Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Производство энергии из биотоплива, 2019 г.
Биогазовый автобус
Автобус, работающий на биогазе

Биотопливо - это топливо , которое производится с помощью современных процессов из биомассы , а не очень медленными геологическими процессами, участвующими в образовании ископаемого топлива , такого как нефть. Поскольку биомасса технически может использоваться непосредственно в качестве топлива (например, дрова), некоторые люди используют термины биомасса и биотопливо как синонимы. Однако чаще всего слово «биомасса» просто обозначает биологическое сырье, из которого производится топливо, или некоторую форму термически / химически измененного твердого конечного продукта, такого как торрефицированные гранулы или брикеты .

Слово «биотопливо» обычно используется для обозначения жидкого или газообразного топлива, используемого для транспортировки. Управление энергетической информации США (EIA) следует этой практике присвоения имен. [1] Биотопливо, которое можно использовать в качестве источника питания, функционально эквивалентно нефтяному топливу и полностью совместимо с существующей нефтяной инфраструктурой. [2] Они не требуют модификации двигателя транспортного средства. [3]

Биотопливо можно производить из растений (т.е. энергетических культур ) или из сельскохозяйственных, коммерческих, бытовых и / или промышленных отходов (если отходы имеют биологическое происхождение). [4] Биотопливо обычно связано с современной фиксацией углерода , такой как тот, который происходит в растениях или микроводорослях в процессе фотосинтеза . Парниковый потенциал смягчения газа биотоплива значительно варьируется, от уровней выбросов , сопоставимых с ископаемым топливом в некоторых сценариях до отрицательных выбросов в других странах . МГЭИК (Межправительственная группа экспертов по изменению климата) определяет биоэнергетику как возобновляемый вид энергии. [5]

Два наиболее распространенных типа биотоплива - это биоэтанол и биодизель.

В 2019 году мировое производство биотоплива достигло 161 миллиарда литров (43 миллиарда галлонов США), что на 6% больше, чем в 2018 году [6], а биотопливо обеспечивает 3% мирового топлива для автомобильного транспорта. Международное энергетическое агентство хочет биотоплива для удовлетворения более четверти мирового спроса на транспортные топлива к 2050 году, для того , чтобы уменьшить зависимость от нефти. [6] Однако производство и потребление биотоплива отстает от сценария устойчивого развития МЭА. С 2020 по 2030 год мировое производство биотоплива должно увеличиваться на 10% ежегодно, чтобы достичь цели МЭА. В следующие 5 лет ожидается рост только 3% ежегодно. [6]

Часть серии по
Возобновляемая энергия
  • Биотопливо
  • Биомасса
  • Биогаз
  • Геотермальный
  • Гидроэнергетика
  • Солнечная энергия
  • Приливная сила
  • Мощность волны
  • Ветровая энергия
  • Темы по странам
  • Маркетинговые и политические тенденции
  • v
  • т
  • е

Поколения [ править ]

Типы и производство биотоплива  [7]

Биотопливо первого поколения [ править ]

Биотопливо первого поколения - это топливо, получаемое из пищевых культур, выращиваемых на пахотных землях. Содержащиеся в растении сахар, крахмал или масло превращаются в биодизельное топливо или этанол с использованием переэтерификации или дрожжевой ферментации. [8]

Биотопливо второго поколения [ править ]

Основная статья: Биотопливо второго поколения

Биотопливо второго поколения - это топливо, изготовленное из лигноцеллюлозной или древесной биомассы или сельскохозяйственных остатков / отходов. Сырье, используемое для производства топлива, либо растет на пахотных землях, но является побочным продуктом основной культуры, либо выращивается на маргинальных землях. [9] Сырье второго поколения включает солому, жмых, многолетние травы, ятрофу, отработанное растительное масло, твердые бытовые отходы и так далее. [10]

Биотопливо третьего поколения [ править ]

Производство биотоплива из микроводорослей
Микроводоросли культивируются различными методами, например фотоавтотрофными, гетеротрофными, фотогетеротрофными и миксотрофными, а затем собираются методом наполнения, при котором микроводоросли отделяются от суспензии посредством флотации, флокуляции или гравитационного осаждения. Загустение - это второй этап, используемый для концентрирования водорослевой суспензии после процесса наполнения. [7]
Основные статьи: Альгакультура и топливо из водорослей

