• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Przemysłowe produkty uboczne do wytwarzania czystszych paliw transportowych

    21.10.2011. 16:17
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Europejczycy to ekolodzy, ponieważ opracowują i wdrażają czystsze rozwiązania pomagające naszej planecie. Naukowcy z Finlandii wykorzystują odpady i inne produkty przemysłowe, aby doskonalić transport za pomocą nowych i innowacyjnych paliw. W centrum uwagi znalazło się przetwarzanie biobutanolu i biogazu na paliwa transportowe. Eksperci twierdzą, że biobutanol jest pozyskiwany z produktów ubocznych przemysłu spożywczego i przemysłu celulozowo-papierniczego. Wyniki już są... i to dobre.

    Naukowcy biorący udział w programie badawczym "Zrównoważona energia" (SusEn) Akademii Fińskiej twierdzą, że biobutanol i biogaz są odpowiednimi kandydatami, by zastąpić benzynę jako paliwo. Podkreślają, że kolejnym kandydatem, który potencjalnie może zastąpić benzynę jest metan pochodzący z biogazu.

    "Butanol to niezwykle wydajna energetycznie alternatywa i podobnie jak etanol dobrze nadaje się do produkcji na skalę przemysłową" - wyjaśnia profesor Ulla Lassi z Uniwersytetu w Oulu w Finlandii, która analizuje możliwości wykorzystania biobutanolu jako paliwa w transporcie.

    Zdaniem ekspertów produkcja butanolu to proces mikrobiologiczny, w czasie którego surowiec jest przekształcany na cukry. Drobnoustroje są wykorzystywane także do dalszego przetwarzania cukrów. Wynik końcowy to związki węgla przekształcone na butanol. Butanol jest bardziej efektywny energetycznie niż etanol, ponieważ zawiera więcej węgla.

    Profesor Lassi wraz z zespołem przeanalizowała również produkcję butanolu za pomocą syntezy chemicznej, która wykorzystuje materiały katalityczne do przekształcania związków chemicznych, w tym glicerolu, metanolu lub etanolu na alkohole, takie jak butanol, pentanol i mieszanki alkoholi. Eksperci zidentyfikowali ich przydatność jako płynnych paliw. "Wykorzystanie glicerolu w produkcji paliw mogłoby okazać się całkiem opłacalne - mówi profesor Lassi - gdyż jest to produkt uboczny biodiesela."

    Należy zauważyć jednak, że mikrobiologiczna produkcja butanolu wiąże się z kilkoma problemami, takimi jak trawienie surowców na cukry ulegające fermentacji, wieloetapowa fermentacja i spowalnianie procesu fermentacji przez wysoką zawartość rozpuszczalników. Jeżeli ten ostatni zostanie powiązany z niestabilnością wytwarzania rozpuszczalników, może nastąpić spadek aktywności drobnoustrojów.

    "Ostatnie przełomowe osiągnięcia w technikach fermentacji częściowo rozwiązały te problemy" - twierdzi profesor Lassi. "Aczkolwiek, jeżeli chcemy produkować nowe paliwa płynne musimy opracować całkowicie nowe ścieżki syntezy chemicznej i katalizatory."

    Wkład w badania wnieśli eksperci z uczelni ?bo Akademi.

    W ramach programu SusEn inne badania poświęcone zostały analizie zastosowania biogazu jako paliwa transportowego. We współpracy z kolegami z Chile, fińscy naukowcy zbadali możliwość podniesienia gazu ze składowiska odpadów do rangi paliwa.

    "W ostatnich latach znacznie wzrosło zainteresowanie zastosowaniem technologii biogazowej do wykorzystywania przemysłowych produktów ubocznych na cele związane z energią" - zauważa kierownik projektu, profesor Jukka Rintala z Uniwersytetu w Jyväskylä w Finlandii. "Niektóre kraje już wprowadziły tę technologię na dużą skalę" - dodaje.

    "Biogaz produkowany w tym procesie jest źródłem energii mającym wiele zastosowań. Można go wykorzystywać na potrzeby energii grzewczej i elektrycznej, przetwarzać na paliwo samochodowe lub zasilać nim sieć gazową. Ponadto materiał szczątkowy, tak zwany opad pofermentacyjny, pozostały po procesie może być wykorzystywany jako nawóz lub użyźniacz."

