Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Nowy sposób na biopaliwa z ligniny
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Mimo rozwoju alternatywnych technologii i inwestowania olbrzymich środków w badania, tak naprawdę ropa naftowa wciąż pozostaje surowcem niezastąpionym. Służy bowiem nie tylko jako paliwo, jej pochodne bowiem są nieodzowne przy produkcji lakierów, farb, tworzyw sztucznych, materiałów budowlanych. Ekologiczne biopaliwa nie dają niestety takich możliwości, dostępne technologie są zbyt mało zaawansowane i mało wydajne. Być może sytuacja ulegnie zmianie, w każdym razie zapewniają o tym naukowcy z University of Massachusetts w Amherst.
Zapewniają oni, że odkryli sposób wysokowydajnego i taniego wytwarzania cennych surowców chemicznych z bioolejów. Jeśli nowa technologia faktycznie okaże się konkurencyjna ekonomicznie, będzie to przełom. Otworzą się bowiem drzwi do szerszego wykorzystania biomasy: odpadów drzewnych, upraw roślin energetycznych, itd. Szeroko i komercyjnie dostępne oleje pirolityczne są bowiem tańsze od ropy naftowej. Autorzy rozwiązania obiecują nawet, że niepotrzebna będzie budowa nowej infrastruktury fabrycznej, bowiem wytwarzanie produktów (dotychczas) ropopochodnych ze wzbogaconego biooleju będzie możliwe z użyciem dotychczasowych technologii.
Technologia, którą opracowali profesor George Huber oraz doktoranci Tushar Vispute, Aimaro Sanno i Huiyan Zhang jest już wdrożona w eksperymentalnej fabryce, na razie produkcja odbywa się w ilościach litrowych, ale technologia jest, według ich zapewnień, łatwo skalowalna i łatwa do komercyjnego wdrożenia. Licencję na nią zakupiła już firma Anellotech Corporation, która pracuje ponadto nad technologiami bezpośredniego przerobu odpadowych materiałów drzewnych na chemikalia.
Opracowana technologia opiera się na dwóch zintegrowanych procesach, w pierwszym odbywa się reakcja uwodornienia biooleju, w drugim, dzięki wykorzystaniu zeolitów (rodzaj porowatego minerału) w roli katalizatora następuje konwersja cząstek biomasy w pożądane węglowodory aromatyczne i olefiny. Można w ten sposób uzyskać między innymi etylen, propylen, benzen, toluen, ksylen, które są nieodzowne do wytwarzani na przykład poliuretanu, plastików i innych tworzyw sztucznych.
Inną wielką zaletą technologii jest możliwość płynnego dostosowywania procesu produkcji do różnego składu surowców i różnych proporcji produktów końcowych. Pozwoli to na lepszą odpowiedź na aktualne zapotrzebowanie i wykorzystanie rynkowych cen, czyli zarazem lepszą opłacalność produkcji. Rynek chemikaliów ropopochodnych jest szacowany na 400 miliardów dolarów, jest więc o co walczyć.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Dwa lata temu japońsko-amerykański zespół w składzie Osamu Shimomura oraz Martin Chalfie i Roger Y. Tsien otrzymał Nagrodę Nobla za badania nad zielonym białkiem fluorescencyjnym (ang. green fluorescent protein, GFP) ze stułbiopława Aequorea victoria. Jako znacznik znalazło ono szereg zastosowań w monitorowaniu procesów biologicznych, ostatnio zaś szwedzki zespół stwierdził, że można je wykorzystać w mikroogniwach na biopaliwa.
Zackary Chiragwandi z Uniwersytetu Technologicznego Chalmers w Göteborgu i jego zespół sporządzili pulpę z tysięcy stułbiopławów i wyekstrahowali żądane białko. Gdy umieści się jego kroplę na elektrodzie glinowej, a następnie wystawi się ją na oddziaływanie promieniowania ultrafioletowego, zaczyna płynąć prąd, którym można zasilać nanourządzenia. W żywym organizmie nie trzeba sztucznie indukować świecenia za pomocą UV, fluorescencja zachodzi bowiem na drodze dostarczenia energii przez fotoproteinę włączaną kationami wapnia.
Naukowiec stworzył też wersję bioogniwa z enzymami ze świetlików oraz jamochłonów morskich Renilla reniformis. W obu przypadkach tzw. chemiluminescencja jest skutkiem reakcji katalizowanej przez lucyferazę. Takie ogniowo jest samowystarczalne i nie trzeba się już przejmować koniecznością zapewnienia zewnętrznego źródła światła.
W ramach innego studium opracowano metodę pozyskiwania sztucznego GFP dzięki bakteriom. Oznacza to, że stułbiopławy czeka lepsza przyszłość, ponieważ nie padną już ofiarą naukowców poszukujących źródła cennego białka.
