородни атоми, които са подредени в сложни геометрични рамки в кристално-подобен модел.

Пространствата между молекулите, държани заедно в тези рамки, се наричат ​​микропори и държат молекули на основата на въглерод върху повърхността на катализатора в устройство, което кара те да образуват молекулни продукти със същия размер. Номерът е да изберете зеолит с размер на порите, равен на този на бензиновите молекули. Катализаторите, които лабораторията Huber използва, са евтини материали, използвани в момента в нефтохимическата промишленост.

„Бърза пиролиза“

Пиролизата е високотемпературното разпадане на големи молекули (като целулоза или пластмаса) в малки молекулни пари. Пиролизата е "бърза", тъй като е необходимо бързо нагряване, за да се превърне въглеродът в растения вместо дим. „Бавна пиролиза“ е как се прави дървени въглища.

При лагерния огън пламъците, които виждате, са всъщност дървесни пиролизни пари, реагиращи с кислород. Пламъкът на топлината кара пилото да се пиролизира повече и да се поддържа, докато повърхността на дънера не стане прекалено покрита с чара, за да произведе повече изпарения. В лабораторията пиролизата на дървени стърготини се извършва при липса на кислород, така че изпаренията да не могат да изгорят, както при пожар - димът вместо това реагира върху повърхността на катализатора и образува бензин.

„Флуидизирано легло“

Флуидизацията е техника за максимално увеличаване на контакта и смесването между газовите газове от пиролизата и твърдите катализатори. Представете как легло от чакъл танцува под края на сифонна тръба, когато почиствате резервоар за риба; чакълът се кисне от водата. В лабораторията ролята на чакъл се поема от слой от пясъчни частици катализатор и дървени стърготини, подложени на пиролиза. Водата се заменя с поток горещ газ, влизащ от дъното, наречен "флуидизатор". Парите, напускащи повърхността на катализатора, се издухват от реактора, където те се кондензират като гориво с октаново число 108.

Каталитичен завод за бързо пиролизиране

Диаграма на каталитична пиролиза.

Диаграма на каталитична пиролиза.

Кредит: Робърт Coolman, UMass Amherst

Тъй като лигноцелуозата съдържа повече кислород от бензина, част от въглерода (приблизително 25 процента) трябва да остави като въглероден оксид и въглероден диоксид.

При мащаби, по-големи от тези в лабораторията, част от потока ще се използва като флуидизатор. Останалите 75 процента са теоретично налични за производство на бензин, но char се врязва в това число и образува черно покритие върху частиците на катализатора.

За да протече реакцията за дълги периоди, частиците от овъгления катализатор трябва да се рециклират през пещта, където се изгаря чантата. Пещта създава достатъчно топлина за захранване на каталитичната бърза пиролиза. По този начин 30 процента от въглерода от дървените стърготини, подавани в системата, напуска съоръжението като бензин.

Необходими са 45 килограма дървени стърготини, за да се направи галон бензин. Все пак забележете как съоръжението, използващо технологията, не се нуждае от вход, различен от дървени стърготини и въздух - техниката би била идеална за изолирани места извън мрежата, където има много растителни материали.

напред

Пилотните мащабни тестове се оказаха успешни и скоро ще се превърнат в демонстрационен химически завод.

"Това е чудесно време да бъдете в тази област. С увеличаването на цената на петрола той дава възможности на бъдещите инженери", каза Хубер. "От новото поколение зависи да намери решения за бъдещето."

За повече информация посетете уеб сайта на изследователската група Huber.

Бележка на редактора: Това изследване беше подкрепено от Националната научна фондация (NSF), федералната агенция, натоварена с финансиране на основни изследвания и образование във всички области на науката и инженерството. Всички мнения, констатации и заключения или препоръки, изразени в този материал, са на автора и не отразяват непременно възгледите на Националната научна фондация. Вижте архива зад кулисите.


Видео Добавка: Calling All Cars: Old Grad Returns / Injured Knee / In the Still of the Night / The Wired Wrists.




Изследване


Електрически Самолет Се Превръща В Дронове Като Летящи Батерии
Електрически Самолет Се Превръща В Дронове Като Летящи Батерии

Как Работи Автопилотът
Как Работи Автопилотът

Наука Новини


Древна Жертва На Животни В Йерусалим
Древна Жертва На Животни В Йерусалим

Как Астрофизикът Нийл Тайсън Намери Детето Си Да Тества Феята На Зъбите
Как Астрофизикът Нийл Тайсън Намери Детето Си Да Тества Феята На Зъбите

Състав На Антибактериален Сапун Може Да Причини Рак При Мишки
Състав На Антибактериален Сапун Може Да Причини Рак При Мишки

Електромагнитната Стимулация На Мозъка Може Да Помогне На Депресията
Електромагнитната Стимулация На Мозъка Може Да Помогне На Депресията

Най-Високото Голямо Езеро В Света
Най-Високото Голямо Езеро В Света


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com