Amely környezetbarát üzemanyag

3. A legtöbb üzemanyagunk, mint a kőolaj, szén stb. elhalt növények és állatok szerves maradványaiból keletkezik .Ezek nagy százalékban tartalmaznak szenet és szénhidrogéneket . Ennek eredményeként káros gázokat bocsátanak ki. A növekvő energiaigény miatt ezen üzemanyagok előállítása és felhasználása túlzott mértékű, ami számos súlyos környezeti problémát okozott, mint például a légszennyezés, a globális felmelegedés, a tengerszint emelkedése stb.

4. Földgáz PB-gáz (LPG) Sűrített földgáz (CNG) Bio-dízel Villamosenergia Hidrogén.

5. Földgáz A földgáz a természetben előforduló szénhidrogén gázkeverék, amely elsősorban metánból áll, de általában változó mennyiségben tartalmaz más magasabb alkéneket és még kisebb arányban szén-dioxidot, nitrogént és kénhidrogént is. Mivel ez az üzemanyag gáznemű, a járművön sűrített gáznemű állapotban vagy cseppfolyósított állapotban kell tárolni.

6. A földgáz az egyik legolcsóbb energiaforma a lakossági fogyasztók számára. A földgáz a lakossági felhasználásra rendelkezésre álló legalacsonyabb költségű hagyományos energiaforrás. A földgázzal történő főzés számos előnyt biztosít, beleértve a könnyű hőmérséklet-szabályozást, az öngyújtást és az öntisztítást, valamint azt, hogy körülbelül feleannyiba kerül, mint az elektromos tűzhelyen történő főzés. A földgázüzemű jármű üzemeltetése a földgázáraktól függően olcsóbb lehet, mint egy hasonló, hagyományos üzemanyaggal működő járműé.

7. A cseppfolyósított földgáz az egyik legelterjedtebb és legelterjedtebb alternatív üzemanyag a világon. A gáz szénhidrogén gázok keveréke, amelyet különböző célokra üzemanyagként használnak. Főként fűtőberendezésekben és járművekben használják, és aeroszolhajtóanyagként felváltja a klórozott-fluorozott szénhidrogéneket. Hűtőanyagként is használják, elsősorban az ózonréteg károsodásának csökkentése érdekében.

8. Főleg fűtőberendezésekben és járművekben használják, és aeroszolhajtóanyagként a klór-fluor-szénhidrogéneket váltja fel. Ezt is hűtőközegként használják, elsősorban az ózonréteg károsodásának csökkentése érdekében. Az LPG-t a kőolaj és a dízel alternatívájaként is használják. Ennek fő oka a kőolaj árának különbsége, ezért az LPG sokkal előnyösebb választássá vált. Az LPG fosszilis tüzelőanyag, és kőolajból és földgázból finomítható.

9. A CNG környezetbarát üzemanyag és pénztárcabarát üzemanyag. A CNG üzemanyag fő összetevője a metán (CH4), a legfinomabb üzemanyag, amely a benzintartályokból még az LPG (folyékony kőolajgáz-C2H6) előtt kijön. A CNG üzemanyag könnyebb, mint a levegő, még akkor is felfelé emelkedik, ha levegővel keveredik. Az alacsony sűrűségű CNG levegővel keverve nem gyullad ki. A CNG biztonságosabb, mint a benzin, ha az óvintézkedéseket gondosan megtették. A CNG üzemanyag nem szennyezi a környezetet, mivel a metán égése csak szén-dioxidot (CO2) bocsát ki. A CNG égése után keletkező szén-monoxid százalékos aránya elhanyagolható.

10. A sűrített földgázt alternatív üzemanyagként használják személygépkocsik és teherautók számára. Nem széles körben elérhető, ezért a taxitársaságok és hasonlók a depójukban helyeznének el egy kompresszort. Ez minden taxinak korlátozott hatótávolságot és egyetlen üzemanyag-utántöltő forrást biztosít. Az Egyesült Államokban körülbelül 150 000 autó működik földgázzal, világszerte pedig több mint 5 millió, mivel annyira tiszta, ma már inkább villamosenergia-termelésre használják. Bár a szén olcsóbb, de ez a legszennyezőbb módja az áramtermelésnek. A kibocsátási előírások változtatásokra kényszerítették az áramtermelő vállalatokat. A földgázt a kereskedelmi szektorban elsősorban víz- és belső fűtésre, valamint hűtésre használják. A főzőberendezések is gyakran használnak földgázt ennek az igénynek a kielégítésére.