Водоросли могут выращиваться в прудах или резервуарах на суше или в море. [11] [12] Водорослевое топливо имеет высокий выход, [13] его можно выращивать с минимальным воздействием на ресурсы пресной воды , [14] [15] можно производить с использованием соленой воды и сточных вод , иметь высокую температуру воспламенения , [16] и являются биоразлагаемыми и относительно безвредными для окружающей среды в случае разлива. [17] [18] Производство требует большого количества энергии и удобрений, произведенное топливо разлагается быстрее, чем другие виды биотоплива, и оно плохо течет при низких температурах. [11]К 2017 году из-за экономических соображений большая часть усилий по производству топлива из водорослей была прекращена или перенесена на другие применения. [19]

Биотопливо четвертого поколения [ править ]

Этот класс биотоплива включает электротопливо и солнечное топливо . Электротопливо производится путем хранения электрической энергии в химических связях жидкостей и газов. Основными целями являются бутанол , биодизель и водород , но сюда входят и другие спирты и углеродсодержащие газы, такие как метан и бутан . Солнечное топливо - это синтетическое химическое топливо, получаемое из солнечной энергии. Свет преобразуется в химическую энергию , обычно за счет восстановления протонов до водорода или углекислого газа доорганические соединения .

Типы [ править ]

Следующие виды топлива могут быть произведены с использованием технологий производства биотоплива первого, второго, третьего или четвертого поколения. Большинство из них может быть произведено с использованием двух или трех различных процедур производства биотоплива. [20]

Газообразное биотопливо [ править ]

Биогаз и биометан [ править ]

Биогаз
Основная статья: Биогаз

Биогаз метан , полученный способом по анаэробному сбраживанию из органического материала путем анаэробов . [21] Его можно производить либо из биоразлагаемых отходов, либо путем использования энергетических культур, подаваемых в анаэробные варочные котлы, для увеличения выхода газа. Твердый побочный продукт, дигестат , можно использовать в качестве биотоплива или удобрения. Когда CO
2и другие примеси удаляются из биогаза, он называется биометаном .

Биогаз может быть получен из систем механической биологической очистки отходов. Свалочный газ , менее чистая форма биогаза, производится на свалках в результате естественного анаэробного сбраживания. Если он попадает в атмосферу, он действует как парниковый газ .

Фермеры могут производить биогаз из навоза крупного рогатого скота с помощью анаэробных варочных котлов. [22]

Syngas [ править ]

Основная статья: Газификация

Синтез-газ , смесь монооксида углерода , водорода и других углеводородов, производится путем частичного сжигания биомассы, то есть сжигания с количеством кислорода , недостаточным для полного преобразования биомассы в диоксид углерода и воду. [23] Перед частичным сжиганием биомасса сушится и иногда подвергается пиролизу . Полученная газовая смесь, синтез-газ, более эффективна, чем прямое сжигание исходного биотоплива; извлекается больше энергии, содержащейся в топливе.

Синтез-газ можно сжигать непосредственно в двигателях внутреннего сгорания, турбинах или высокотемпературных топливных элементах. [24] газовый генератор древесины , реактор газификации древесины топлива, может быть соединен с двигателем внутреннего сгорания.

Синтез-газ можно использовать для производства метанола , ДМЭ и водорода или преобразовать с помощью процесса Фишера-Тропша для получения заменителя дизельного топлива или смеси спиртов, которые могут быть добавлены в бензин. Газификация обычно происходит при температурах выше 700 ° C.

При совместном производстве биоугля желательна газификация при более низкой температуре , но в результате синтез-газ будет загрязнен смолой .

Жидкое биотопливо [ править ]

Этанол [ править ]

Основная статья: этанол топливо
Чистый этанол слева (A), бензин справа (G) на заправочной станции в Бразилии

Биологически производимые спирты , чаще всего этанол , реже пропанол и бутанол , производятся под действием микроорганизмов и ферментов путем ферментации сахаров или крахмалов (проще всего) или целлюлозы (что сложнее). Биобутанол (также называемый Биобензин) часто утверждается, обеспечивает прямую замену бензина , так как он может быть использован непосредственно в бензиновом двигателе.

