Растительные масла как альтернативная энергия
Fuel made from plants
Автобус школьного округа Небраски , работающий на соевом биодизеле, стал возможен благодаря программе грантов Совета по сое Небраски. [1]

Растительные масла все чаще используются в качестве замены ископаемого топлива . Растительные масла являются основой биодизеля , который можно использовать как обычное дизельное топливо . Некоторые смеси растительных масел используются в немодифицированных транспортных средствах, но для чистого растительного масла часто требуются специально подготовленные транспортные средства, в которых используется метод нагрева масла для снижения его вязкости и поверхностного натяжения , иногда используются специально изготовленные инжекторные форсунки, повышенное давление впрыска и более мощные свечи накаливания, в дополнение к предварительному подогреву топлива. [2] Другой альтернативой является очистка растительного масла.

Доступность биодизеля во всем мире растет, хотя все еще незначительна по сравнению с традиционными источниками ископаемого топлива . Существуют значительные исследования в области методов выращивания водорослей для производства биотоплива из водорослей .

Выражались опасения по поводу выращивания культур для использования в качестве топлива, а не продуктов питания, а также по поводу воздействия на окружающую среду крупномасштабного сельского хозяйства и расчистки земель, необходимых для расширения производства растительного масла для использования в качестве топлива. Эти эффекты/воздействия должны быть специально исследованы и оценены, экономически и экологически, и взвешены в балансе с предлагаемыми преимуществами растительного масла в качестве топлива по сравнению с использованием других источников топлива.

Будущее энергетики для мировой экономики

В Земле имеется ограниченное количество ископаемого топлива . Поскольку нынешние мировые энергетические ресурсы и потребление в основном состоят из ископаемого топлива, общество очень зависит от него как для транспортировки, так и для производства электроэнергии . Теория пика Хабберта предсказывает, что истощение запасов нефти приведет к падению ее добычи в не столь отдаленном будущем. Со временем нашей экономике придется перейти на некоторые альтернативные виды топлива . Ископаемое топливо решило две проблемы, которые могли бы быть решены по отдельности в будущем: проблему источника первичной энергии и проблему хранения энергии . Наряду с чистым растительным маслом и биодизелем , некоторые энергетические технологии, которые могут сыграть важную роль в будущем, включают:

Чистый CO22или производство парниковых газов

Растения используют солнечный свет и фотосинтез для извлечения углекислого газа (CO2 ) из ​​атмосферы Земли для производства растительного масла . Тот же CO2 затем возвращается обратно после сжигания в двигателе. Таким образом, растительное масло не увеличивает уровень CO2 в атмосфере и не вносит прямого вклада в проблему парниковых газов . Это действительно способ улавливания и хранения солнечной энергии ; это возобновляемая энергия .

Однако, как и в случае с другими «возобновляемыми» источниками энергии, производство или распределение растительного масла может оставлять (относительно небольшой) углеродный след.

Безопасность

Бананы, жаренные на растительном масле

Растительное масло гораздо менее токсично, чем другие виды топлива, такие как бензин , дизельное топливо на основе нефти , этанол или метанол , и имеет гораздо более высокую температуру вспышки (приблизительно 275-290 °C). [3] Более высокая температура вспышки снижает риск случайного возгорания . Некоторые виды растительного масла съедобны .

Генерация и хранение

Технологии водородной экономики , аккумуляторов , хранения энергии сжатого воздуха и хранения энергии маховика решают проблему хранения энергии , но не источника первичной энергии . Другие технологии, такие как энергия деления , термоядерная энергия и солнечная энергия решают проблему источника первичной энергии, но не хранения энергии . Растительное масло решает как проблему источника первичной энергии , так и хранения энергии . Стоимость и вес для хранения определенного количества энергии в виде растительного масла низкие по сравнению со многими потенциальными заменителями ископаемого топлива .

Тип растительного масла

В статье « Список растительных масел» обсуждается, какие виды растительного масла используются в качестве топлива и где выращиваются различные виды.