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Uprawy energetyczne to uprawy roślin w celu pozyskania biomasy z przeznaczeniem na cele energetyczne czyli do produkcji energii cieplnej, energii elektrycznej oraz paliwa gazowego (biogazu) lub ciekłego. Biomasa jest zaliczana do odnawialnych zasobów energii. Za uprawy energetyczne uznaje się te uprawy, które nie wytwarzają żywności. Odpady z upraw roślin przemysłowych i żywnościowych też mogą być używane w celu produkcji energii, ale takie uprawy nie są uznawane za uprawy energetyczne. Butanol (alkohol butylowy), C4H9OH – organiczny związek chemiczny z grupy alkoholi zawierający 4 atomy węgla. Jest używany głównie jako rozpuszczalnik oraz produkt przejściowy w reakcjach chemicznych; rozważa się jego stosowanie jako paliwa. Synteza Fischera-Tropscha (w skrócie synteza/reakcja F-T lub FTS) – katalityczna reakcja chemiczna tworzenia węglowodorów z mieszaniny tlenku węgla i wodoru, czyli tak zwanego gazu syntezowego. Celem syntezy F-T jest produkcja paliw płynnych. Jedną z zalet syntezy F-T jest możliwość wytwarzania paliwa wolnego od związków siarki i azotu, a przez to czystszego dla środowiska naturalnego.

    Analiza efektywności zużycia paliw płynnych - jest to zespół czynności analityczno-kontrolnych, podejmowanych okresowo lub doraźnie w celu stwierdzenia stanu i sposobu eksploatacji sprzętu technicznego oraz prawidłowości zużycia paliw płynnych. Polega ona na badaniu zasadności stosowanych norm zużycia, dodatków do nich oraz prawidłowości rozliczania zużytych paliw. Służy do wyjaśnienia nieprawidłowości powstałych w procesie zużywania paliw i wskazuje sposoby zapobiegania tym nieprawidłowościom. Określa racjonalność zużycia paliw płynnych w procesie eksploatacji sprzętu technicznego przez obliczanie efektów pracy tego sprzętu w różnych warunkach eksploatacyjnych. Pośrednio stanowi podstawę do oceny stanu technicznego pojazdów mechanicznych i agregatów, umożliwia korektę planowania zużycia paliw oraz przestrzegania zasad eksploatacji. Kuchenka benzynowa – rodzaj kuchenki wykorzystującej jako paliwo benzynę lub inne paliwa płynne np. naftę. Najczęściej spotykanymi kuchenkami benzynowymi są kuchenki turystyczne, ponieważ są wydajniejsze od gazowych w niskich temperaturach i na większych wysokościach przy niższym ciśnieniu. Do rozpalenia takiej kuchenki wymagane jest wstępne podgrzanie palnika, co może sprawiać trudności przy dużym wietrze. Kuchenki takie dzielą się na samoprężne i te z pompką. W samoprężnych ciśnienie wytwarzane jest przez podgrzanie zbiornika z paliwem, np. w niemieckim juwelu 34. Największymi wadami kuchenek na benzynę jest to, że są one droższe i cięższe od tradycyjnych gazowych i nie powinno się ich używać, a w szczególności rozpalać w namiocie. Ich zaletą jest to, że paliwo jest ogólnodostępne i tańsze niż kartusze gazowe, a także korzystniejszy jest stosunek masy paliwa do zbiornika, gdzie wystarczy plastikowy pojemnik, np. butelka.

    Bańka węglowa jest rodzajem hipotetycznej bańki gospodarczej, która może mieć wpływ na wycenę aktywów przedsiębiorstw opartych na paliwach kopalnych (np. kopalni, przedsiębiorstw energetycznych). Obecnie wycena akcji przedsiębiorstw sektora paliw kopalnych jest dokonywana przy założeniu, że wszystkie rezerwy paliw kopalnych będą całkowicie zużyte. To założenie może być zbyt optymistyczne, np. ze względu na rosnący udział odnawialnych źródeł energii w miksie energetycznym. Technologia olejków eterycznych – dział technologii chemicznej zajmujący się metodami wytwarzania olejków eterycznych z olejkodajnych surowców roślinnych na skalę przemysłową, ściśle związany z inżynierią procesową. Technologia obejmuje sposoby przygotowania surowców, wyodrębniania użytecznych składników oraz ich oczyszczania, przetwarzania i przechowywania. Jakość produktów (w tym ich zapach) i wydajność procesów technologicznych zależy od rodzaju stosowanych urządzeń przemysłowych (instalacji).