W nanokrystalicznym ogniwie słonecznym Grätzla, które naśladuje zachodzącą w roślinach fotosyntezę, wykorzystuje się dwutlenek tytanu. Jest on jednak dość drogim składnikiem i nie da się ukryć, że ogniwo z GFP stanowiłoby atrakcyjniejszą ekonomicznie opcję. Chiragwandi sądzi, że bioogniwa będą zasilać nanourządzenia medyczne, służące np. do obrazowania i leczenia nowotworów. Technologia Szwedów zostanie dopracowana i udostępniona w ciągu 1-2 lat.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Biopaliwa przez jednych uważane są za sposób wyjścia z klinczu między potrzebami energetycznymi, a zagrożeniem klimatycznym; przez innych uważane są za ślepą uliczkę. Niezależnie od tego sporu wzbudzają wiele kontrowersji i wątpliwości: czy faktycznie uprawa roślin na potrzeby energetyczne jest opłacalna - zarówno ekonomicznie, jak i ekologicznie, czy nie spowoduje zbyt dużego wzrostu cen żywności, itd. Podczas gdy pesymistyczne szacunki jednych określają czas potrzebny na oddanie w ten sposób „węglowego długu" na 167 do 420 lat, inni poszukują coraz to nowych i lepszych roślin, które „spłacałyby się" szybciej.
John Hughes, naukowiec z brytyjskiego Met Office (rządowej instytucji zajmującej się szeroko pojętą meteorologią i klimatem) prezentuje bardziej optymistyczne szacunki, oparte zarówno o badania terenowe, jak i symulacje komputerowe. Według artykułu, jaki ukazał się w Global Change Biology Bioenergy uprawy energetyczne oparte o trawy miscanthus x giganteus, czyli miskanta olbrzymiego, mogą znacząco zmniejszyć zależność od paliw kopalnych, jednocześnie redukując poziom CO2.
Przy wykorzystaniu matematycznego modelu i symulacji komputerowej dla przewidywanych zmian klimatu i emisji dwutlenku węgla, zwrot „węglowego długu" dzięki miskantowi nastąpiłby w ciągu 30 lat - to diametralnie odmienna liczba w porównaniu z 167 do 420 lat dla niektórych innych biopaliw z roślin energetycznych typu kukurydza.
Miskant olbrzymi jest pochodzącą z Japonii trawą z rodziny wiechlinowatych. Rośnie w kępach osiągających wysokość od dwóch do nawet czterech metrów, przy średnicy pędów od 1 do 3 cm. Dzięki małym wymaganiom - zadowala się glebami V i VI klasy - i bardzo silnie wiąże dwutlenek węgla, używany jest na terenie Unii Europejskiej jako roślina energetyczna do produkcji bioetanolu.
Zaniepokojenie zmianami klimatu skłania naukowców coraz silniej do zainteresowania się sposobami na ograniczenie szkód ekologicznych. Uprawy roślin w celach energetycznych są przedmiotem coraz bardziej wnikliwych badań. W biopaliwowych zastępnikach ropy i gazu upatruje się środka na ograniczenie wzrostu dwutlenku węgla w atmosferze, a jak mówi John Hughes - opublikowane studium pokazuje olbrzymi potencjał, upraw energetycznych, w szczególności miskanta. A przeliczając wyniki na skalę światową, jak to pokazujemy w swoim opracowaniu, tworzymy nowe narzędzia do szacowania przydatności takich upraw. I bardzo słusznie, w tych sprawach bowiem nie można działać w ciemno.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Ocieplanie klimatu i rosnący nacisk na redukcję emisji dwutlenku węgla, a także zmienne ceny ropy naftowej stworzyły rosnący rynek dla biopaliw, czyli paliw pozyskiwanych z odpowiednich, energetycznych upraw rolnych. Miał to być nawet swego rodzaju ekologiczny święty graal. Tymczasem większość badań i uwagi poświęcano dotychczas maksymalizacji produkcji biomasy, nie zajmując się zbytnio wpływem takich upraw na glebę i środowisko. A tymczasem może on być znaczący i wcale nie pozytywny.
Tematem zajął się dr Humberto Blanco, publikując wyniki w ostatnim wydaniu Agronomy Journal, pisma American Society of Agronomy (Amerykańskiego Towarzystwa Agronomii). Badał on m. in. wpływ likwidacji ściernisk, uprawy bylin gorącego klimatu i szybkorosnących drzew na istotne właściwości gleby, ilość wychwytywanego dwutlenku węgla i jakość wody oraz wydajność upraw energetycznych na nieużytkach i glebach niskiej jakości. Okazało się, że likwidacja ściernisk po uprawie kukurydzy, pszenicy i sorgo wywiera drastyczny wpływ na jakość gleby i okoliczne środowisko. Likwidacja ponad 50% areału ścierniska powoduje negatywne skutki dla struktury gleby, zmniejsza wychwytywanie przez nią dwutlenku węgla, zwiększa stopień erozji wodnej, zmniejsza jej własności odżywcze, a w rezultacie redukuje plony, zwłaszcza na ziemiach pochyłych i podatnych na erozję. Nawet redukcja areału ściernisk mniejsza niż 50% sprawia, że nieuprawne ziemie stają się źródłem, zamiast pochłaniacze, dwutlenku węgla. Nawet redukcja poniżej 25% powoduje spadek sedymentacji wód. Tymczasem zmniejszanie obszaru ściernisk w mniejszym stopniu nie jest ani uzasadnione ekonomicznie, ani wykonalne ze względów logistycznych. Dr Blanco sugeruje, że należy przestawić się na zupełnie inne uprawy, mające być źródłem energetycznej biomasy.
