Biobutanol Motor Yakıtı Olarak Nasıl Kullanılabilir

Biyobutanol, biyokütlenin fermantasyonundan elde edilen dört karbonlu alkoldür. Petrol bazlı hammaddelerden üretildiğinde, genellikle butanol denir. Biyobutanol, yaygın olarak bilinen diğer alkoller, yani tek karbon metanol ve daha iyi bilinen iki karbonlu alkol ile aynı ailede bulunur. etanol. Herhangi bir alkol molekülündeki karbon atomu sayısının önemi, söz konusu molekülün enerji içeriğiyle doğrudan ilişkilidir. Daha uzun karbon atomları, özellikle uzun bir karbon-karbon bağı zincirlerinde, alkolün enerjisi daha yoğundur.

Biyobütanol işleme yöntemlerinde, yani genetik olarak değiştirilmiş mikroorganizmaların keşfinde ve geliştirilmesinde atılımlar, biyobutanolün yenilenebilir yakıt olarak etanolden daha yüksek bir aşamaya geçmesini sağlamıştır. Bir zamanlar sadece endüstriyel bir çözücü ve kimyasal hammadde olarak kabul edildiğinde, biobutanol bir motor olarak büyük umut vaat ediyor yakıt uygun enerji yoğunluğu nedeniyle ve daha iyi yakıt ekonomisi döndürür ve üstün bir motor yakıtı olarak kabul edilir (etanole kıyasla).

Biyobutanol esas olarak şekerlerin organik hammaddelerdeki (biyokütle) fermantasyonundan elde edilir. Tarihsel olarak, 50'li yılların ortalarına kadar, butanol bileşenine ek olarak aseton ve etanol üreten bir işlemde basit şekerler kullanılarak biyobutanol fermente edildi. İşlem, ABE (Aseton Butanol Etanol) olarak bilinir ve örneğin sofistike olmayan (ve özellikle doyurucu olmayan) mikroplar kullandı. Clostridium acetobutylicum. Bu tür mikroplarla ilgili sorun, alkol konsantrasyonu yaklaşık yüzde 2'nin üzerine çıktığında ürettiği butanol tarafından zehirlenmesidir. Bu işlem problemi, jenerik sınıf mikropların doğasında bulunan zayıflığın yanı sıra ucuz ve bol miktarda (o zaman) petrol, petrolün rafine edilmesinden daha basit ve daha ucuz damıtma yöntemine yol açtı bütanol.

Benim, zaman nasıl değişir. Son yıllarda, petrol fiyatları istikrarlı bir şekilde yükseliyor ve dünya genelinde arzlar artıyor daha sıkı ve sıkı, bilim adamları şeker üretimi için fermantasyon yeniden biyobütanol. Araştırmacılar tarafından, öldürülmeden daha yüksek butanol konsantrasyonlarına tolere edebilen “tasarımcı mikroplar” yaratmada büyük adımlar atıldı.

Sert yüksek konsantrasyonlu alkol ortamlarına ve ayrıca bu genetik olarak geliştirilmiş bakterilerin üstün metabolizmasına dayanma yeteneği onları, odunsu odun gibi biyokütle hammaddelerinin sert selülozik liflerini bozmak için gereken dayanıklılıkla güçlendirmiştir. dallı darı. Kapı açıldı ve daha ucuz olmasa da yenilenebilir alkollü motor yakıtı maliyet rekabeti gerçeği üzerimizde.

Bu nedenle, tüm bu fantezi kimya ve yoğun araştırmalara rağmen, biyobutanolün, burada daha kolay üretilebilen etanole göre birçok avantajı vardır.

• Biyobutanol daha yüksek enerji içeriğine sahiptir yani yakıt ekonomisinde çok daha düşük bir kayıp söz konusudur. Yaklaşık 105.000 BTU / galon (etanolün yaklaşık 84.000 BTU / galon) enerji içeriğine sahip olan biyobutanol, benzinin enerji içeriğine (114.000 BTU / galon) çok daha yakındır.
• Biyobutanol kolayca karıştırılabilir modifiye edilmemiş motorlarda kullanılmak üzere etanolden daha yüksek konsantrasyonlarda geleneksel benzin ile. Deneyler, biyobutanolün değiştirilmemiş bir konvansiyonel motorda yüzde 100 oranında çalışabileceğini gösterdi, ancak bugüne kadar hiçbir üretici yüzde 15'ten daha yüksek karışımların kullanılmasını garanti etmeyecek.
• Ayrılmaya daha az duyarlı olduğu için suyun varlığında (etanolden), geleneksel altyapı (boru hatları, karıştırma tesisleri ve depolama tankları) aracılığıyla dağıtılabilir. Ayrı bir dağıtım ağına gerek yoktur.
• Etanolden daha az aşındırıcıdır. Biyobutanol sadece yüksek dereceli daha enerji yoğun bir yakıt değil, aynı zamanda etanolden daha az patlayıcıdır.
• EPA test sonuçları biyobutanolün emisyonları azalttığını, hidrokarbonlar, karbon monoksit (CO) ve azot oksitleri (NOx). Kesin değerler motorun ayar durumuna bağlıdır.

Ama hepsi bu değil. Motor yakıt olarak biyobutanol - uzun zincir yapısı ve hidrojen atomlarının üstünlüğü ile - hidrojen yakıt hücreli araçların ana akıma getirilmesinde bir atlama taşı olarak kullanılabilir. Hidrojen yakıt hücresi araç geliştirmesinin karşılaştığı en büyük zorluklardan biri, sürdürülebilir menzil için yerleşik hidrojenin depolanması ve yakıt için hidrojen altyapısının olmamasıdır. Butanolün yüksek hidrojen içeriği onu yerleşik reformlar için ideal bir yakıt haline getirecektir. Butanolü yakmak yerine, bir reformer yakıt hücresini çalıştırmak için hidrojeni çıkaracaktır.

Birisi için yaygın değil yakıt tipi en az bir parlayan dezavantaj olmadan çok belirgin avantajlara sahip olmak; bununla birlikte biyobutanol ile etanol argümanı arasında durum böyle görünmemektedir.

Şu anda tek gerçek dezavantaj, biyobutanol rafinerilerinden çok daha fazla etanol arıtma tesisi olmasıdır. Ve etanol arıtma tesisleri biyobütanol için olanlardan çok daha fazla olsa da, etanol bitkilerinin biyobutanol'e uyarlanması olasılığı mümkündür. Ve genetik olarak modifiye edilmiş mikroorganizmalar ile iyileştirmeler devam ettikçe, bitkilerin dönüştürülmesinin fizibilitesi de artar.

Biyobutanolün, etanol olarak benzin katkı maddesi ve belki de nihai benzin değişimi. Geçtiğimiz 30 yıl boyunca etanol teknolojik ve politik desteğin çoğuna sahipti ve yenilenebilir alkollü motor yakıtı pazarını büyüttü. Biobutanol şimdi mantoyu almaya hazırlanıyor.