    Zrównoważona energia – efektywność energetyczna i energia odnawialna są uznawane za dwa filary zrównoważonej polityki energetycznej. Obie strategie muszą być rozwijane równocześnie, aby stabilizować i redukować emisje dwutlenku węgla oraz innych zanieczyszczeń. Wydajne używanie energii jest kluczowe dla spowalniania wzrostu zapotrzebowania na energię, tak by rosnące dostawy czystej energii mogły powodować głębsze redukcje w wykorzystaniu paliw kopalnych. Jeśli konsumpcja energii będzie rosła zbyt szybko, rozwój energii odnawialnej nie nadąży, by osiągnąć ten cel. Analogicznie, jeśli źródła czystej energii nie staną się powszechnie dostępne, spowolniony wzrost popytu w niewystarczającym stopniu przełoży się na ograniczenie całkowitych emisji węgla; potrzebne jest także zmniejszenie udziału węgla w źródłach energii. W związku z tym zrównoważona polityka energetyczna wymaga większych zobowiązań zarówno w odniesieniu do wydajności jak i źródeł odnawialnych. Korek parowy – zjawisko polegające na odparowaniu cieczy w przewodach na skutek jej podgrzania oraz rozprężenia, które prowadzi do zastąpienia cieczy gazem. W motoryzacji obserwowane jest w przewodach, którymi pompa paliwowa zasysa benzynę ze zbiornika paliwa. Opary przedostające się do układu paliwowego powodują zmniejszenie ilości podawanej benzyny i mogą prowadzić do dławienia się silnika. Jeżeli on zgaśnie, to ponowny rozruch może stać się bardzo trudny. Powstawaniu korków parowych sprzyja wysoka temperatura otoczenia, zwiększenie w paliwie dodatku eteru tert-butylowo-metylowego (MTBE) oraz przestarzała konstrukcja układu paliwowego. Jeżeli pompa paliwa jest napędzana z silnika, a przewody przechodzą w pobliżu jego korpusu, to paliwo jest rozgrzewane przez pracujące cylindry, a długi przewód wymaga wytworzenia większego podciśnienia. Wiele nowszych samochodów zawiera pompę elektryczną umieszczoną przy zbiorniku, co powoduje, że paliwo jest przez układ paliwowy tłoczone. Taka konstrukcja zapobiega powstawaniu bąbelków gazu w przewodach. Korek parowy występuje też czasami w układzie hamulcowym znacznie zmniejszając jego sprawność.

    Przechowywanie wodoru – dział techniki poświęcony metodom przechowywania wodoru, głównie jako paliwa o bardzo wysokiej wartości energetycznej. Przechowywanie wodoru jest przedmiotem badań licznych, zarówno cywilnych jak i wojskowych, ośrodków naukowych, szczególnie w kontekście zwiększonego zainteresowania bezpieczeństwem energetycznym i polityką ochrony środowiska naturalnego przed szkodliwymi skutkami użytkowania paliw kopalnych. Atrakcyjność wodoru jako źródła energii wynika z tego, że można go stosunkowo łatwo pozyskiwać z gazu ziemnego oraz wody, która jest też jedynym produktem jego spalania lub utleniania tlenem.

    Silnik Stirlinga – silnik cieplny, który przetwarza energię cieplną w energię mechaniczną, jednak bez procesu wewnętrznego spalania paliwa, a na skutek dostarczania ciepła z zewnątrz, dzięki czemu możliwe jest zasilanie go ciepłem z dowolnego źródła. Źródłem ciepła może być w szczególności proces spalania jakiegoś paliwa, ale nie jest to konieczne.

    Postulat 100% energii odnawialnej pojawił się w związku z globalnym ociepleniem i innymi problemami ekologicznymi (np. zanieczyszczeniem powietrza) oraz gospodarczymi (np. wyczerpywanie się energetycznych surowców nieodnawialnych). Wzrost wykorzystywania odnawialnych źródeł energii następuje znacznie szybciej, niż ktokolwiek to przewidywał. Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu stwierdził, że jest niewiele technologicznych granic integracji portfela technologii odnawialnych źródeł energii, aby zapewnić z nich większość całkowitego światowego zapotrzebowania na energię. Mark Z. Jacobson twierdzi, że rozpoczęcie produkcji całej nowej energii tylko z wiatru, energii słonecznej oraz energii wodnej jest możliwe w 2030 r., a istniejący system dostaw energii może zostać zastąpiony całkowicie do 2050 r. Przeszkody w realizacji planu 100% energii odnawialnej są postrzegane jako "przede wszystkim społeczne i polityczne, a nie technologiczne lub ekonomiczne". Jacobson wskazuje, że koszty energii z wiatru, słońca, wody powinny być podobne do dzisiejszych kosztów energii. Europejska Rada ds. Energii Odnawialnej (EREC) wskzuje, że Unia Europejska może do 2050 zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych o ponad 90% jeśli cała produkcję energii przestawi na źródła odnawialne. Octan tert-butylu – organiczny związek chemiczny z grupy octanów, ester kwasu octowego i tert-butanolu. Posiada zapach podobny do kamfory lub jagody. Stosowany jako rozpuszczalnik w produkcji m.in. lakierów, emalii, atramentów. Jest zaliczany do związków VOC.

