バイオ燃料 、から派生した燃料 バイオマス -あれは、 工場 または 藻類 材料または動物の排泄物。このような原料は容易に補充できるため、バイオ燃料は、次のような化石燃料とは異なり、再生可能エネルギーの供給源であると考えられています。 石油 、石炭、天然ガス。バイオ燃料は一般的に費用効果が高く環境的にも提唱されています 良性 代替 石油やその他の化石燃料、特に 環境 石油価格の上昇と化石燃料による貢献への懸念の高まり 地球温暖化 。多くの批評家は、精製プロセスに関連する経済的および環境的コストと、食料生産から耕作可能な土地の広大な領域を取り除く可能性があるため、特定のバイオ燃料の拡大の範囲について懸念を表明しています。
2006年6月19日、デラウェア州ウィルミントンのデュポンエクスペリメンタルステーションにある最先端の発酵ラボで新しいバイオ燃料を開発しているデュポンの科学者マックスリー。PRNewsFoto/ DuPont / AP Images
E85混合物を米国ワシントン州の自動車に供給するエタノールガス燃料ポンプCarolinaK。Smith、M.D。/ Shutterstock.com
のようないくつかの長く利用されたバイオ燃料 木材 、燃焼して製造する原料として直接使用できます 熱 。次に、熱を使用して、発電所で発電機を稼働させて電力を生成することができます。多くの既存の電力施設は、草、木、または他の種類のバイオマスを燃やします。
米国で増加しているエタノールバイオ燃料の生産とその欠点を探る米国でのエタノールバイオ燃料の生産の概要。 Contunico ZDF Enterprises GmbH、マインツ この記事のすべてのビデオを見る
液体バイオ燃料は、その広大さのために特に興味深いものです インフラ 特に輸送のためにそれらを使用するためにすでに配置されています。最大の生産量の液体バイオ燃料はエタノール(エチルアルコール)であり、これはデンプンまたは シュガー 。ブラジルと米国はエタノールの主要な生産国の1つです。米国では、エタノールバイオ燃料は主に コーン (トウモロコシ)穀物であり、通常はガソリンと混合して、10%エタノールの燃料であるガソホールを生成します。ブラジルでは、エタノールバイオ燃料は主にサトウキビから作られ、100%エタノール燃料として、または85%エタノールを含むガソリンブレンドで一般的に使用されています。食用作物から生産される第1世代のエタノールバイオ燃料とは異なり、第2世代のセルロース系エタノールは、木材チップ、作物残渣、都市ごみなど、セルロース含有量の高い低価値バイオマスに由来します。セルロース系エタノールは、通常、サトウキビのバガス、砂糖加工の廃棄物、またはさまざまな草から作られます。 栽培 低品質の土地で。変換率が第1世代のバイオ燃料よりも低いことを考えると、セルロース系エタノールが主にガソリン添加剤として使用されます。
米国サウスダコタ州のエタノール生産工場JimParkin / Shutterstock.com
菜種油からバイオディーゼルを製造するプロセスを学びます。バイオディーゼルがどのように作られるかを学びます。 Contunico ZDF Enterprises GmbH、マインツ この記事のすべてのビデオを見る
2番目に一般的な液体バイオ燃料はバイオディーゼルです。これは主に油性植物( 大豆 または アブラヤシ )および他の油性源(レストランの揚げ物からの廃棄物調理脂肪など)からの程度は少ないです。ヨーロッパで最も受け入れられているバイオディーゼルは、ディーゼルエンジンに使用されており、通常、さまざまな割合で石油ディーゼル燃料と混合されています。の用法 藻類 そして シアノバクテリア 第三世代のバイオディーゼルの供給源としては有望ですが、経済的に開発することは困難でした。一部の藻類には最大40パーセント含まれています 脂質 重量で、バイオディーゼルまたは 合成 石油。一部の推定では、藻類とシアノバクテリアは、第二世代バイオ燃料よりも単位面積あたり10倍から100倍の燃料を生み出す可能性があると述べています。
藻類バイオ燃料研究技術者のニック・スウィーニーは、コロラド州ゴールデンにある国立再生可能エネルギー研究所のフィールドテスト研究所ビル(FTLB)の藻類研究所のテントリアクターで成長している藻類に接種します。デニスシュレーダー/国立再生可能エネルギー研究所
地質時代のスケールは何ですか
他のバイオ燃料には、メタンガスとバイオガス(酸素の非存在下でのバイオマスの分解から得られる)、およびメタノール、ブタノール、およびジメチルが含まれます。 エーテル —開発中です。