Rozwiązaniem ma być uprawa bylin ciepłolubnych oraz szybkorosnących gatunków drzew. Uprawa tych roślin to nie tylko doskonałe źródło celulozy dla celów energetycznych, ale także poprawa jakości środowiska naturalnego. Wymieniane korzyści to poprawa jakości gleby, zmniejszenie jej erozji wodnej i atmosferycznej, odfiltrowywanie zanieczyszczeń z wód gruntowych, a także wiązanie dwutlenku węgla i redukcja emisji gazów cieplarnianych. Rozbudowany i siękający głęboko system korzeniowy proponowanych gatunków sprzyja długookresowemu wychwytywaniu dwutlenku węgla. To także, co nie bez znaczenia, lepsze warunki dla dziko żyjących zwierząt i zwiększenie ich różnorodności.
Przeniesienie upraw roślin energetycznych z gleb pierwszej klasy na ugory, nieużytki i gleby niskiej jakości będzie znaczącym zyskiem dla gleby i środowiska naturalnego. Byliny klimatu gorącego z powodzeniem rosną na glebach wyjałowionych, suchych, zakwaszonych i zerodowanych. Odpowiednio dobrane szybkorosnące, energetyczne gatunki drzew mogą zastąpić naturalne lasy czy stepy, zapewniając wielorakie pozytywne efekty dla gleby i środowiska, a zarazem dostarczając koniecznych zapasów biomasy dla produkcji biopaliw. Opracowanie biopaliw następnej generacji wymagać będzie nie tylko nowych technologii zamiany biomasy w paliwo, ale także nowych, odpowiedzialnych metod uprawy roślin.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
W piśmie Proceedings of the National Academies of Science (PNAS) ukaże się artykuł, którego autorzy ostrzegają, iż realizacja planów dotyczących produkcji biopaliw zagraża lasom Amazonii. Wiele argumentów przeciwko biopaliwom spowodowało, że w USA czy Europie Zachodniej spotkały się one z dość chłodnym przyjęciem.
Inaczej jest jednak w Brazylii, której rząd przyjął plan rozwoju produkcji biopaliw z soi i trzciny cukrowej do roku 2020.
Artykuł autorstwa naukowców z niemieckiego uniwersytetu w Kassel ostrzega, że aby zrealizować rządowe plany trzeba będzie znacząco zwiększyć areał upraw soi i trzciny cukrowej. Nawet jeśli weźmie się pod uwagę wzrost wydajności upraw, to obecne areały nie wystarczą. Niemcy wyliczyli, że do roku 2020 konieczne będzie zajęcie 57 000 kilometrów kwadratowych pod uprawy trzciny i 110 000 km2 pod uprawy soi. Biorąc pod uwagę obecne trendy w brazylijskim rolnictwie, uczeni stwierdzili, że 90% tych terenów można pozyskać z obecnych obszarów hodowli bydła. To z kolei oznacza, że zmniejszenie emisji węgla do atmosfery zostanie osiągnięte dopiero po 4 latach produkcji paliwa z trzciny i po 35 latach z soi.
Jednak znacznie gorszą wiadomością jest fakt, że bydło wypasane na ziemiach, które zostaną zajęte pod uprawy roślin na potrzeby biopaliw, będzie przemieszczane na inne, nieużytkowane rolniczo tereny. Niemcy obliczyli, że zajmie ono ponad 160 000 kilometrów kwadratowych ziemi, w tym ponad 120 000 km2 będą stanowiły lasy, które trzeba będzie wyciąć pod pastwiska. To oznacza nie tylko utratę dżungli amazońskiej, ale też uwolnienie do atmosfery olbrzymich ilości węgla. W wyliczaniu całościowego bilansu biopaliw z soi i trzciny musimy zatem uwzględnić i węgiel, który zostanie uwolniony do atmosfery wskutek wycięcia lasów. Z obliczeń niemieckich uczonych wynika w tym przypadku, że zmniejszenie ilości trafiającego do atmosfery węgla uzyskamy po 44 latach w przypadku biopaliw z trzciny i po 250 latach w przypadku soi. Jako, że możemy być niemal pewni, iż za 250 lat ludzkość nie będzie posługiwała się silnikami z wewnętrznym spalaniem, z wyliczeń Niemców wynika, iż brazylijski program rozwoju biopaliw przyniesie olbrzymie szkody.
Rozwiązaniem problemu byłoby zastąpienie upraw soi palmą olejową. Na jej uprawy trzeba by przeznaczyć jedynie 4200 km2 i nieco (o 1 sztukę na 10 hektarów) ścieśnić bydło na pastwiskach. Jednak dzięki takiemu działaniu pozytywny wpływ na emisję węgla uzyskano by już po 7 latach.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.