    Synteza organiczna – dział chemii organicznej. Zajmuje się przekształcaniem jednych związków – łatwo dostępnych handlowo, w inne – o pożądanej strukturze. Najczęściej produkt końcowy charakteryzuje się jakimiś korzystnymi właściwościami (np. jest aktywny biologicznie, elektrochemicznie, czy ma właściwości kompleksotwórcze). O syntezie organicznej można także mówić w ujęciu przemysłu chemicznego, który zajmuje się wdrażaniem opracowanej laboratoryjnie metody do produkcji wielkotonażowej. Kolejnym aspektem syntezy organicznej jest synteza asymetryczna, która prowadzi do utworzenia nowego centrum asymetrycznego w cząsteczce. Biogazownia - instalacja służąca do celowej produkcji biogazu z biomasy roślinnej, odchodów zwierzęcych, organicznych odpadów (np. z przemysłu spożywczego), odpadów poubojowych lub biologicznego osadu ze ścieków. Wyróżniamy trzy rodzaje biogazowni w zależności od rodzaju materii organicznej, jaka jest używana:

    Układ hybrydowy to układ napędowy, gdzie współdziałają dwa różne źródła energii lub ogólniej różne źródła napędu. Nadwyżka energii generowana przez silnik spalinowy jest wykorzystywana do ładowania akumulatorów (elektrochemicznych, hydraulicznych, mechanicznych itp.). Zgromadzona energia jest wykorzystywana w celu pokrycia zapotrzebowania na energię napędu dodatkowego współpracującego z głównym źródłem napędu. Zastosowanie tego układu umożliwia użycie silnika spalinowego o mniejszej mocy, czyli tańszego niż w przypadku klasycznego układu napędowego. Silnik spalinowy pracuje w układzie hybrydowym przy większych obciążeniach, dlatego jednostkowe zużycie paliwa jest mniejsze, silnik elektryczny jest wykorzystywany w zakresie obciążeń częściowych np: w ruchu ulicznym, przy których silniki spalinowe wykazują większe zużycie paliwa niż w optymalnych warunkach spalania. Dlatego układ hybrydowy jest jednym z rozwiązań, który może spełnić wymagania norm toksyczności spalin ULEV. W napędach hybrydowych zwykle stosuje się silniki ZS, ZI i silniki dwusuwowe z kołami zamachowymi wyposażonymi w silnik elektryczny (generator) i baterie, ultrakondensatory, ogniwa paliwowe lub turbiny gazowe. Niezależnie od przyjętego rodzaju źródła energii, obie jednostki napędowe mogą pracować w układzie szeregowym lub równoległym. Czystość substancji – procentowa zawartość wagowa głównej substancji stanowiącej dany produkt, po odjęciu od niej wszystkich zanieczyszczeń towarzyszących jej w tym produkcie. Najczęściej produktem, którego czystość określa się, jest pojedynczy związek chemiczny, ewentualnie może to być ściśle określona mieszanina związków chemicznych (np. roztwór wodny o określonym stężeniu). Stopniowana jest poprzez kolejne rzędy wielkości i służy do klasyfikacji produktów, surowców lub odczynników w celach handlowych lub technologicznych. W przypadku technologii i konkretnych procedur reakcji wymagana może być nie tylko minimalna czystość potrzebna do osiągnięcia zamierzonego efektu, ale na skalę przemysłową również maksymalna – aby nie podrażać kosztów produkcji. Zazwyczaj wraz ze wzrostem czystości substancji, jeszcze szybciej rośnie jej cena, jednak dla różnych substancji koszty uzyskania tej samej czystości mogą być bardzo różne. Np. koszt uzyskania żelaza o czystości 99,9% jest znacznie wyższy od rtęci o czystości 99,9999%.

    Dodano: 21.10.2011. 16:17  


    Najnowsze