バイオ燃料の経済的利益を評価する際には、それらを生産するために必要なエネルギーを考慮に入れる必要があります。たとえば、トウモロコシを栽培してエタノールを生産するプロセスでは、農機具、肥料の製造、トウモロコシの輸送、エタノール蒸留で化石燃料が消費されます。この点で、トウモロコシから作られたエタノールは比較的小さなエネルギー増加を表しています。サトウキビからのエネルギー増加はより大きく、セルロース系エタノールまたは藻類バイオディーゼルからのエネルギー増加はさらに大きくなる可能性があります。
バイオ燃料も環境上の利点を提供しますが、製造方法によっては、深刻な環境上の欠点もあります。再生可能エネルギー源として、植物ベースのバイオ燃料は原則としてほとんど正味の貢献をしません 地球温暖化 と気候変動;中に空気中に入る二酸化炭素(主要な温室効果ガス) 燃焼 成長中の植物が従事するにつれて、より早く空気から除去されます 光合成 。このような材料はカーボンニュートラルであると言われています。しかし実際には、農業用バイオ燃料の工業生産は温室効果ガスの追加排出をもたらす可能性があり、再生可能燃料を使用することの利点を相殺する可能性があります。これらの排出物には、製造プロセス中の化石燃料の燃焼による二酸化炭素と亜酸化窒素が含まれます。 土 で扱われている 窒素 肥料。この点で、セルロース系バイオマスはより多くの 有益 。
土地利用もバイオ燃料の利点を評価する際の主要な要因です。次のような通常の原料の使用 コーン そして 大豆 、第1世代のバイオ燃料の主成分として、食料と燃料の議論が活発になりました。耕作可能な土地と原料を人間の食物連鎖からそらす際に、バイオ燃料の生産は食料の価格と入手可能性の経済に影響を与える可能性があります。さらに、バイオ燃料用に栽培されたエネルギー作物は、世界の自然と競争することができます 生息地 。たとえば、トウモロコシ由来のエタノールに重点を置くことで、草地やブラシランドがトウモロコシの単作に移行し、バイオディーゼルに重点を置くことで、古代の熱帯林を伐採してアブラヤシのプランテーションに道を譲っています。自然の生息地が失われると、水文学が変化し、侵食が増加し、一般的に減少する可能性があります 生物多様性 野生生物地域の。土地の開墾はまた、そこに含まれる植物が燃やされたり腐敗したりするときに、大量の二酸化炭素の突然の放出をもたらす可能性があります。
バイオ燃料の不利な点のいくつかは、主に、伝統的な農作物であるトウモロコシ、大豆、サトウキビ、アブラヤシなどの多様性の低いバイオ燃料源に当てはまります。 1つの代替案は、高度に使用することを含みます 多様 種の混合物、具体例として北米のトールグラスプレーリー。生産されていない荒廃した農地をそのような多様性の高いバイオ燃料源に転換することは、野生生物の面積を増やし、侵食を減らし、水系汚染物質を浄化し、大気中の二酸化炭素を炭素として貯蔵する可能性があります 化合物 土壌中で、そして最終的に荒廃した土地への肥沃度を回復します。このようなバイオ燃料は、技術が発展するにつれて、直接燃焼して発電したり、液体燃料に変換したりすることができます。
すべてのニーズに同時に応えるためにバイオ燃料を成長させる適切な方法は、多くの実験と議論の問題であり続けるでしょうが、バイオ燃料生産の急速な成長はおそらく続くでしょう。米国では、2007年のエネルギー独立安全保障法 義務付けられた 2022年までに年間1360億リットル(360億ガロン)のバイオ燃料を使用し、2006年の生産レベルの6倍以上に増加しました。法律はまた、特定の規定により、総量の790億リットル(210億ガロン)がトウモロコシ由来のエタノール以外のバイオ燃料であることを要求しており、バイオ燃料生産に対する特定の政府補助金と税制上の優遇措置を継続しました。
バイオ燃料試験センター2009年、コロラド州ゴールデンにある国立再生可能エネルギー研究所(NREL)のバイオ燃料試験センターの労働者。デニスシュレーダー—国立再生可能エネルギー研究所/米国エネルギー省
バイオ燃料の特徴的な約束の1つは、炭素の回収と貯蔵と呼ばれる新しい技術と組み合わせて、バイオ燃料の製造と使用のプロセスが大気から二酸化炭素を永久に除去できる可能性があることです。このビジョンの下では、バイオ燃料作物は成長するにつれて空気から二酸化炭素を除去し、エネルギー施設はバイオ燃料が燃焼されて発電するときに放出される二酸化炭素を捕獲します。捕獲された二酸化炭素は、陸地下の地層、深海の堆積物、またはおそらく炭酸塩などの固体などの長期貯蔵所に隔離(貯蔵)される可能性があります。 も参照してください 炭素隔離。
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