文档介绍：Biofuels
生物燃料(biofuel)泛指由生物质组成或萃取的固体、液体或气体燃料
是可再生能源开发利用的重要方向
第一代生物燃料:使用糖类和淀粉类等原料进行发酵产生生物乙醇制得的燃料,还包括从以用做生物柴油的种子油
缓解化石燃Biofuels
生物燃料(biofuel)泛指由生物质组成或萃取的固体、液体或气体燃料
是可再生能源开发利用的重要方向
第一代生物燃料:使用糖类和淀粉类等原料进行发酵产生生物乙醇制得的燃料,还包括从以用做生物柴油的种子油
缓解化石燃料供应
可循环、可持续
污染小
但是。。。
生产生物燃料的农作物往往需要土地、大量水资源和化学肥料。
第三代生物燃料:利用以天然气为原料的发电厂排出的二氧化碳养殖可以转化为生物柴油或生物乙醇的藻类
生物乙醇的优势
一是乙醇辛烷值极高,可以取代污染环境的含铅添加剂来改善汽油的防爆性能;
二是乙醇含氧量高,可以改善燃烧,减少发动机内的碳沉淀和-氧化碳等不完全燃烧污染物排放。
三是汽油中只需掺入10%,总体热值减少不显著,且不需要改造发动机即可以使用。
四是纤维素乙醇商业化生产后生产成本低。
生物乙醇的劣势
第一代生物乙醇是以粮食作物为原料的,从长远来看具有规模限制和不可持续性。
生产纤维素乙醇的前期投资较大。
生产生物乙醇需要额外的土地在一定程度上会占用耕地、消耗粮食和破坏生态环境。
生物柴油的优劣
优良的环保特性,可调和性,可降解性,可再生性
较好的低温发动机启动性能
生物柴油的润滑性能比柴油好
实用简便,无须改动相关器械,具经济性
具有优良的燃烧性能
较好的安全性能
含水率较高,水分有利于降低油的黏度、提高稳定性,但降低了油的热值
具有“老化”倾向,保存条件高
在国家“四不”政策下,生产原料的收集难,且成本较高。
酯交换方法合成生物柴油的缺点:工艺复杂、能耗高、设备投入大;化产物难于回收,回收成本高;生产过程有废碱液排放
Globalbiomassvolumesrequiredtoachievea50%,buteventhemosteffectivewillstillrequireseveraltimesthebiomass-handlingcapacitythatthecommoditygrainsystemusestoday.
全球生物质量需要在2050年实现到如今温室气体排放的50%减少量。广泛的密集化选择是可能的,但即使是最有效的方法仍然需要如今商品粮系统好几倍的生物量处理能力。
同时,也有缺陷
无法摆脱生物燃料的致命缺陷,即能源密度低
如此使得生产生物燃料的企业不得不保持巨大的能源供应腹地,而运输这些原材料的能耗到底能不能被产生的燃料完全对冲还是一个未知数
还有,原本应该返回土地圈的秸秆等农业废弃物被用来制造能源可能会对生态产生影响,这种影响也许会导致生态的不平衡
第三代生物燃料——微藻
随着能源需求的剧增,世界正进入衰退的不可再生能源时代,找到一个稳定清洁的可替代品来满足世界能源需要是十分必要的。在此背景下生物柴油应运而生。
生物柴油(Biodiesel)来源有三大类:动植物油脂,细菌及真菌油脂,废弃油脂。目前最为广泛的生物柴油来源是动植物油脂,其中又以植物油脂更为普及。
美国的微型曼哈顿计划
2007年,美国推出微型曼哈顿计划,其宗旨是向海洋藻类要能源,以帮助美国摆脱严重依赖进口石油的窘境。能以“微型曼哈顿计划”命名,其重要性可见一斑。
微型曼哈顿计划由美国点燃燃料公司倡导发起,以美国国家实验室和科学家的联盟为主体,到2010年实现藻类产油的工业化,达到每天生产百万桶生物原油的目标。为此,美国能源部以圣地亚国家实验室牵头,组织十几家科研机构的上百位专家参与这一宏伟工程。
新一代生物柴油原料——微藻
微藻是遍布全球水体的浮游植物,微藻把光合作用产物转化为油储藏起来,在细胞内形成油滴。将这些油通过转酯化后可转变为脂肪酸甲酯,即生物柴油。某些微藻能够合成长链烯烃,也具有发展生物燃料的潜力。
微藻和高等植物的油属于三酰基甘油酯,都可作为生物柴油的生产原料。
为什么关注微藻?
采用微藻作为生物柴油的来源具有以下优点:
来源广泛
易于采集
生命周期短,可全年不间断培养
产油能力高于其他绿色油料植物
培养条件较低,易于进行大规模养殖
能在淡水海水等非农业用地里培养,不与传统农业竞争土地资源,减少了农药带来的环境污染
有利于废水的净化,减少空气中二氧化碳的含量,能缓解全球变暖,等等。
利用微藻制取生物燃料
目前用于生产藻类型的生物燃料的方法主要有