主题：【原创】生物(植物)系原料(biomass)液化和气化开发的现状--和阿科 -- 蜻蜓点水

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Biodiesel 是选择对基于石油的柴油燃料由更新资源被做譬如菜油, 脂肪, 或海藻。它有非常相似的燃烧物产对石油柴油, 和可能替换它在当前的用途。但是, 它经常被利用作为一个添加剂对石油柴油, 改进纯净的超低硫磺petrodiesel 燃料低润滑。它是可能的候选人的当中一个替换化石燃料作为世界的主要运输能源, 因为这是替换petrodiesel 在当前的引擎里, 可能被运输和被出售使用今天基础设施的可更新的燃料。燃料驻地的增加使biodiesel 可利用对消费者, 并且大运输舰队的增加使用biodiesel 的某一比例在他们的燃料里。

Biodiesel 是不易燃的, 并且与石油柴油对比它是non-explosive, 以爆发点150 .C 为biodiesel 与64 比较.C 为petrodiesel 。不同于petrodiesel, 它是生物可分解和无毒的, 并且它极大减少含毒物和其它放射当烧作为燃料。化工, 这是燃料由长链脂肪酸单音烷基酯类组成的混合。最通常的形式使用甲醇生产甲基酯, 虽然对氨基苯甲酸二可能被使用导致一乙基酯类biodiesel 。油脂transesterification 生产过程使用转换基本的石油成渴望的酯类和取消游离脂肪酸。过程的副产物是丙三醇的生产。

当前, biodiesel 比石油柴油是昂贵生产, 看来是主要因素保留它从是在更加分布广的用途。菜油和脂肪的当前全世界生产不是足够替换液体化石燃料用途。一些环境小组, 著名地NRDC 对象对会是需要的生产另外的菜油的浩大的相当数量种田和收效的在受精, 杀虫剂用途, 和土地利用转换。

历史

菜油的Transesterification 被举办了早在1853 年, 由科学家E. Duffy 和J. 帕特里克, 许多岁月在第一柴油引擎变得工作之前。

Rudolf 柴油的头等模型, 一10 ft (3 m) 钢圆筒与一个飞轮在其基地, 第一次运行了在其自己的力量在奥格斯堡, 德国在1893 年8月10 日。在这次事件记忆, 8月10 日被宣称 国际Biodiesel 天。柴油以后展示了他的引擎在万国博览会在巴黎, 1898 年法国。这个引擎站立了为例柴油的远见因为它由花生石油biofuel 供给动力了。他相信, 生物量燃料的运用是真正的未来他的引擎。在1912 年演讲, Rudolf 柴油前述, "对菜油的用途为引擎燃料也许似乎无意义今天, 但这样石油也许变成, 时间其间, 一样重要象石油和当前时间的coal-tar 产品。"

在20 年代期间, 柴油引擎制造商修改他们的引擎运用化石燃料(petrodiesel) 而不是菜油, 生物量燃料的更低的黏度。石油工业能做突袭在燃料市场上因为他们的燃料比生物量选择更加便宜生产。结果是, 许多年, 生物量燃料生产基础设施的近的排除。只在最近有环境影响忧虑和一个越来越少的费用差别被做生物量燃料譬如biodiesel 生长供选择。

在90 年代, 法国发射了biodiesel 燃料的地方生产(当地知道作为 二脂) 由油菜籽油的transesterification 获得。它被混合对比例5% 入规则柴油燃料, 和对比例30% 入柴油燃料由一些俘虏舰队(公共交通) 使用。Renault 、Peugeot 和其它制造商证明了卡车引擎至于使用以由这部份biodiesel 决定。实验以50% biodiesel 是进行中。

从1978 年到1996 年, 美国全国可再造能源实验室试验了以利用海藻作为biodiesel 来源在"水生种类项目" 。一篇最近论文从UNH Biodiesel 小组, 提议演算为所有交通工具的燃料的现实替换以biodiesel 由运用海藻有50% 自然石油内容。