Транспорт

Растительное масло используется для транспортировки четырьмя различными способами:

  • Смеси растительных масел . Смешивание растительного масла с дизельным топливом позволяет пользователям получить некоторые преимущества сжигания растительного масла и часто осуществляется без внесения изменений в транспортное средство. [4]
  • Биодизель - Биодизель можно получить из растительного масла путем переэтерификации . Биодизель горит как обычное дизельное топливо и отлично работает в любом дизельном двигателе. Название просто указывает на то, что топливо получено из растительного масла.
  • Растительное масло без примесей - Растительное масло без примесей работает в дизельных двигателях, если его предварительно нагреть. [5] Некоторые дизельные двигатели уже нагревают свое топливо, другим нужен небольшой электрический нагреватель на топливопроводе. Насколько хорошо это работает, зависит от системы нагрева, двигателя, типа растительного масла (чем жиже, тем легче) и климата (чем теплее, тем легче). Некоторые данные доступны о результатах, которые видят пользователи. [6] Поскольку растительное масло стало более популярным в качестве топлива, двигатели разрабатываются так, чтобы лучше с ним работать. Двигатель Elsbett предназначен для работы на растительном масле без примесей. [7] Однако по состоянию на начало 2007 года, похоже, нет ни одного серийного транспортного средства с гарантией на сжигание растительного масла без примесей, хотя Deutz предлагает трактор, а John Deere , как известно, находятся на поздних стадиях разработки двигателя. Существует немецкий стандарт топлива на основе масла из виноградных косточек DIN 51605. На данный момент растительное масло без примесей является лишь нишевым рынком, хотя сегмент рынка в Германии быстро растет, поскольку крупные автопарки грузовых автомобилей переходят на это топливо, в основном по экономическим причинам. Растущее число децентрализованных маслозаводов поставляет большую часть этого топлива. [8]
  • Очистка растительного масла - Растительное масло может использоваться в качестве сырья для нефтеперерабатывающего завода . Там его можно преобразовать в топливо путем гидрокрекинга (который разбивает большие молекулы на более мелкие с использованием водорода) или гидрогенизации (которая добавляет водород к молекулам). Эти методы могут производить бензин , дизельное топливо или пропан . Некоторые коммерческие примеры очистки растительного масла - это NExBTL , H-Bio и ConocoPhilips Process. [9]

Переход может начаться с биодизеля , рафинирования растительного масла и смесей растительного масла , поскольку эти технологии не требуют капитальных затрат на переоборудование двигателя для работы на растительных маслах. Поскольку переработка растительного масла в биодизель стоит денег, ожидается, что растительное масло всегда будет дешевле биодизеля. После того, как появятся серийные автомобили, которые могут использовать чистое растительное масло , и стандартный тип, доступный на заправочных станциях, потребители, вероятно, выберут чистое растительное масло, чтобы сэкономить деньги. Поэтому переход на растительное масло может происходить постепенно.

Генерация электроэнергии

Другие методы, такие как ядерная энергетика , термоядерная энергетика , ветровая энергетика и солнечная энергетика , могут обеспечить более дешевую электроэнергию, поэтому растительное масло может использоваться только на пиковых электростанциях и небольших электростанциях, поскольку дизельное топливо сегодня ограничено. Существует по крайней мере одна электростанция мощностью 5 МВт, работающая на биодизеле. [10] MAN B&W Diesel , Wärtsilä и другие компании производят двигатели, подходящие для выработки электроэнергии, которые могут работать на чистых растительных маслах .

Рынок, стоимость, цена и налоги

В некоторых странах на заправочных станциях биодизельное топливо продается дешевле, чем обычное дизельное топливо.