Этанол является наиболее распространенным биотопливом во всем мире, особенно в Бразилии . Спиртовое топливо производится путем ферментации сахаров, полученных из пшеницы , кукурузы , сахарной свеклы , сахарного тростника , патоки и любого сахара или крахмала, из которого можно производить алкогольные напитки, такие как виски (например, картофельные и фруктовые отходы и т. Д.). Используемые методы производства этанола - ферментное переваривание (для высвобождения сахаров из хранящихся крахмалов), ферментация сахаров, дистилляция.и сушка. Процесс дистилляции требует значительных затрат энергии для получения тепла (иногда неприемлемое ископаемое топливо природного газа , но целлюлозная биомасса, такая как жмых , отходы, оставшиеся после прессования сахарного тростника для получения его сока, являются наиболее распространенным топливом в Бразилии, тогда как пеллеты, древесная щепа а также отходящее тепло более распространено в Европе). Завод по производству этанола из отработанного пара [25] - где отработанное тепло заводов также используется в сети централизованного теплоснабжения.

Этанол можно использовать в бензиновых двигателях вместо бензина; его можно смешивать с бензином до любого процента. Большинство существующих автомобильных бензиновых двигателей могут работать на смесях биоэтанола с содержанием бензина и бензина до 15%. Этанол имеет меньшую плотность энергии, чем бензин; это означает, что для выполнения того же объема работы требуется больше топлива (объема и массы). Преимущество этанола ( CH
3CH
2OH ) заключается в том, что он имеет более высокое октановое число, чем бензин без этанола, доступный на придорожных заправочных станциях, что позволяет увеличить степень сжатия двигателя для повышения теплового КПД . В высокогорных районах (разреженный воздух) некоторые штаты предписывают использовать смесь бензина и этанола в качестве зимнего окислителя для уменьшения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Этанол также используется в качестве топлива для каминов на биоэтаноле . Поскольку для них не требуется дымоход и они не имеют дымохода, пожары на биоэтаноле [26] чрезвычайно полезны [ необходима цитата ] для недавно построенных домов и квартир без дымохода. Недостатком этих каминов является то, что их тепловая мощность немного меньше, чем у электрических или газовых каминов, поэтому необходимо принимать меры, чтобы избежать отравления угарным газом.

Преобразование кукурузы в этанол и другие продукты питания привело к развитию целлюлозного этанола . Согласно совместной программе исследований, проведенных Министерством энергетики США [27], коэффициенты ископаемой энергии ( FER ) для целлюлозного этанола, кукурузного этанола и бензина составляют 10,3, 1,36 и 0,81 соответственно. [28] [29] [30] [ требуется разъяснение ]

Этанол имеет примерно на треть меньшее энергосодержание на единицу объема по сравнению с бензином. Частично этому противодействует более высокая эффективность при использовании этанола (в ходе долгосрочных испытаний, протяженностью более 2,1 миллиона км, проект BEST показал, что автомобили FFV на 1-26% более энергоэффективны, чем автомобили с бензиновым двигателем, но объемное потребление увеличивается на примерно 30%, поэтому требуется больше остановок подачи топлива).

Другие биоспирты [ править ]

В настоящее время метанол производится из природного газа , невозобновляемого ископаемого топлива. В будущем предполагается производить его из биомассы в виде биометанола . Это технически осуществимо, но производство в настоящее время откладывается из-за опасений, что экономическая жизнеспособность еще не решена. [31] метанол экономикой является альтернативой к водородной экономике , следует отличать от современной водородной продукции из природного газа.