燃料质量、标准和物产

Biodiesel 是清楚的琥珀色黄色液体以黏度相似与petrodiesel (产业条款为柴油由石油导致) 。许多世界使用一个系统以"BD 因素" 陈述相当数量biodiesel 在任一燃料混合, 与"BA" 系统对比著名被使用为bioalcohol 混合。例如, 20% biodiesel 被标记BD20. Pure biodiesel 100%, 指BD100 。在美国, 一个相似的系统被使用, 但"D" 下降(B100 、B20 、B5, 等) 。

国际标准为biodiesel 是ISO 14214 。另是ASTM 国际标准ASTM D 6751, 是最通常的标准参考在美国。在德国, biodiesels 的要求被固定在DIN 标准。有标准为biodiesel 三不同品种, 由不同的石油制成:

? RME (油菜籽甲基酯, 从强奸产品, 根据DIN E 51606)

? PME (菜methylester, 纯净地菜产品, 根据DIN E 51606)

? FME (肥胖甲基酯, 菜和畜产品, 根据DIN v 51606)

标准确信, 以下重要因素在燃料生产过程中是满意:

? 完成反应。

? 甘油撤除。

? 催化剂撤除。

? 酒精撤除。

? 缺乏游离脂肪酸。

基本的工业测试看见如果产品典型地依照标准包括核实只更加重要可变物上面的气相色谱。更加完全的testings 花费了更多。燃料符合质量标准是非常无毒的, 以毒力规定值(LD50) 大于50ml/KG 。这翻译对大于3 公升必须被消耗使一个一般的60 公斤人造成死亡50% 时间。通常比较是, 这使biodiesel 十次较不毒性比食用盐。

Biodiesel 可能与石油柴油被混合以任一集中在多数现代引擎里, 虽然它有不利贬低的橡胶垫圈和水喉在更旧的车里(在1992 之前) 。Biodiesel 比petrodiesel 是一种更好的溶剂和为人所知划分残滓储蓄在通常运行在石油车的燃料管。燃料过滤器也许变成堵塞与微粒物质如果与纯净的biodiesel 的快的转变被做, 但biodiesel 清洗引擎在过程中。

在一项研究在美国军事基地, biodiesel 混合被利用了作为替换为民用燃料油在安置在基地。由于biodiesel, 是存在在汽油箱数十年的残滓的溶剂力量被溶化了。残滓的属于颗粒的组成部分造成了重覆的堵塞燃料过滤器, 要求高容量过滤器的重覆的替换、清洁, 和在某些情况下设施。由于相对地更小表面和汽油箱产品使用期限在机动车和流动设备, 过滤器堵塞较不流行但因素仍然被考虑。

环境好处:

? Biodiesel 减少一氧化碳(CO) 放射由大约50% 和二氧化碳78.45% 根据一个净依据因为碳在biodiesel 放射被回收从已经是在气氛的碳, 而不是是新碳从被隔离了在地皮的石油。

? Biodiesel 遏制少量芳香碳氢化合物: benzofluoranthene: 56% 减少; 苯并芘: 71% 减少。

? 它并且消灭硫磺放射(那么2), 因为biodiesel 不包括硫磺。

? Biodiesel 尽量减少65% 微粒物质(坚实燃烧产品小颗粒放射) 。

? Biodiesel 比petrodiesel 导致更多 没有x 放射, 但这些放射可能被减少通过对催化转化器的用途。Petrodiesel 车一般未包括催化转化器因为硫磺含量在那燃料里毁坏设备, 但biodiesel 不遏制硫磺。

? 它有一个更高的己烷规定值比petrodiesel, 和造成因此敲。

纯净的biodiesel (BD100 或B100) 可能被使用在任一石油柴油引擎里, 虽然它通常被使用在更低的集中。一些区域托管了超低硫磺柴油(ULSD) 石油, 减少自然燃料的黏度和润滑因为硫磺和某些其它材料被取消了。添加剂必需适当地做它流动在引擎里, 并且biodiesel 是一个普遍的选择。范围一样低象2% (BD2 或B2) 被显示了对恢复润滑。并且, 许多自治市开始了使用5% biodiesel (BD5 或B5) 在雪撤除设备和其它系统。

