Превращение биомассы в жидкость ( BtL или BMtL ) — это многоэтапный процесс производства синтетического углеводородного топлива из биомассы термохимическим путем. [1]
Согласно исследованию, проведенному Министерством сельского хозяйства и Министерством энергетики США , Соединенные Штаты могут производить не менее 1,3 миллиарда тонн целлюлозной биомассы каждый год без уменьшения количества биомассы, необходимой для производства продуктов питания, кормов для животных или экспорта. [2]
Процесс Фишера -Тропша используется для производства синтетического топлива из газифицированной биомассы. Углеродистый материал газифицируется, а газ перерабатывается для получения очищенного синтез-газа (смесь окиси углерода и водорода ). Фишер-Тропш полимеризует синтез-газ в углеводороды дизельного диапазона. В то время как при производстве биодизеля и биоэтанола до сих пор используются только части растений , например, масло , сахар , крахмал или целлюлоза , производство BtL может газифицировать и использовать весь завод.
Мгновенный пиролиз — получение бионефти ( пиролизного масла ), угля и газа при температуре от 350 до 550 °C и времени пребывания < 1 секунды (также называемое безводным пиролизом).
Каталитический быстрый пиролиз — это быстрый процесс, при котором целлюлоза расщепляется до жидкого биотоплива. При этом подходе целлюлоза нагревается до 500 градусов по Цельсию менее чем за одну секунду в камере для разрушения молекул. Катализатор образует химические реакции , которые разрушают кислородные связи и образуют углеродные кольца . После реакции образуется бензин, вода, углекислый газ и окись углерода . [2]
Первоначально биомасса подвергается процессу пиролиза с образованием пиролизных газов и биоугля . Летучие органические соединения пиролизных газов далее подвергаются процессу газификации с получением синтез-газа , богатого водородом и монооксидом углерода , который далее преобразуется в метанол (CH 3 OH). [3] Углеродно-нейтральный биоуголь далее преобразуется в этилен или этанол с помощью водорода, вырабатываемого из возобновляемых источников электроэнергии, или используется для связывания углерода с целью уменьшения выбросов CO 2 в атмосферу, вызывающего глобальное потепление . [ нужна цитата ]
Топливо из энергетических трав можно назвать траволином .
Просо просо — это пучковая трава, произрастающая в Северной Америке, которая естественным образом растет в теплую погоду с широкими адаптационными возможностями и легким прорастанием , что позволяет просо расти быстрее; однако он имеет низкую относительную урожайность по сравнению с другими энергетическими культурами [4]
Сорго выращивают в более теплом климате, в основном в тропических регионах. Сорго потенциально может стать энергетической травой, поскольку требует мало воды и может дать большой урожай. Однако сорго является однолетним растением, его трудно выращивать на участке, и оно требует большого количества удобрений и пестицидов. [4]
Виды мискантуса произрастают в тропических регионах Африки и Южной Азии. Мискантус может вырасти до 3,5 метров в высоту и с 1980-х годов используется в качестве биотоплива. Преимущества использования мискантуса заключаются в том, что он может жить более двух лет и требует небольших затрат, что исключает необходимость дополнительного орошения, удобрений и пестицидов. Проблемы с Мискантусом возникают из-за того, что требуется время, чтобы прижиться на определенной территории. [4]
Сахарный тростник растет на орошаемых землях тропиков и субтропиков и может давать 15 кг биомассы на квадратный метр площади. Он также подходит для BtL, так как его отжатый сок используется для производства этанола традиционными методами, а оставшаяся биомасса (жом, листья, побеги и т. д.) может быть преобразована в углеродно-нейтральный этанол или метанол путем пиролиза и газификации . Биоуголь также может производиться для улавливания углерода , чтобы компенсировать выбросы углерода от ископаемого топлива или снизить концентрацию газа CO 2 в атмосфере. [ нужна цитата ]
Бамбук — одно из самых быстрорастущих растений/биомасс, которое можно использовать в качестве сырья для BtL. [5] Большинство видов бамбука произрастают в теплом и влажном тропическом и умеренно теплом климате. [6] Однако многие виды встречаются в различных климатических условиях: от жарких тропических регионов до прохладных горных регионов и высокогорных облачных лесов .
Затраты на топливо зависят от скорости роста травы и других факторов. [2] По оценкам, для строительства биофабрик , способных производить 65 миллиардов галлонов биотоплива, необходимых для достижения национальных целей к 2030 году, потребуются инвестиции в размере более 325 миллиардов долларов (на основе 2008 года) . [7]
