كيف يمكن استخدام Biobutanol كوقود للسيارات

Biobutanol هو كحول رباعي الكربون مشتق من تخمر الكتلة الحيوية. عندما يتم إنتاجه من المواد الخام القائمة على البترول ، فإنه يطلق عليه عادة البوتانول. Biobutanol ينتمي إلى نفس العائلة مثل الكحوليات المعروفة الأخرى ، وهي الميثانول أحادي الكربون ، والكحول ثنائي الكربون الأكثر شهرة الإيثانول. ترتبط أهمية عدد ذرات الكربون في أي جزيء معين من الكحول ارتباطًا مباشرًا بمحتوى الطاقة لهذا الجزيء المحدد. كلما زاد عدد ذرات الكربون ، خاصة في سلاسل الروابط الطويلة بين الكربون والكربون ، كلما كان الكحول أكثر كثافة.

إن الاختراقات في طرق معالجة البيوتانول ، وبالتحديد اكتشاف الكائنات الحية الدقيقة المعدلة وراثيًا ، قد مهدت الطريق أمام البيوتانول لتجاوز الإيثانول كوقود متجدد. مرة واحدة تعتبر قابلة للاستخدام فقط كمذيب صناعي والمواد الخام الكيميائية ، يظهر biobutanol واعدة كبيرة كمحرك وقود نظرًا لكثافة الطاقة المواتية له ، فإنه يعيد الاقتصاد في استهلاك الوقود بشكل أفضل ويعتبر وقود محرك متفوق (عند مقارنته بالإيثانول).

مشتق البيوبوتانول بشكل رئيسي من تخمير السكريات في المواد الخام العضوية (الكتلة الحيوية). تاريخيا ، حتى حوالي منتصف الخمسينات ، تم تخمير البيوتانول من السكريات البسيطة في عملية أنتجت الأسيتون والإيثانول ، بالإضافة إلى مكون البيوتانول. تُعرف هذه العملية باسم ABE (أسيتون بوتانول إيثانول) وقد استخدمت ميكروبات غير معقدة (وليست قلبية بشكل خاص) مثل

بلدي ، كيف تتغير الأوقات. في السنوات الأخيرة ، مع ارتفاع أسعار النفط بشكل مطرد ، وتزايد الإمدادات العالمية أكثر إحكاما وضيقا ، قام العلماء بإعادة النظر في تخمير السكريات لتصنيع البيوتانول. لقد قام الباحثون بخطوات كبيرة في إنشاء "ميكروبات مصممة" يمكنها تحمل تركيزات أعلى من البيوتانول دون التعرض للقتل.

القدرة على تحمل بيئات الكحول عالية التركيز القاسية ، بالإضافة إلى التمثيل الغذائي المتفوق لهذه البكتيريا المحسنة وراثيًا وقد عززها بالقدرة على التحمل اللازمة لتحليل الألياف السليلوزية الصعبة من المواد الأولية للكتلة الحيوية مثل الأخشاب اللبية و المفاتيح الكهربائية. لقد تم فتح الباب وظلت حقيقة وقود وقود كحولي متجدد منافس للتكلفة ، إن لم يكن أرخص.

لذا ، على الرغم من كل هذه الكيمياء الرائعة والبحوث المكثفة ، فإن البيوتوبانول له العديد من المزايا على الإيثانول الأسهل في الإنتاج.

• يحتوي Biobutanol على محتوى طاقة أعلى من الإيثانول ، لذلك هناك خسارة أقل بكثير في الاقتصاد في استهلاك الوقود. مع محتوى طاقة يبلغ حوالي 105000 وحدة حرارية بريطانية / جالون (مقابل ما يقرب من 84000 وحدة حرارية بريطانية لكل جالون تقريبًا) ، فإن البيوتوبانول أقرب كثيرًا إلى محتوى الطاقة من البنزين (114000 وحدة حرارية بريطانية / جالون).
• يمكن مزج البيوبوتانول بسهولة مع البنزين التقليدي بتركيزات أعلى من الإيثانول للاستخدام في المحركات غير المعدلة. أظهرت التجارب أنه يمكن تشغيل البيوتانول في محرك تقليدي غير معدل بنسبة 100 في المائة ، ولكن حتى الآن ، لن يضمن أي مصنع استخدام الخلطات التي تزيد عن 15 في المائة.
• لأنه أقل عرضة للانفصال في وجود الماء (من الإيثانول) ، يمكن توزيعه عبر البنية التحتية التقليدية (خطوط الأنابيب ، ومرافق المزج وخزانات التخزين). ليست هناك حاجة لشبكة توزيع منفصلة.
• وهو أقل تآكلاً من الإيثانول. لا يعد البيوتانول وقودًا كثيفًا من الطاقة بدرجة أعلى فحسب ، ولكنه أيضًا أقل تفجيرًا من الإيثانول.
• تظهر نتائج اختبار وكالة حماية البيئة أن البيوتانول يقلل من الانبعاثات ، وهي الهيدروكربونات وأول أكسيد الكربون (CO) وأكاسيد النيتروجين (NOx). تعتمد القيم الدقيقة على حالة محرك اللحن.

لكن هذا ليس كل شيء. يمكن استخدام البيوتانول كوقود للسيارات - ببنيته الطويلة وسلسلة ذرات الهيدروجين - كنقطة انطلاق في جلب مركبات خلايا وقود الهيدروجين إلى التيار الرئيسي. أحد أكبر التحديات التي تواجه تطوير مركبات خلايا وقود الهيدروجين هو تخزين الهيدروجين الموجود على متنه من أجل نطاق مستدام ونقص البنية التحتية الهيدروجينية للتزود بالوقود. إن محتوى الهيدروجين العالي من البيوتانول سيجعله وقودًا مثاليًا للإصلاح على متن الطائرة. بدلاً من حرق البيوتانول ، يقوم المصلح باستخراج الهيدروجين لتشغيل خلية الوقود.

ليس من الشائع لأحد نوع الوقود الحصول على العديد من المزايا الواضحة دون وجود عيب متوهج واحد على الأقل ؛ ومع ذلك ، مع حجة البيوتانول مقابل الإيثانول ، لا يبدو أن هذا هو الحال.

حاليا ، العيب الحقيقي الوحيد هو وجود العديد من مرافق تكرير الإيثانول أكثر من مصافي البيوتانول. وعلى الرغم من أن مرافق تكرير الإيثانول تفوق بكثير تلك الخاصة بالبيوتانول الحيوي ، فإن إمكانية إعادة تجهيز مصانع الإيثانول إلى البيوتانول أمر ممكن. ومع استمرار التحسينات مع الكائنات الدقيقة المعدلة وراثيًا ، تصبح جدوى تحويل النباتات أكبر وأكبر.

من الواضح أن البيوتانول هو الخيار الأفضل الإيثانول ك بنزين المضافات وربما استبدال البنزين في نهاية المطاف. على مدار الثلاثين عامًا الماضية أو ما يقرب من ذلك ، حصل الإيثانول على معظم الدعم التكنولوجي والسياسي وبذر سوق وقود المحركات الكحولية المتجددة. يستعد Biobutanol الآن لالتقاط الوشاح.