因为biodiesel 经常被使用在混合以石油柴油, 有关于作用的较少信息和正式研究对纯净的biodiesel 在非限定的引擎和车在实际用途。给符合标准加油并且可能承受biodiesel 更加巨大的溶剂物产的发动机零件被期望对, 和在被报告的案件, 奔跑没有任一另外的问题结束石油柴油。

生产

主要条款: Biodiesel 生产

各种各样的biolipids 可能被使用导致biodiesel 。这些有:

? 直馏油原料; 油菜籽和大豆油是最常用, 虽则其它庄稼譬如芥末, 棕榈油和均匀海藻展示诺言;

? 废菜油(WVO);

? 脂肪包括脂浊、猪油, 和黄色油膏。

许多提倡者建议废物菜油是石油的最佳的来源导致biodiesel 。但是, 可利用的供应比被烧为运输和家庭供暖在世界上的相当数量猛烈地是较少基于石油的燃料。根据美国环境保护代办处(EPA), 餐馆在美国年年生产大约3 百万加仑废烹调用油。虽然它是经济上有益使用WVO 导致biodiesel, 它是更加有益转换WVO 成其它产品譬如肥皂。因此, 不被倾销入垃圾填埋的多数WVO 被利用为这些其它目的。

脂肪相似地被限制在供应, 并且它不会是高效率简单地养动物为他们的油脂。但是, 导致biodiesel 与否则会被摈除的脂肪能替换石油柴油用法的小百分比。

估计的运输燃料和家庭供暖石油使用在美国是大约230,000 百万加仑。(布里格斯, 2004) 废物菜油和脂肪不会是足够适应这个需要。在美国, 菜油的估计的生产至于所有使用是大约33,000 百万磅(15,000,000 t) 或4,500 百万美国加仑(17,000,000 m.)), 并且脂肪的估计的生产是12,000 百万磅(5,000,000 t) 。(范Gerpen, 2004)

为石油的一个真实地可更新的来源, 庄稼或其它相似的cultivatable 来源会必须被考虑。工厂运用光合作用转换太阳能成化工能量。这是biodiesel 商店和被发行的这化工能量当它被烧。所以工厂可能提供一个能承受的石油来源为biodiesel 生产。不同的工厂生产能用的石油以不同的利率。一些研究显示了以下每年生产:

? 大豆: 40 到50 美国gal/acre (40 到50 m./km.)

? 芥末: 140 美国gal/acre (130 m./km.)

? 油菜籽: 110 到145 美国gal/acre (100 到140 m./km.)

? 棕榈油: 650 美国gal/acre (610 m./km.)

? 海藻: 10,000 到20,000 美国gal/acre (10,000 到20,000 m./km.)

海藻的生产收获石油为biodiesel 未被承担在一商业等级, 但是运作的可行性研究被举办到达在上述数字。特别地助长的芥末品种可能导致合理地高石油出产量, 和有增加的好处, 膳食残余物在石油以后被压出了可能作为有效和生物可分解的杀虫剂。有持续的研究入发现更加适当的庄稼和改进石油出产量。使用本期收益率, 浩大的相当数量土地会必须被投入入生产对产物足够的石油完全地替换化石燃料用法。

大豆单一地不是一片非常高效率的庄稼为biodiesel 的生产, 但是他们的通常用途在美国为食品带领了大豆biodiesel 变成主要来源为biodiesel 在那个国家。大豆生产商游说增加大豆biodiesel 的意识, 扩展市场为他们的产品。在欧洲, 油菜籽是最通常的基地石油被使用在biodiesel 生产。

根据研究由Drs. 范?Dyne 和Raymer 写为田纳西谷权威, 平均美国农场消耗燃料以82 litres/hectare (8.75 美国的利率gallons/acre) 土地。但是, 油菜籽产物石油的平均领域以1,029 L/ha (110 美国的平均利率gal/acre), 和高出产量油菜籽领域生产大约1,356 L/ha (145 美国gal/acre) 。输入比与产品在这些情况下是大致1:12.5 和1:16.5 。但是, 这些统计独自不是足够显示是否这样变动有经济道理。