В Европе чистое растительное масло (SVO) стоит 150 пенсов за литр в большинстве супермаркетов [11] и несколько меньше, если покупать оптом напрямую у производителей, тогда как дизельное топливо стоит не менее 130 пенсов за литр (в Великобритании [12] ) или намного дороже (в зависимости от года, 1,4 евро — это текущая рыночная цена в Центральной Европе). [13] В США дизельное топливо стоит около 0,6 $ за литр [14], а самое дешевое SVO стоит примерно столько же, а более дорогие масла стоят дороже (до 7 $ за галлон). [15]

Доступность биодизеля во всем мире растет. Предполагается, что к 2010 году рынок биодизеля составит 7,5 млрд литров (2 млрд галлонов США) в США и 9,5 млрд литров (2,5 млрд галлонов США) в Европе. [16] В настоящее время биодизель занимает 3% рынка дизельного топлива в Германии и является альтернативным топливом номер 1. [17] У правительства Германии есть Дорожная карта биотоплива, в которой они ожидают достичь 10% биотоплива к 2010 году, при этом 10% дизельного топлива будет поступать из топлива, произведенного из растительного масла. [18]

С 2005 по 2007 год цены на ряд видов растительного масла удвоились. Рост цен на растительное масло во многом обусловлен спросом на биотопливо. [19]

Большая часть цены на топливо на заправке обусловлена ​​топливным налогом . Если вы покупаете растительное масло в продуктовом магазине, оно не облагается такими высокими налогами. Поэтому иногда люди покупали растительное масло в магазине для своих автомобилей, потому что оно было дешевле. Они делали это, несмотря на то, что упаковка галлонами увеличивает стоимость, и его было незаконно использовать в автомобиле, поскольку за него не платился топливный налог. [20]

Поскольку растительное масло (даже в виде биодизеля) не способствует выбросам парниковых газов , правительства могут облагать его гораздо меньшим налогом, чем бензин, как они сделали с этанолом . [21] Это помогло бы им достичь целей Киотского протокола .

Производство в достаточном количестве

Африканская масличная пальма ( Elaeis guineensis)

Мировое производство семян растительного масла, по прогнозам, составит 418 миллионов тонн в 2008/09 году. После прессования получится 131 миллион тонн растительного масла. [22] Большая часть этого масла поступает из масличной пальмы , и производство пальмового масла растет на 5% в год. Приблизительно 7,5 фунтов/галлон США (900 г/л) это около 38 миллиардов галлонов США (144 миллиарда л). В настоящее время растительное масло в основном используется в пищевых продуктах и ​​некоторых промышленных целях, а небольшой процент используется в качестве топлива. Основное потребление топлива приходится на переработку в биодизельное топливо, около 3 миллиардов галлонов США (11 000 000 м 3 ) в 2009 году. [23]

В 2004 году США потребили 530 миллиардов литров (140 миллиардов галлонов США) бензина и 150 миллиардов литров (40 миллиардов галлонов США) дизельного топлива. [24] В биодизеле говорится, что масличная пальма производит 5940 литров на гектар (635 галлонов США/акр) пальмового масла каждый год. Для производства 180 миллиардов галлонов США (680 000 000 м 3 ) растительного масла каждый год потребуется 1 150 000 квадратных километров (440 000 квадратных миль) или квадрат земли со стороной 1 070 километров (660 миль).

«Постепенный отказ от нефти уже начался. В течение следующих 15–20 лет мы можем увидеть, как биотопливо будет обеспечивать 25 процентов мировых потребностей в энергии. Хотя этот шаг хорош для сокращения выбросов парниковых газов , растущие цены на нефть побудили большинство стран «стать зелеными» и перейти на более широкое использование биотоплива». — Александр Мюллер, помощник генерального директора по устойчивому развитию ФАО. [25]

Водорослевое культивирование потенциально может производить гораздо больше нефти с единицы площади. [26] Результаты пилотных проектов по водорослевому культивированию с использованием стерильного CO2 из дымовых труб электростанций выглядят многообещающими.

Генетические модификации соевых бобов уже используются. Генетические модификации и селекция могут увеличить урожайность растительного масла. С 1979 по 2005 год урожайность соевых бобов в бушелях на акр увеличилась более чем вдвое. [27] Компания разработала сорт Camelina Sativa , который дает на 20% больше масла, чем стандартный сорт. [28]

Воздействие на окружающую среду

На юге Мексики джунгли выжигают в сельскохозяйственных целях.