Бутанол ( C
4ЧАС
9OH ) образуется в результате ферментации ABE (ацетон, бутанол, этанол), и экспериментальные модификации процесса показывают потенциально высокий чистый выигрыш энергии с бутанолом в качестве единственного жидкого продукта. Бутанол будет производить больше энергии, чем этанол, из-за более низкого содержания кислорода [32] и, как утверждается, может сжигаться «прямо» в существующих бензиновых двигателях (без модификации двигателя или автомобиля) [33], он менее коррозионный и менее растворим в воде. чем этанол, и может распространяться через существующую инфраструктуру. DuPont и BP работают вместе, чтобы помочь в разработке бутанола. [ необходима цитата ] Escherichia coliштаммы также были успешно сконструированы для производства бутанола путем изменения метаболизма аминокислот . [34] Одним из недостатков производства бутанола в E. coli остается высокая стоимость питательных сред, однако недавние исследования показали, что E. coli может производить бутанол с минимальными пищевыми добавками. [35]

Биодизель [ править ]

Биотопливные насосы DCA 07 2010 9834
Основная статья: Биодизель
Дополнительная информация: Биодизель по всему миру

Биодизель - наиболее распространенное биотопливо в Европе. Он производится из масел или жиров с использованием переэтерификации и представляет собой жидкость, аналогичную по составу ископаемому / минеральному дизельному топливу. Химически он состоит в основном из метиловых (или этиловых) эфиров жирных кислот ( МЭЖК ). Сырьем для производства биодизельного топлива включает животные жиры, растительные масла, сою , рапс , ятрофы , Mahua , горчицы , лен , подсолнечник , пальмовое масло , пеньку , поле pennycress , Pongamia Pinnata и водоросли. Чистый биодизель (B100, также известный как «чистый» биодизель) в настоящее время снижает выбросы до 60% по сравнению с дизельным B100 второго поколения. [36] По состоянию на 2020 год исследователи из CSIRO Австралии изучали сафлоровое масло в качестве моторного масла , а исследователи из Центра усовершенствованных топливных технологий Университета штата Монтана в США изучали характеристики масла в большом дизельном двигателе с описанными результатами. как "средство изменения правил игры". [37]

Targray Biofuels Division - железнодорожные вагоны, перевозящие биодизель.

Биодизель можно использовать в любом дизельном двигателе в сочетании с минеральным дизельным топливом. Его также можно использовать в чистом виде (B100) в дизельных двигателях, но при использовании в зимний период могут возникнуть некоторые проблемы с техническим обслуживанием и эксплуатационными характеристиками, поскольку топливо становится несколько более вязким при более низких температурах, в зависимости от используемого сырья. [38]

В некоторых странах производители покрывают свои дизельные двигатели гарантией на использование B100, хотя Volkswagen в Германии , например, просит водителей проверить по телефону в отделе экологических услуг VW, прежде чем переходить на B100. В большинстве случаев биодизельное топливо совместимо с дизельными двигателями, начиная с 1994 г., в которых в системах механического впрыска топлива используется синтетический каучук Viton (от DuPont ) . Однако обратите внимание, что ни один транспорт не сертифицирован для использования чистого биодизеля до 2014 года, поскольку до этой даты не существовало протокола контроля выбросов для биодизеля.

В системах типа Common Rail и насос - форсунок с электронным управлением, начиная с конца 1990-х годов, можно использовать только биодизельное топливо, смешанное с обычным дизельным топливом. Эти двигатели имеют многоступенчатые системы впрыска с точным дозированием и мелким распылением, которые очень чувствительны к вязкости топлива. Многие дизельные двигатели текущего поколения сделаны так, что могут работать на B100 без изменения самого двигателя, хотя это зависит от конструкции топливной рампы . Поскольку биодизель является эффективным растворителем и очищает отложения минерального дизельного топлива, фильтры двигателя, возможно, придется заменять чаще, поскольку биотопливо растворяет старые отложения в топливном баке и трубах. Также эффективно очищает двигатель.камера сгорания от нагара, помогающая поддерживать эффективность. Во многих европейских странах широко используется 5% -ная смесь биодизеля, доступная на тысячах заправочных станций. [39] [40] Биодизель также является кислородсодержащим топливом , что означает, что он содержит меньшее количество углерода и более высокое содержание водорода и кислорода, чем ископаемое дизельное топливо. Это улучшает сгорание биодизельного топлива и снижает выбросы твердых частиц из несгоревшего углерода. Однако использование чистого биодизеля может увеличить выбросы NO x [41]