另外的因素必须被考虑到, 譬如: 能量的燃料等值要求为处理, 出产量燃料从原油, 回归在培养食物, 和biodiesel 的相对费用对petrodiesel 。一项1998 联接研究由美国能源部(母鹿) 并且美国农业部(USDA) 追踪了许多各种各样的费用被介入在biodiesel 的生产和发现了那总体, 它产生燃料产品能量3.2 单位为化石燃料能量每个单位被消耗。那个措施指 能量出产量。与石油柴油、石油汽油和bioethanol 的比较使用USDA 数字可能被发现在 明尼苏达农业部网站。在比较石油里柴油燃料被发现有0.843 能量出产量, 与0.805 一起为石油汽油, 和1.34 为bioethanol 。1998 研究使用了大豆油主要如同基本的石油计算能量产生。它是concievable, 更加大量的oil-yielding 庄稼能增加能量出产量biodiesel 。

考虑充分地transitioning 对biofuels 的一些国家和地区发现做如此会要求巨大地域如果传统庄稼被使用。考虑唯一传统工厂和分析可能导致每英亩培养的土地的相当数量biodiesel, 一些认为, 它是可能的美国, 比其他国家利用更多能量人均, 没有足够的耕地给所有国家的车加油。其他被开发的和发展的国家也许是在更好的情况, 虽然许多地区无法将土地转变免受食物生产。为第三世界国家, 利用的biodiesel 来源少量的土地能有更多道理, 即honge 坚果增长沿路。

最近研究使用有石油内容一样高海藻的种类象50% 认为, 作为一点象28,000 美国的土地地区的km. 或3% 能被运用导致足够的biodiesel 替换所有运输燃料国家当前运用。进一步鼓励来自事实能是最有效的在生长海藻的土地是沙漠土地以高太阳辐照区域, 仅更加低值的经济为其它用途和, 海藻能运用农场废和剩余CO2 从工厂帮助加速海藻的增长。

直接源泉的biodiesel 能量内含是太阳能由工厂夺取在光合作用期间。网站 biodiesel.co.uk 讨论biodiesel 正面能量平衡:

当秸杆被留下在领域, biodiesel 生产强烈是能量正面, 产生1 GJ biodiesel 为能量输入(yield/cost 比率每0.561 GJ 1.7 。

当秸杆被烧了当燃料和油籽种子rapemeal 被使用了作为肥料, yield/cost 比率为biodiesel 生产是更好(3.71) 。换句话说, 为能量输入每个单位导致biodiesel, 产品是3.71 单位(2.71 单位区别会是从太阳能) 。

Biodiesel 以及平常家庭酿造biodiesel 用户和平直的菜油的用户或浪费菜油在柴油引擎里是情况利益对公司感兴趣对商业标度生产。自创biodiesel 处理器是许多和变化。

可及性

Biodiesel 是商业可利用的在多数油籽种子生产的州在美国。此时, 它比化石柴油是可观地昂贵的, 与虽然比较它通常地仍然被生产在相对地少量(石油产品和对氨基苯甲酸二) 。举油籽种子的许多农夫使用biodiesel 混合在拖拉机和设备作为政策事情, 促进biodiesel 的生产和提高民众意识。它有时更加容易发现biodiesel 在乡区比在城市。同样, 一些农工联合企业和其他人与联系与油籽种子种田用途biodiesel 为公共关系原因。在2003 一些减税是可利用的在美国至于使用biodiesel 。在2002 年几乎3.5 百万加仑(13,000 m.) 商业导致的biodiesel 被出售在美国, 1998 年从少于0.1 百万美国加仑(380 起m.) 。由于增长的污染控制要求和减免税收, 美国市场在2010 年以前预计成长为1 或2 十亿美国加仑(4,000,000 到8,000,000 m.) 。Biodiesel 的代价自一平均$3.50 下来每美国加仑($0.92/l) 1997 年到$1.85 每美国加仑($0.49/l) 2002 年。但是这比平均为大约$0.85 每美国加仑的petrodiesel 是高级($0.22/l) 2002 年在路税增加之前。

Biodiesel 是可利用的在英国, 以代价可相比较和基于石油的柴油- 高燃料征税做生产成本一个小分数零售费用- 但不广泛到目前为止是可利用或在非常巨大需求。