11. A biodízel növényi olaj- vagy állati zsír alapú dízelüzemanyag, amely hosszú láncú alkilokból áll A biodízelt általában lipidek és alkohol kémiai reakciójával állítják elő, amelynek során zsírsavészterek keletkeznek. A biodízelt szabványos dízelmotorokban való felhasználásra szánják, és így különbözik az átalakított dízelmotorok üzemanyagaként használt növényi és hulladékolajoktól. A biodízel önmagában vagy petrodízelhez keverve is használható. A biodízel a fűtőolaj alacsony szén-dioxid-kibocsátású alternatívájaként is használható. Biodízel

12. A biodízel egy hazai előállítású, megújuló üzemanyag, amely növényi olajokból, állati zsírokból vagy újrahasznosított éttermi zsírokból állítható elő. A biodízel biztonságos, biológiailag lebomló, és csökkenti az olyan súlyos légszennyező anyagokat, mint a részecskék, a szén-monoxid, a szénhidrogének és a légtoxikus anyagok. A biodízel tiszta formában is használható, de a karbantartási és teljesítményproblémák elkerülése érdekében bizonyos motorátalakításokat igényelhet, és téli használatra nem feltétlenül alkalmas.

13. A villamos energia közlekedési üzemanyagként használható akkumulátoros elektromos és üzemanyagcellás járművek meghajtására. Amikor elektromos járművek meghajtására használják, a villamos energiát egy energiatároló eszközben, például akkumulátorban tárolják. Az elektromos járművek akkumulátorainak korlátozott a tárolókapacitása, és a villamos energiát a jármű elektromos forráshoz való csatlakoztatásával kell feltölteni. Az elektromos járművek "üzemanyag-" és karbantartási költségei alacsonyabbak, mint a benzinüzemű járműveké.

14. A kizárólag elektromos árammal működő járművek nem igényelnek bemelegítést, szinte hangtalanul működnek, és a hatótávolságuk határáig kiváló teljesítményt nyújtanak. Emellett az elektromos autók "feltöltése" is olcsó. A 10 cent/km/hó átlagárral számolva kilométerenként körülbelül 2 centbe kerül. Fő hátránya, hogy a tisztán elektromos autók hatótávolsága még mindig korlátozott, jellemzően nem több 100-120 mérföldnél.

15. Hidrogén A hidrogén, egy gáz, fontos szerepet fog játszani a fenntartható közlekedés fejlesztésében a Világban, mivel a jövőben megújuló erőforrások felhasználásával gyakorlatilag korlátlan mennyiségben előállítható. A levegőből származó hidrogén és oxigén egy protoncserélő membrános üzemanyagcellába táplálva elegendő villamos energiát állít elő egy elektromos autó működtetéséhez, károsanyag-kibocsátás nélkül. A hidrogén üzemanyagcella egyetlen mellékterméke a víz. Jelenleg nem állnak rendelkezésre a nagyközönség számára eladható, eredeti gyártó által gyártott járművek. Szakértők becslése szerint körülbelül 10-20 éven belül a hidrogénüzemű járművek és az azokat támogató infrastruktúra is elkezdheti a térhódítását.

Bioüzemanyag: Környezetbarát üzemanyag

Különböző típusú bioüzemanyagokat és alapanyagokat vizsgálunk és vitatjuk meg környezeti és gazdasági megvalósíthatóságuk szempontjából. A bioüzemanyagok egyre inkább a figyelem középpontjába kerülnek, mivel az emberi tevékenység egyre növekszik, és az ezzel járó halálos károsanyag-kibocsátás növekedése is aggodalomra ad okot. Az üvegházhatású gázok (CO2, N2O, CO, NO, SO2) kibocsátásának csökkentése elengedhetetlen a természetes biológiai sokféleség megőrzése érdekében.

A biodízel és a bioetanol a legelterjedtebb, életképes alternatívák és végtelenül zöld üzemanyagok, amelyek belső égésű motorokban használhatók. A biodízel (általában hulladék étolajból, nem ehető növényi olajból, állati zsírból és faggyúból) és a bioetanol (általában erdészeti hulladékból, lignocellulóz biomasszából, keményítő- és cukortartalmú növényi forrásokból, valamint mezőgazdasági maradékokból) szintetizálva van tiszta növényi alapanyagokból, hogy karakterük közelítsen a fosszilis dízel és benzin karakteréhez.

A zöld üzemanyagként jelölt anyagok potenciálisan akár 30%-kal is jelentősen csökkenthetik az üvegházhatású gázok kibocsátását a belső égésű motorokban történő elégetésük során. Az előállításukhoz használt különböző lehetséges módszerek meghatározzák az üzemanyag környezeti érzékenységét és az energiamérlegét. Az energiamérlegek általában pozitívak mindkét üzemanyag-helyettesítő anyag esetében.