Биодизель также безопасен в обращении и транспортировке, поскольку он нетоксичен и поддается биологическому разложению , а также имеет высокую температуру вспышки около 300 ° F (148 ° C) по сравнению с нефтяным дизельным топливом, температура вспышки которого составляет 125 ° F (52 ° С). [42]

В США более 80% коммерческих грузовиков и городских автобусов работают на дизельном топливе. По оценкам, развивающийся рынок биодизеля в США вырос на 200% с 2004 по 2005 год. «К концу 2006 года производство биодизеля, по оценкам, увеличилось в четыре раза [с 2004 года] и превысило« 1 миллиард галлонов США (3 800 000 м 3 ). [43]

Во Франции биодизель составляет 8% от топлива, используемого во всех французских дизельных транспортных средствах. [44] Avril Group производит под брендом Diester пятую часть от 11 миллионов тонн биодизеля, ежегодно потребляемого Европейским Союзом . [45] Это ведущий производитель биодизеля в Европе. [44]

Зеленое дизельное топливо [ править ]

Основная статья: Переработка растительного масла

Зеленое дизельное топливо производится путем гидрокрекинга сырья биологического масла, такого как растительные масла и животные жиры. [46] [47] Гидрокрекинг - это метод нефтепереработки, который использует повышенные температуры и давление в присутствии катализатора для расщепления более крупных молекул , например, содержащихся в растительных маслах , на более короткие углеводородные цепи, используемые в дизельных двигателях. [48] Его также можно назвать возобновляемым дизельным топливом, гидроочищенным растительным маслом (топливо HVO) [48] или возобновляемым дизельным топливом, полученным из водорода. [47] В отличие от биодизеля, зеленое дизельное топливо имеет точно такие же химические свойства, что и дизельное топливо на нефтяной основе.[48] [49] Для распределения и использования не требуются новые двигатели, трубопроводы или инфраструктура, но его стоимость не была сопоставима с ценой на нефть . [47] Бензиновые версии также разрабатываются. [50] Экологичное дизельное топливо разрабатывается в Луизиане и Сингапуре компаниями ConocoPhillips , Neste Oil , Valero , Dynamic Fuels и Honeywell UOP [47] [51], а также Preem в Гетеборге, Швеция, создавая так называемое Evolution Diesel. [52]

Прямое растительное масло [ править ]

Этот грузовик является одним из 15 грузовиков, базирующихся в распределительном центре Walmart's Buckeye , штат Аризона, который был переоборудован для работы на биотопливе, сделанном из регенерированного кулинарного жира, образующегося во время приготовления пищи в магазинах Walmart. [53]
Основная статья: Топливо на растительном масле

Обычное немодифицированное пищевое растительное масло обычно не используется в качестве топлива, но для этой цели используется масло более низкого качества. Отработанное растительное масло все чаще перерабатывается в биодизельное топливо или (реже) очищается от воды и твердых частиц, а затем используется в качестве топлива.

Как и в случае 100% биодизельного топлива (B100), чтобы топливные форсунки распыляли растительное масло в правильном режиме для эффективного сгорания, топливо на растительном масле необходимо нагревать, чтобы снизить его вязкость до вязкости дизельного топлива, с помощью электрических змеевиков или теплообменников. Это легче сделать в теплом или умеренном климате. MAN B&W Diesel , Wärtsilä и Deutz AG , а также ряд небольших компаний, таких как Elsbett , предлагают двигатели, совместимые с чистым растительным маслом, без необходимости доработки после продажи.

Растительное масло также можно использовать во многих старых дизельных двигателях, в которых не используются электронные системы впрыска Common Rail или блочного впрыска. Благодаря конструкции камер сгорания в двигателях с непрямым впрыском они являются лучшими двигателями для использования с растительным маслом. Эта система дает относительно большим молекулам масла больше времени для сгорания. Некоторые старые двигатели, особенно Mercedes, экспериментально управляются энтузиастами без какой-либо переделки. Некоторые водители добились ограниченного успеха с более ранними двигателями VW TDI до "Pumpe Duse" и другими аналогичными двигателями с прямым впрыском . Несколько компаний, например, Elsbett или Wolf, разработали профессиональные комплекты для переоборудования и успешно установили сотни из них за последние десятилетия.

