液體生物燃料——替代石油(編輯修改稿)
2024-10-11 18:53 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 質(zhì)子交換薄膜（ PEMs）， 比甲醇更具有優(yōu)勢(shì)。 它們還可以轉(zhuǎn)化成氫，通過(guò)許多傳統(tǒng)和新興技術(shù)用于任何類(lèi)型燃料電池。 目前GTL（合成油），甲醇和氫 由天然氣得到， 不過(guò)長(zhǎng)期來(lái)看，這些 原料 需要轉(zhuǎn)換為可 再生資源例如生物廢料， 從而最終獲得持續(xù)發(fā)展。 那么從根本上， 我們認(rèn)為 生物燃料 不僅對(duì)于近期混合燃料技術(shù)方案而言具有吸引力，而且為對(duì)于一系列社會(huì)關(guān)注的問(wèn)題提供了可持續(xù)的解決方案。 目前在公眾媒體上正在進(jìn)行一場(chǎng)關(guān)于生產(chǎn)莊稼和加工生物燃料需要多少凈能 量 的公開(kāi)辯論。盡管壓倒多數(shù)的專(zhuān)家們不同意 ， 而 少數(shù) 分析家 認(rèn)為生產(chǎn) 生物乙醇和生物柴油時(shí)需要的能量比所產(chǎn)生的能量更多。在驗(yàn)證他們的論據(jù)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn) 這些少數(shù)分析家使用 了 過(guò)時(shí)的數(shù)據(jù) 、 錯(cuò)誤的假設(shè)和不正確的模型，而今天 即使是有價(jià)值的碳水化合物基質(zhì)或者天然油制備的生物燃料 ，也可以產(chǎn)生大量的凈能量。 如果將來(lái)生物燃料可以由生物廢料或者 低成本農(nóng)作物例如草、灌木和樹(shù)木，可產(chǎn)生的凈能量 只可能 更大。 將來(lái)，生物 質(zhì) 資源可能是世界上最大和最具有持續(xù)性的能源來(lái)源（例如：需要 低成本的化肥， 保護(hù) 農(nóng)作物 的 化工品，灌溉，或者高產(chǎn)農(nóng)田）。 生物質(zhì)的供應(yīng)量估計(jì)達(dá)到約 2200億干噸 /年（相當(dāng)于大約 7300 億桶原油，與 2020 年全球約 290 億桶石油需求相比很有吸引力） 的初級(jí)產(chǎn)品 。 該估計(jì)值 只 包括了 農(nóng)業(yè)和林業(yè)殘?jiān)蛯?zhuān)門(mén)用于能源生產(chǎn)所種植的草本作物 ，不包括 城市垃圾、工業(yè)廢物、以及專(zhuān)門(mén)為產(chǎn)生能量而進(jìn)行的林業(yè)種植。 所包括的這些物質(zhì)（每年約 430億桶，或者每天 億桶）中只有約 6%可以被認(rèn)為 是大量存在，并且價(jià)格有競(jìng)爭(zhēng)力（考慮運(yùn)輸）。 專(zhuān)門(mén)用于能源的種植 業(yè)，例如目前在巴西、斯堪的納維亞、美國(guó)及其他地方 都有 ， 2020年 全球總量 可以 達(dá)到 5 千萬(wàn)英畝或更多， 比目前的供應(yīng)量大幅增加。 包括水力在內(nèi)的 可再生能源只占美國(guó)目前所需能 源的約 5%， 而總的可再生能源中只有約6%用于運(yùn)輸，主要為乙醇。 該項(xiàng)用途比 2020 年增加了兩倍多， 不過(guò) 其用量仍不足石油所提供能量的 1%。 利用生物質(zhì)生產(chǎn)汽車(chē)燃料的最主要的途徑有： ? 廣泛應(yīng)用的糖 類(lèi) （直接得到的或者從淀粉中得到的）發(fā)酵制成乙醇，并與汽油摻混。 ? 新興的催化技術(shù)，將乙醇轉(zhuǎn)化成混合烴物料，可以作為很有吸引力的汽油摻混成分。 ? 采用 無(wú)機(jī) 酸或酶，對(duì) 生物質(zhì)中 纖維素 和半纖維素 進(jìn)行 水解 ， 然后 將 碳五糖或碳六糖 發(fā)酵成乙醇，該技術(shù)最近剛開(kāi)始進(jìn)行商業(yè)化，許多私有 企業(yè) 和 上市 公司 都在從事該類(lèi)技 4 術(shù)的開(kāi)發(fā)。 ? 對(duì)天然油進(jìn)行 酯交換 轉(zhuǎn)化成生物柴油， 包括乙基（ FAEE）和甲基（ FAME）酯類(lèi)， 可以采用傳統(tǒng)技術(shù)和新技術(shù)，用于 摻混或替代 柴油，潤(rùn)滑油，超低硫含量柴油的潤(rùn)滑添加劑。 ? 酯交換反應(yīng)的副產(chǎn)品甘油，直接用于燃料電池或轉(zhuǎn)化成燃料電池所需的氫，或者用于氣輪機(jī)，鍋爐， 等等 —— 許多 私有企業(yè)和上市公司 在研究 該 類(lèi) 技術(shù)。 ? 各種生物材料 （包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、蛋白質(zhì)和 /或油脂） 通過(guò) 高溫裂解或者熱解聚 制成“生物油”，作為柴油摻混成分或者替代品（ 2020 年 《能源法案》 中規(guī)定對(duì)該項(xiàng)產(chǎn)品的稅收優(yōu)惠措施與對(duì)生物柴油的相同） —— 即 將商業(yè)化 ? 通過(guò)不同的催化工 藝，各種生物材料氣化生成合成氣： —— 費(fèi)舍 托普 合成油（ GTL），作為柴油摻混成分或者替代品 —— 煉油廠中用于石油產(chǎn)品升級(jí)的氫 —— 混合醇（例如，“ EcaleneTM”），作為 汽油摻混或者替代品 這些技術(shù)處于不同的開(kāi)發(fā)和商業(yè)化階段， 不過(guò)目前還沒(méi)有商業(yè)化的大規(guī)模生物質(zhì)氣化技術(shù)可以提供。 ? 廣泛應(yīng)用的 纖維素和半纖維素（農(nóng)業(yè)廢物，能量作物等等） 厭氧消化 反應(yīng) 生成甲烷，產(chǎn)生的合成氣轉(zhuǎn)化成合成油或者混合醇。 2020 年《能源法案》 強(qiáng)烈推薦 燃料乙醇，生物柴油， 高溫裂解或熱解聚生成的生物油， 和其他生物燃料， 美國(guó)各州和 世 界 各 國(guó) 政府 也都 采取 了鼓勵(lì)措施， 包括制定 采購(gòu)目標(biāo)和要求、燃料標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)惠的稅收政策、補(bǔ)貼、貸款、科研基金和許多其他形式的支持。 美國(guó)乙醇 的 產(chǎn)量 增長(zhǎng) 和歐洲 特別是法國(guó)和德國(guó)的 生物柴油的增長(zhǎng)率 ， 都是非常 顯著的，這部分歸功于 這些政府的干涉， 不過(guò)也得益
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