Környezetbarát üzemanyagok

A tudomány egy sor tiszta, hatékony üzemanyagot fejleszt ki, elfordulva a hagyományos kőolajalapú termékektől. Íme, néhány olyan üzemanyag, amely végül talán eltörli a benzinkutat. A Környezetvédelmi Hírszolgálattól.

A legújabb üzemanyag-változatok némelyike, amelyek célja, hogy szinte környezetszennyezés-mentessé tegyék az autózást, szinte olyan, mint az alkímia - az ólom arannyá változtatása.

A tudósok most olyan anyagokat használnak fel, amelyeket hagyományosan kidobtak, a fűnyesedéktől és a faforgácsoktól kezdve a használt növényi olajig, és tiszta, zöld üzemanyagokat hoznak létre. Más kutatók azt vizsgálják, hogyan lehetne a nap energiáját lóerőre váltani, egészen új értelmet adva a napfénytető kifejezésnek.

A bioüzemanyagok, az új üzemanyagok egyik legnagyobb csoportja a növényekből, mezőgazdasági és erdészeti maradékokból, valamint a települési szilárd és ipari hulladékok nagy részéből előállított alkoholok, éterek, észterek és más vegyi anyagok.

A közlekedésben használt bioüzemanyagok közé tartozik a bioetanol, a biodízel, a biomethanol és a pirolízisolajok.

A kőolajalapú üzemanyagokkal ellentétben a bioüzemanyagok gyorsan lebomlanak. A bioüzemanyagok véletlenszerű kiömlése minimális hatással lenne az élővilágra és a környezetre, állítják a védők. Azzal is érvelnek, hogy a bioüzemanyagok tisztábban és teljesebben égnek el, ami kevesebb szennyezést eredményez, mivel kevesebb kőolajszennyező anyag kerül a levegőbe és a vízbe.

Emellett a környezetvédők azt állítják, hogy a bioüzemanyagok nagyjából ugyanolyan hatékonyságot biztosítanak, mint a kőolajalapú üzemanyagok. Akár igaz, akár nem, egyre több kormányzati és vállalati flottaautó használ bioüzemanyag-töltő állomásokat.

Az átlagfogyasztók számára azonban nem sok bioüzemanyag-töltőállomás van.

Az Egyesült Államokban a bioüzemanyagok két legelterjedtebb típusa a bioetanol és a biodízel. Amellett, hogy tisztábbak, olcsóbbnak is bizonyulhatnak, különösen mivel hazai termelésűek lehetnek, csökkentve a külföldi olajimporttól való függőséget.

Bioetanol: Az etanol ma a legszélesebb körben használt bioüzemanyag. Az Egyesült Államokban évente több mint 1,5 milliárd gallont adnak a benzinhez a járművek teljesítményének javítása és a légszennyezés csökkentése érdekében.

Az etanol egy alkohol, és nagy részét a sörfőzéshez hasonló eljárással állítják elő. Az induló növényeket, mint például a kukoricát, cukorrá alakítják, amit aztán etanollá erjesztenek, majd végleges formájára desztillálnak. A speciálisan termesztett növények helyett hulladékanyagokból előállított etanolt bioetanolnak nevezik.

Benzinadalékként az etanolt az oktánszám, azaz az energiatartalom növelésére és a károsanyag-kibocsátás csökkentésére használják. De önmagában is használható üzemanyagként, akár közvetlenül a motorban elégetve, akár hidrogén előállítására használva, amely egy üzemanyagcella működtetéséhez szükséges.

A Ford és a Chrysler is forgalmaz rugalmas üzemanyaggal működő járműveket, amelyek benzinnel vagy 85 százalékos etanol és 15 százalékos benzin keverékével működhetnek.

Biodízel: Ezt az üzemanyagot étolajok, például sültkrumplizsír felhasználásával lehet előállítani, ami azt a képet kelti, hogy a gyorséttermeket kombinált élelmiszer- és üzemanyagraktárakká alakítják. A valóságban a biodízel előállítása nem olyan egyszerű, mint a sültkrumpli-olajat a benzintankba önteni.

A tudósok évek óta gyártanak és tesztelnek biodízel üzemanyagot, amelyet növényi olajok vagy állati zsírok gázolajjá alakításával állítanak elő, a kőolaj alapú gázolaj, a "petrodízel" alternatívájaként.