Существует опасение, что текущий растущий спрос на растительное масло приводит к вырубке лесов , а старые леса заменяются масличными пальмами . [29] Когда земля расчищается, ее часто сжигают, выделяя большие объемы парникового газа CO2 . Производство растительного масла должно было бы существенно увеличиться, чтобы заменить бензин и дизельное топливо. При нынешних технологиях такое увеличение производства имело бы существенное воздействие на окружающую среду . [30]

Дебаты о еде и топливе

В некоторых бедных странах рост цен на растительное масло вызывает проблемы. [31] [32] Есть те, кто говорит, что использование продовольственной культуры в качестве топлива создает конкуренцию между продуктами питания в бедных странах и топливом в богатых странах. Некоторые предлагают производить топливо только из непищевых растительных масел, таких как масло ятрофы . Другие утверждают, что проблема более фундаментальна. Закон спроса и предложения предсказывает, что если меньше фермеров производят продукты питания, цены на продукты питания вырастут. Это может занять некоторое время, так как фермеры могут потратить некоторое время на то, чтобы изменить то, что они выращивают, но рост спроса на биотопливо, вероятно, приведет к росту цен на многие виды продуктов питания. Некоторые отмечают, что есть бедные фермеры и бедные страны, которые зарабатывают больше денег из-за более высокой цены на растительное масло. [33]

С использованием несъедобных растительных масел, производимых такими деревьями, как Millettia Pinnata (ранее Pongamia Pinnata) или деревом Moringa oleifera , которые оба растут на пограничных или непахотных землях, спор о продовольствии и топливе становится менее однозначным. Помимо возможности выращивания на непахотных и/или маргинальных землях, эти деревья обладают большими преимуществами по сравнению с арахисом, соей, подсолнечником и т. д., поскольку они имеют большую продолжительность жизни (до 100 лет), очень низкие эксплуатационные расходы (поскольку интенсивное земледелие ограничивается первыми несколькими годами их продуктивной жизни) и могут обеспечивать товарные культуры для сельских районов, таких как сельская Индия. В случае Millettia Pinnata и некоторых других тот факт, что они являются азотфиксирующими бобовыми, является еще одним очень важным фактором, поскольку они не истощают почву. Среди других преимуществ этих деревьев то, что их корневая система проникает гораздо глубже и не конкурирует с растениями с неглубокой корневой системой, такими как трава (после того, как деревья достигают определенной зрелости). Это означает, что землю можно использовать для различных целей, например, как выпас скота. Еще одним преимуществом использования Millettia Pinnata для производства биодизеля является то, что она может выдерживать небольшое количество осадков (всего 250 мл в год), что намного ниже того, что требуется большинству продовольственных культур, тем самым еще больше снижая их потенциал для конкуренции. [34] [35] [36] [37]

Водоросли для производства растительного масла

Некоторые виды водорослей содержат до 50% растительного масла. Водоросли имеют очень высокие темпы роста по сравнению с растениями, обычно используемыми для производства растительного масла. Водоросли потенциально могут производить гораздо больше масла на единицу площади земли, чем современные методы ведения сельского хозяйства. [26] Производство растительного масла таким способом может привести к сокращению вырубки лесов и снижению конкуренции за земли для производства продуктов питания. Юсуф Чисти из Института технологий и инжиниринга в Университете Мэсси утверждает: «Как показано здесь, биодизель из микроводорослей технически осуществим. Это единственный возобновляемый биодизель, который потенциально может полностью вытеснить жидкое топливо, полученное из нефти. Экономика производства биодизеля из микроводорослей должна существенно улучшиться, чтобы сделать его конкурентоспособным с нефтедизелем, но необходимый уровень улучшения, по-видимому, достижим». [38]

Правительства, пытающиеся решить внешние издержки угольных электростанций, могут ввести налог на выбросы углерода или углеродный кредит , который обеспечивает дополнительную мотивацию для использования CO2 из дымовых труб. Поскольку выращивание водорослей требует больших объемов стерильного CO2 , дымовые трубы могут использоваться для выращивания водорослей . Несколько коммерческих пилотных установок находятся в стадии строительства. [39] [40] [41]