Масла и жиры можно гидрогенизировать, чтобы получить заменитель дизельного топлива. Полученный продукт представляет собой углеводород с прямой цепью с высоким цетановым числом , низким содержанием ароматических соединений и серы и не содержит кислорода. Гидрогенизированные масла можно смешивать с дизельным топливом во всех пропорциях. У них есть несколько преимуществ перед биодизелем, в том числе хорошие характеристики при низких температурах, отсутствие проблем со стабильностью при хранении и невосприимчивость к микробным атакам. [23]

Биоэфиры [ править ]

Производство биотоплива по регионам

Биоэфиры (также называемые топливными эфирами или кислородсодержащим топливом ) представляют собой экономически эффективные соединения, которые действуют как усилители октанового числа . «Биоэфиры производятся путем реакции реакционноспособных изоолефинов, таких как изобутилен, с биоэтанолом». [54] Биоэфиры создаются из пшеницы или сахарной свеклы. [55] Они также улучшают характеристики двигателя , значительно снижая износ двигателя и токсичные выбросы выхлопных газов . Хотя биоэфиры, вероятно, вытеснят петроэфиры в Великобритании, маловероятно, что они станут топливом сами по себе из-за низкой плотности энергии. [56]Значительно уменьшая количество приземных выбросов озона , они способствуют повышению качества воздуха. [57] [58]

Что касается транспортного топлива, то в него входят шесть эфирных добавок: диметиловый эфир (DME), диэтиловый эфир (DEE), метил- трет- бутиловый эфир (MTBE), этил- трет- бутиловый эфир (ETBE), трет- амилметиловый эфир (TAME). и трет- амилэтиловый эфир (TAEE). [59]

Европейская ассоциация топливных оксигенатов (EFOA) определяет метил- трет- бутиловый эфир (MTBE) и этил- трет- бутиловый эфир (ETBE) как наиболее часто используемые эфиры в топливе для замены свинца. Эфиры были введены в Европу в 1970-х годах, чтобы заменить высокотоксичные соединения. [60] Хотя европейцы по-прежнему используют добавки к биоэфирам, в США больше нет потребности в кислородсодержащих соединениях, поэтому биоэфиры больше не используются в качестве основной добавки к топливу. [61]

Биотопливо и окружающая среда [ править ]

Углеродный нейтралитет [ править ]

Углеродно-отрицательные (мискантус) и углеродно-положительные (тополь) пути производства.
Взаимосвязь между урожайностью над землей (диагональные линии), органическим углеродом почвы (ось X) и потенциалом почвы для успешного / неудачного связывания углерода (ось Y). По сути, чем выше урожай, тем больше земли можно использовать в качестве инструмента снижения выбросов парниковых газов (включая земли с относительно высоким содержанием углерода).

Проект биотоплива считается углеродно-нейтральным, если CO 2, поглощенный растениями, компенсирует выбросы парниковых газов (ПГ), связанные с проектом. CO 2 - самый важный из парниковых газов, и в CO 2 содержится около 27% углерода (12/44). [62] Это включает любые выбросы, вызванные прямым или косвенным изменением землепользования . Согласно этому определению, многие проекты по производству биотоплива первого поколения не являются углеродно-нейтральными. Некоторые из них имеют даже более высокие выбросы, чем некоторые альтернативы на основе ископаемого топлива. [63] [64] [65]

Это общий объем поглощения и выбросов, которые вместе определяют, является ли стоимость жизненного цикла ПГ проекта биотоплива положительной, нейтральной или отрицательной. Если выбросы во время производства, обработки, транспортировки и сжигания выше, чем абсорбированные, как над, так и под землей во время роста сельскохозяйственных культур, стоимость жизненного цикла парниковых газов будет положительной. Аналогичным образом, если общее поглощение выше, чем общие выбросы, стоимость жизненного цикла будет отрицательной.