Az Egyesült Államokban évente mintegy 30 millió gallon biodízelt állítanak elő, és ez a szám egyre nő. Biodízelt használnak egyes szövetségi, állami és tranzitflottákban, kikötőkben, valamint turista hajókban és vízrebocsátókban. Egyre nagyobb érdeklődés mutatkozik a biodízel használata iránt ott, ahol a dolgozók ki vannak téve a dízel kipufogógáznak, repülőgépekben a repülőterek közelében a helyi szennyezés csökkentése érdekében, valamint mozdonyokban, amelyeket csak korlátozottan lehet használni, ha a kibocsátást nem lehet csökkenteni.

Hagyományosan a biodízelt használt olaj és egy alkohol, például etanol, alapfolyadékkal való keverésével állítják elő. Néhány óra alatt egy kémiai reakció során a keverékből biodízel és glicerin keletkezik. A termékeket további órákig vagy napokig hagyni kell állni, hogy könnyen kinyerhető üzemanyagokká váljanak.

A márciusban bejelentett új eljárást az Energiaügyi Minisztérium Idaho Nemzeti Mérnöki és Környezetvédelmi Laboratóriumában fejlesztették ki.

Bob Fox és Dan Ginosar kutatók megállapították, hogy a használt sültkrumpliolaj a jelenlegi eljárásoknál gyorsabban és olcsóbban alakítható környezetbarát dízelüzemanyaggá, miközben még jobb minőségű üzemanyagot állítanak elő. Fox és Ginosar ezt egy olyan rendszer kifejlesztésével érte el, amely az oldatban rögzített katalizátort használ. Az oldószert folyamatosan újrahasznosítják, a feldolgozó oldatban, a késztermékből kimarad. Az eredmény a biodízel és a glicerin jobb szétválasztása, valamint mindkét anyag tisztább és magasabb minőségű előállítása.

Amikor az új biodízel elégetik, nagyon is olyan szaga van, mint a sült csirkének, olyannyira, hogy amikor a Nemzeti Park Szolgálat elkezdte fontolgatni, hogy biodízel üzemanyagot használjon a turistabuszaihoz, attól tartott, hogy a medvék üldözni fogják a járműveket, azt gondolván, hogy ujjnyalatnyi finom ételeket kergetnek a kerekeken.

"Elmondtuk a Parkszolgálatnak, hogy a medvék nem gyakran esznek Kentucky Fried Chickenben" - mondta Fox.

A bioüzemanyagoknak más alternatívái is léteznek.

Dimetil-éter: A Penn State University kutatói azon dolgoznak, hogy a járműveket tisztán égő dimetil-éterrel, vagyis DME-vel, azzal a vegyszerrel üzemeltessék, amely a fluor-klór-szénhidrogének helyettesítésére szolgál a szórófejes flakonokban. A kutatók a bután vagy propán helyettesítésére szolgáló DME elégetésekor keletkező kibocsátások vizsgálatakor megállapították, hogy a DME-nek alacsonyabb a szén-monoxid-kibocsátása és ugyanolyan vagy alacsonyabb a nitrogén-oxid-kibocsátása, mint bármelyik kereskedelmi forgalomban kapható üzemanyagnak.

A DME-t általában metanolból állítják elő, de a kutatók szerint a DME előállítása földgázból és szénből származó szingázból szélesebb körben is felhasználhatóvá teheti ezt a tiszta üzemanyagot. Andre Boehman, a Penn State Combustion Laboratory igazgatója azt tervezi, hogy teszteli a DME-keverék üzemanyagot egy iskolabuszban, amely általában petrodízel üzemanyagot használ.

Napelemes autók: A napelemek felhasználásával, amelyek a nap energiáját közvetlenül a jármű működtetéséhez szükséges energiává alakítják, talán a valaha volt legtisztább autók jönnek létre. A beérkező napsugárzás fényét az autó tetején lévő fotovoltaikus panelek fogják fel. Ezek elektromos áramot termelnek, amelyet aztán akkumulátorokban tárolnak. Az elektromos motor az akkumulátorokból nyeri az energiát az autó mozgatásához.

Vannak azonban hátrányai is.

Ezeknek az autóknak napfényre van szükségük a működéshez, és a legtöbbjük nem képes annyi energiát tárolni, hogy egy éjszakán át, vagy akár egy felhős napon is tovább működjenek. Ezenkívül a legtöbb napelemes járműnek kompromisszumot kell kötnie a megtehető távolság és az elérhető végsebesség között. A napelemes autók vagy egész nap lassan közlekednek, vagy rövidebb távon nagyobb sebességgel.

