Biobutanol je alkohol obsahujúci štyri atómy uhlíka pochádzajúci z fermentácie biomasy. Ak sa vyrába z ropných surovín, zvyčajne sa nazýva butanol. Biobutanol patrí do tej istej rodiny ako iné bežne známe alkoholy, a to metanol s jedným uhlíkom a známym dvojsýtnym alkoholom. etanol. Dôležitosť počtu atómov uhlíka v akejkoľvek danej molekule alkoholu priamo súvisí s energetickým obsahom tejto konkrétnej molekuly. Čím viac uhlíkových atómov je prítomných, najmä v dlhých väzobných reťazcoch uhlík-uhlík, tým je energia alkoholu hustejšia.
Prielom v metódach spracovania biobutanolu, menovite objav a vývoj geneticky modifikovaných mikroorganizmov, pripravil pôdu pre biobutanol na prekonanie etanolu ako obnoviteľného paliva. Biobutanol, ktorý sa považuje za použiteľný iba ako priemyselné rozpúšťadlo a chemická surovina, vykazuje ako motor veľmi veľkú nádej palivo vďaka svojej priaznivej hustote energie vracia lepšiu spotrebu paliva a je považovaná za vynikajúce motorové palivo (v porovnaní s etanolom).
Výroba biobutanolu
Biobutanol pochádza hlavne z fermentácie cukrov v organických surovinách (biomasa). Historicky bol biobutanol až do polovice 50. rokov fermentovaný z jednoduchých cukrov v procese, ktorý okrem butanolovej zložky produkoval acetón a etanol. Tento proces je známy ako ABE (acetón-butanol-etanol) a používa neofistikované (a nie zvlášť výdatné) mikróby, ako sú napr. Clostridium acetobutylicum. Problémom tohto typu mikróbov je to, že je otrávený samotným butanolom, ktorý vytvára, keď koncentrácia alkoholu stúpne nad približne 2 percentá. Tento problém so spracovaním je spôsobený inherentnou slabinou generických mikróbov a je lacný a bohatý (v tom čase) ropa umožnila jednoduchšiu a lacnejšiu rafináciu destiláciou z ropy butanol.
Môj, ako sa časy menia. V posledných rokoch sa ceny ropy stále zvyšovali a zásoby na celom svete stúpali prísnejšie a prísnejšie vedci preskúmali fermentáciu cukrov na výrobu Biobutanol. Vedci dosiahli veľké pokroky pri vytváraní „značkových mikróbov“, ktoré tolerujú vyššiu koncentráciu butanolu bez toho, aby boli zabité.
Schopnosť odolávať tvrdým alkoholovým prostrediam s vysokou koncentráciou a vynikajúci metabolizmus týchto geneticky vylepšených baktérií obohatil ich vytrvalosťou potrebnou na odbúravanie tuhých celulózových vlákien surovín z biomasy, ako sú buničiny a proso. Dvere boli otvorené a realita nákladovej konkurencieschopnosti, ak nie lacnejšej, motorovej nafty z obnoviteľných zdrojov je na nás.
výhody
Takže všetka táto vymyslená chémia a intenzívny výskum napriek tomu má biobutanol v porovnaní so súčasnosťou ľahšie vyrobiteľným etanolom mnoho výhod.
- Biobutanol má vyšší energetický obsah ako etanol, takže dochádza k oveľa menšej strate spotreby paliva. S energetickým obsahom približne 105 000 BTU / galón (v porovnaní s približne 84 000 BTU / galón v etanole) je biobutanol oveľa bližší energetickému obsahu benzínu (114 000 BTU / galón).
- Biobutanol sa môže ľahko miešať s konvenčným benzínom vo vyšších koncentráciách ako etanol na použitie v nemodifikovaných motoroch. Pokusy ukázali, že biobutanol môže bežať v nemodifikovanom konvenčnom motore so 100 percentami, ale do dnešného dňa žiadny výrobca nezaručuje použitie zmesí vyšších ako 15 percent.
- Pretože je menej náchylný na oddelenie v prítomnosti vody (ako etanolu) sa môže distribuovať prostredníctvom konvenčnej infraštruktúry (potrubia, miešacie zariadenia a skladovacie nádrže). Samostatná distribučná sieť nie je potrebná.
- Je menej leptavý ako etanol. Biobutanol je nielen energeticky hustejšie palivo s vyššou kvalitou, ale je menej výbušné ako etanol.
- Výsledky testov EPA ukazujú, že biobutanol znižuje emisie, menovite uhľovodíky, oxid uhoľnatý (CO) a oxidy dusíka (NOx). Presné hodnoty závisia od stavu vyladenia motora.
Ale to nie je všetko. Biobutanol ako motorové palivo - so svojou dlhou reťazcovou štruktúrou a prevahou atómov vodíka - by sa mohol použiť ako odrazový mostík pri uvádzaní vozidiel s vodíkovými palivovými článkami do hlavného prúdu. Jednou z najväčších výziev, ktorým čelí vývoj vozidiel s vodíkovými palivovými článkami, je uskladňovanie vodíka na palube pre udržateľný dosah a nedostatok vodíkovej infraštruktúry na doplňovanie paliva. Vysoký obsah vodíka v butanole by z neho robil ideálne palivo pre palubné reformovanie. Namiesto spaľovania butanolu by reformátor extrahoval vodík na pohon palivového článku.
nevýhody
Pre jedného to nie je bežné druh paliva mať toľko zjavných výhod bez najmenej jednej žiariacej nevýhody; Zdá sa však, že s argumentom biobutanol verzus etanol to tak nie je.
Jedinou skutočnou nevýhodou je v súčasnosti oveľa viac zariadení na rafináciu etanolu ako rafinérie biobutanolu. A zatiaľ čo zariadenia na rafináciu etanolu ďaleko prevyšujú počet zariadení na výrobu biobutanolu, je možné dovybaviť zariadenia na výrobu etanolu na biobutanol. A keďže vylepšenia pokračujú v geneticky modifikovaných mikroorganizmoch, realizovateľnosť premeny rastlín sa zvyšuje a zvyšuje.
Je zrejmé, že biobutanol je tou najlepšou voľbou etanol ako benzín aditívna a prípadne aj výmena benzínu. Približne za posledných 30 rokov mal etanol najväčšiu technologickú a politickú podporu a nasadil trh s motorovými palivami z obnoviteľných alkoholov. Biobutanol je teraz pripravený vyzdvihnúť plášť.