В этой области ведутся значительные исследования и разработки, но по состоянию на 2007 год не существует коммерческого растительного масла, производимого из водорослей и используемого в качестве биотоплива. ExxonMobil инвестирует 600 миллионов долларов и оценивает, что им потребуется от 5 до 10 лет для значительного производства, но они могли бы инвестировать миллиарды в окончательную разработку и коммерциализацию. [42] Если и когда проблемы коммерциализации будут преодолены, производство растительного масла может очень быстро расшириться. В 2012 году президент США Барак Обама поддержал идею получения масла из водорослей. [43]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "Добро пожаловать на доску по проверке сои Небраски". Архивировано из оригинала 17 февраля 2007 г. Получено 7 марта 2007 г.
  2. ^ "Обычное растительное масло как дизельное топливо: Путешествие в вечность". journeytoforever.org . Получено 14.08.2022 .
  3. ^ "Chemical1-6_1". Архивировано из оригинала 22 октября 2007 г. Получено 26 октября 2007 г.
  4. ^ "Растительное масло как транспортное топливо" . Получено 28 декабря 2014 г.
  5. ^ "Обычное растительное масло в качестве дизельного топлива". Journeytoforever.org . Получено 28 декабря 2014 г. .
  6. ^ "Использование растительного масла в качестве дизельного топлива - база данных". Vegetableoildiesel.co.uk . Получено 28 декабря 2014 г.
  7. ^ "Pflanzenl Motor Umrstung Rapsl Motor Elsbett Motor - Elsbett AG". Elsbett.com. 1 января 2011 г. Архивировано из оригинала 7 августа 2008 г. Получено 28 декабря 2014 г.
  8. ^ Штотц, Катрин; Реммеле, Эдгар (200). «Все виды установок по переработке растительного масла - Huatai Oil Machinery». Landtechnik . 60 (1): 16–1 . Получено 19 августа 2024 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
  9. ^ BioAge Media. «Конгресс по экологичным автомобилям: ConocoPhillips начинает производство возобновляемого дизельного топлива на НПЗ Whitegate». Greencarcongress.com . Получено 28 декабря 2014 г.
  10. ^ "Техасская электростанция работает на биодизеле". CNET . CBS Interactive . Получено 28 декабря 2014 г. .
  11. ^ "Tesco Pure Vegetable Oil 1 литр: 1,25 фунта стерлингов". Tesco.com. 28 декабря 2014 г. Получено 28 декабря 2014 г.
  12. ^ "Цена топлива". Petrolprices.com . Получено 28 декабря 2014 г. .
  13. ^ "Используйте растительное масло, если у вас дизельный автомобиль - Форумы MoneySavingExpert.com". Форумы MoneySavingExpert.com . Получено 28 декабря 2014 г.
  14. ^ "Bulk Vegetable Oil". Dieselearth.com . Получено 28 декабря 2014 г. .
  15. ^ "07 марта 2012 г. - Переработанное растительное масло наводняет местный рынок - Новости - Особенности - FACTIVA - SHOWCASE - My Sinchew". Mysinchew.com . Получено 28 декабря 2014 г.
  16. ^ «Биодизель поднимет цену на растительное масло». CNET . CBS Interactive . Получено 28 декабря 2014 г. .
  17. ^ "ADM Biodiesel: Hamburg, Leer, Mainz, Rotterdam". Biodiesel.de. Архивировано из оригинала 19 января 2016 года . Получено 28 декабря 2014 года .
  18. ^ [1] [ мертвая ссылка ]
  19. ^ "СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО - Новости сельского хозяйства - Сельскохозяйственное оборудование - Сельскохозяйственная техника - Развитие фермы - Ирландский фермерский журнал". Farmersjournal.ie . Получено 28 декабря 2014 г.
  20. ^ Джим Уайт. "Алистер Макконначи Суверенитет. Статья о том, как заправлять ДИЗЕЛЬНЫЙ АВТОМОБИЛЬ РАСТИТЕЛЬНЫМ МАСЛОМ". Sovereignty.org.uk . Получено 28 декабря 2014 г.