Ennek ellenére világszerte minden évben rendeznek versenyeket a napelemes járművek prototípusának kifejlesztésére. Az egyik ilyen esemény, a World Solar Challenge egy közúti verseny, amely a napenergia közlekedésben való hasznosításának gyakorlati módjait célzó kutatásokat és fejlesztéseket segíti elő. Az 1987 óta háromévente megrendezett verseny az ausztráliai Darwin és Adelaide közötti 3 010 kilométeres (1 870 mérföldes) útvonalon zajlik.

A bioüzemanyag mint alternatív üzemanyag

Folyamatosan folynak kutatások a fenntartható alternatív üzemanyagok felhasználása terén a gépjárművek és az állógépek számára. A jelenleg vizsgált technológiák közül a legjelentősebbek többek között az elektromos és hibrid autók, a sűrített földgáz (CNG), a dimetiléter, a hidrogén, a folyékony bioüzemanyag, a cseppfolyósított földgáz (LPG) és a cseppfolyósított földgáz (LNG) használata. A vita középpontjában két kiemelkedő folyékony üzemanyag áll, a biodízel és a bioetanol. Részletesen megvizsgáljuk környezeti hatásukat és érzékenységük elemzését.

Ezeket az üzemanyagokat főként növényi alapanyagokból nyerik. Ezek között lehetnek ehető és nem ehető növényi források, amelyek fenntarthatóak.

Bioetanol

Az alapanyagok közé tartozik a cirok, a cukorrépa, a búza, a manióka és így tovább. A bioetanol felhasználható szikragyújtású motorban (SIE) szikragyújtású motorban (SIE) tisztán vagy akár prémium motoralkohollal (PMS) kevert formában is. Az 5 és 20% közötti keverékek esetében nincs szükség a motor módosítására. A keveréket gyakran E(százalék)G, azaz E15G formában jelölik. A középső "15" a keverék százalékos arányát jelenti. A magasabb keverékek azonban szükségessé tehetik a motor átalakítását. Ez növeli a bioetanol SIE-ben történő felhasználásának végső költségét. Emellett a jelölt SIE-ben való felhasználásával számos előny is jár. A keverékek segítik a motor kenését, ezáltal csökkentik a kopás mértékét és a motor hőmérsékletét. Előnye továbbá, hogy csökkenti az üvegházhatású gázok kibocsátását.

A bioetanol előkezelése

Az előkezelési eljárások jelentősen növelik az előállított bioetanol termelését és minőségét. A lignocellulóz szubsztrátokra vonatkozó különböző előkezelési módszereket és az előkezelési eljárás alkalmazásának előnyeit a mutatja be. Az előkezelés azért szükséges a szubsztrát alapanyag esetében, mert közvetlen hidrolízisre és hevítésre kész fermentálható cukorhoz vezet. Emellett gátolja a lebomlást és késlelteti az inhibitorok aktivitását az etanollá történő végső átalakuláshoz.

Hosszú távon pozitív energiamérleget eredményez, mivel az előkezelési folyamat csökkenti a termelési költségeket, az anyagpazarlást és a végső erjesztési folyamat előtti időt. Az előkezelési folyamatok magukban foglalják az alapanyag-mátrix-frakció méretének csökkentését (bizonyos esetekben az amiláz nevű enzim alkalmazásával vagy mechanikai eszközökkel, például őrléssel). Ezt követően hidrolízis és hevítés következhet, hogy az enzim könnyen tudjon hatni az előkezelt szubsztrátumra.

Mikroorganizmusok, például gombák is alkalmazhatók az alapanyagok, különösen a lignocellulóz anyagok előkezelésére. Ez a lignin szerkezetének megbontásával jár. Ezt az előkezelési módszert általában laboratóriumi méretekben alkalmazzák, mivel a folyamat lassú és nem igényel nagy energiabefektetést, mivel nem vesz részt kémiai folyamatokban.

A kémiai előkezelés (lúgos/savas) kívánatos a nagyüzemi termeléshez a vegyi anyagok elérhetősége és megfizethetősége miatt, amelyeket nem befolyásolnak a környezeti változások, ellentétben a biológiai előkezelő szerekkel. A hígított savas előkezelést általában előnyben részesítik a koncentrált savas előkezelés hátrányai, például a gyártósor alkatrészeinek korróziója miatt.

Rövid időn belül és körülbelül 160 °C-on cukormonomerek képződnek. A savas előkezeléshez gyakran használt szerek közé tartozik a salétromsav (HNO3), a sósav (HCl), a kénsav (H2SO4), a szerves sav (tejsav/ecetsav), a lúgos anyagok közül pedig a nátrium-hidroxid (NaOH), a kalcium-hidroxid (Ca(OH)2) és az ammónium-hidroxid (NH4OH).