Одна из стратегий, которую изучают исследователи для снижения выбросов, – это производство возобновляемого топлива, такого как возобновляемое реактивное топливо, с уже существующим производством биотоплива, такого как этанол – топливо, которое является недорогим, экологически чистым и широко доступным. Но для того, чтобы эта стратегия сработала, этанол необходимо сначала превратить в углеводородное топливо, что может увеличить общие затраты.
Опубликованное сегодня новаторское исследование раскрывает новый интегрированный и экономичный способ преобразования этанола в топливные смеси Vertimass, который может снизить выбросы парниковых газов на 40–96 процентов. Это открытие знаменует собой значительный прогресс в разработке сменных или взаимозаменяемых видов биотоплива и может способствовать исследованиям, направленным на его использование в авиации, судоходстве, дальнемагистральных грузовых автомобилях и других видах большегрузных перевозок.
Междисциплинарная команда, стоящая за открытием, представляет широкий спектр академических и отраслевых институтов и включает исследователей из США.S. Аргоннская национальная лаборатория Министерства энергетики (DOE), а также Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии Министерства энергетики и Окриджская национальная лаборатория.
Исследователи, стоящие за исследованием, разработали свой новый подход к преобразованию этанола с использованием последних достижений в области катализа и разработки процессов. В отличие от традиционных методов, требующих трех этапов, новые достижения позволяют исследователям создавать процесс преобразования, объединяющий все три этапа, что позволяет снизить стоимость преобразования и снизить воздействие на окружающую среду.
Чтобы понять полномасштабное воздействие их одноэтапного процесса преобразования, называемого консолидированной дегидратацией и олигомеризацией спирта или CADO, исследователи оценили воздействие своей системы на окружающую среду с помощью процесса, называемого анализом жизненного цикла.
Исследователи также оценили технические и экономические последствия своего подхода.
Чтобы заняться этим процессом, команда обратилась к исследовательской группе в Аргонне, которая работает над моделью «Парниковые газы, регулируемые выбросы и использование энергии на транспорте» (GREET), мощным аналитическим инструментом, который моделирует использование энергии и экологические показатели различных транспортных средств и топлива. системы. Платформа GREET, которую используют почти 40000 человек по всему миру, может анализировать несколько транспортных средств и / или топливных систем, от момента добычи или добычи сырья до момента его утилизации или выброса, для расчета уровней использования энергии и выбросов на всем протяжении.
«GREET – один из немногих инструментов, который может предоставить полную картину воздействия на энергию и окружающую среду всего транспортного средства и топливной системы», – сказал Майкл Ван, руководитель группы GREET в Аргонне и один из соавторов. авторы исследования.
Исследователи из Аргонны использовали GREET для расчета выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла, производимых углеводородным топливом, изготовленным из различного сырья, и методами преобразования. Некоторыми из проанализированных сырьевых материалов, также известных как сырье, были кукуруза и сахарный тростник, которые являются сырьем первого поколения, а также солома сахарного тростника и кукурузная солома, которые являются непищевой биомассой, или сырье второго поколения.
«Различия в сырье, используемом для производства этанола, и путях его преобразования, приводят к разным уровням выбросов парниковых газов», – сказал аналитик энергетических систем Аргонн Пахола Татиана Бенавидес, еще один соавтор.
Анализ Ванга и Бенавидеса показал, что углеводородные смеси, полученные с использованием процесса конверсии CADO, снижают выбросы парниковых газов от 40% до 96% в зависимости от исходного сырья и пути конверсии.
Выбросы парниковых газов снизились на 40% с кукурузным зерном, на 70% с соком сахарного тростника и на 70-96% с целлюлозной биомассой, такой как солома сахарного тростника и кукурузная солома.
«Чтобы двигаться к более устойчивому развитию, нам понадобятся виды топлива, которые могут генерировать меньше выбросов и которые являются экономически целесообразными», – сказал Бенавидес. "Эта работа является прекрасным индикатором того, что построение такого будущего возможно."