  21. ^ "HR 196, Закон о содействии независимости в области возобновляемых видов топлива и энергетики 2007 года - Washington Watch". Washingtonwatch.com. Архивировано из оригинала 28 декабря 2014 года . Получено 28 декабря 2014 года .
  22. ^ "abare.gov.au - Australian commodities – September quarter . volume 15 . number 3 2008". Архивировано из оригинала 30 апреля 2009 . Получено 26 августа 2009 .
  23. ^ "Рисунок 7" (GIF) . Federalreserve.gov . Получено 28 декабря 2014 г. .
  24. ^ "Биотопливо для транспорта". Министерство энергетики США, Управление науки. Геномика: GTL. Системная биология для энергетики и окружающей среды . 29 августа 2006 г.
  25. ^ "АФРИКА: Еда, чтобы есть или чтобы водить машину?". Управление ООН по координации гуманитарных вопросов - Интегрированные региональные информационные сети (IRIN). 2007-10-23 . Получено 2008-11-22 .
  26. ^ ab "Взгляд назад на программу Министерства энергетики США по водным видам: биодизель из водорослей; отчет о закрытии" (PDF) . Eere.energy.gov. Архивировано из оригинала (PDF) 30 апреля 2011 г. Получено 28 декабря 2014 г.
  27. ^ "ERS/USDA Briefing Room - Соевые бобы и масличные культуры: перспективы рынка". Архивировано из оригинала 4 ноября 2007 г. Получено 25 ноября 2007 г.
  28. ^ Гонсалес, Анхель (21.11.2007). «Прокладывая путь к лучшему биотопливу». The Seattle Times .
  29. ^ "Почему масличная пальма заменяет тропические леса". Mongabay . Получено 28 декабря 2014 г.
  30. ^ "biofuelwatch". Biofuelwatch.org.uk . Получено 28 декабря 2014 г. .
  31. ^ "Спрос на биотопливо делает жареную еду дорогой в Индонезии". ABC News . Получено 28 декабря 2014 г.
  32. ^ Брэдшер, Кит (22.01.2008). «Другой нефтяной шок: цены на растительное масло взлетают». International Herald Tribune . Архивировано из оригинала 22.01.2008 . Получено 13.10.2018 .
  33. ^ "The Economist – Конец дешевой еды". Economist.com . Получено 2007-12-06 .
  34. ^ "Millettia Pinnata Sustainable Biofuel Crop Of The Future - Millettia Plantations". Millettiaplantations.com. Архивировано из оригинала 27 декабря 2014 года . Получено 28 декабря 2014 года .
  35. ^ "Понгамия пинната". Hort.purdue.edu . Проверено 28 декабря 2014 г.
  36. ^ "Pongamia pinnata - азотфиксирующее дерево для масличных культур". NFT Highlights, публикация Forest, Farm, and Community Tree Network (FACT Net) . 2007. Архивировано из оригинала 2010-12-09 . Получено 2018-10-11 .
  37. ^ "BioEnergy Plantations Australia - Home". 2010. Архивировано из оригинала 2011-03-05 . Получено 2018-10-11 .
  38. ^ Chisti, Yusuf (2007). "Биодизель из микроводорослей" (PDF) . Biotechnology Advances . 25 (3): 294–306. doi :10.1016/j.biotechadv.2007.02.001. PMID  17350212. Архивировано из оригинала (PDF) 7 октября 2009 г.
  39. ^ Маккенна, Фил (7 октября 2006 г.). «От дымовой трубы до бензобака». New Scientist . 192 (2572). Reed Business Information: 28–29. doi :10.1016/S0262-4079(06)60667-2. 1233.
  40. ^ "Водоросли: 'Высшее качество возобновляемой энергии' - CNN.com". CNN . 2008-04-01 . Получено 2010-05-27 .
  41. ^ ABC News. «Водоросли могут решить мировой топливный кризис». ABC News . Получено 28 декабря 2014 г.
  42. ^ "Биотопливо 'Green goo' получает поддержку - CNN.com". CNN . 2009-08-24 . Получено 2010-05-27 .
  43. ^ "Президент Обама одобряет водоросли". Vimeo . Получено 28 декабря 2014 г.
  • Правда о биотопливе в Америке
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Vegetable_oils_as_alternative_energy&oldid=1241094794"