Whitaker et al. утверждают, что культура мискантуса с урожайностью 10 тонн с гектара в год улавливает столько углерода, что урожай более чем компенсирует как сельскохозяйственные выбросы, так и выбросы транспорта. (Инициирующие выбросы от сжигания полностью поглощается следующими сезонами надземного роста растений.) Верхний график на правых дисплеях два CO 2 отрицательных пути производства мискантуса, и два CO 2 положительных тополи производственных дорожек, представленных в граммах СО 2 - эквиваленты на мегаджоуль. Полосы расположены последовательно и перемещаются вверх и вниз, как атмосферный CO 2.оценивается как увеличение и уменьшение. Серые / синие столбцы представляют выбросы, связанные с сельским хозяйством, переработкой и транспортом, зеленые столбцы представляют изменение углерода в почве, а желтые ромбы представляют общие конечные выбросы. [66]

Успешное связывание зависит от участков посадки, так как наилучшими для связывания являются почвы с низким содержанием углерода. Разнообразие результатов, отображаемых на графике, подчеркивает этот факт. [67] В Великобритании ожидается успешная секвестрация пахотных земель на большей части территории Англии и Уэльса, с неудачной секвестрацией в некоторых частях Шотландии из-за и без того богатых углеродом почв (существующие лесные массивы) плюс более низкой урожайности. Почвы, уже богатые углеродом, включают торфяники и спелые леса. Пастбища также могут быть богаты углеродом, однако Milner et al. утверждают, что наиболее успешное связывание углерода в Великобритании происходит под улучшенными лугами. [68] На нижнем графике показан расчетный урожай, необходимый для достижения CO.2 отрицательность для различных уровней существующей насыщенности почвы углеродом. Чем выше выход, тем больше вероятность отрицательного CO 2 .

Загрязнение воздуха [ править ]

В общем, вещество или энергия считаются загрязнением, когда они попадают в окружающую среду со скоростью, превышающей скорость их рассеивания, разбавления, разложения, переработки или хранения в какой-либо безвредной форме. [69] Согласно этому определению, как ископаемое топливо, так и некоторые традиционные виды биотоплива загрязняют окружающую среду. Например, МГЭИК утверждает, что традиционное использование древесины в кухонных плитах и ​​открытых кострах производит загрязняющие вещества, которые могут привести к серьезным последствиям для здоровья и окружающей среды. Однако переход к современной биоэнергетике способствует повышению уровня жизни и может снизить деградацию земель и воздействие на экосистемные услуги. [а]Согласно IPCC, есть убедительные доказательства того, что современная биоэнергетика оказывает «большое положительное влияние» на качество воздуха. [70] При сжигании на промышленных объектах большинство загрязняющих веществ, образующихся из древесной биомассы, уменьшается на 97-99% по сравнению с открытым сжиганием. [71] Исследование гигантской коричневой дымки, которая периодически покрывает большие территории в Южной Азии, показало, что две трети ее образовались в основном в результате приготовления пищи в жилых помещениях и сельскохозяйственных сжиганий, а одна треть - в результате сжигания ископаемого топлива. [72]

Производство энергии по сравнению с другими возобновляемыми источниками [ править ]

Чтобы рассчитать требования к землепользованию для различных видов производства энергии, важно знать соответствующие удельные мощности мощности для конкретных территорий. По оценке Смила, средние удельные удельные мощности мощности для производства биотоплива, ветра, гидро- и солнечной энергии составляют 0,30 Вт / м 2 , 1 Вт / м 2 , 3 Вт / м 2 и 5 Вт / м 2 , соответственно (мощность в форма тепла для биотоплива и электроэнергии для ветра, гидро- и солнечной энергии). [73] Среднее потребление энергии человеком на свободных ото льда землях составляет 0,125 Вт / м 2 (вместе тепло и электричество) [74], хотя в городских и промышленных районах оно возрастает до 20 Вт / м 2 . [75] Причина низкой удельной удельной мощности удельной мощности для биотоплива заключается в сочетании низкой урожайности и лишь частичного использования установки при производстве жидкого топлива (например, этанол обычно получают из сахарного тростника или кукурузного крахмала, а биодизель часто бывает изготовлен из рапсового и соевого масла).

Смил оценивает следующие плотности:


Этиловый спирт

  • Озимая пшеница (США) 0,08 Вт / м 2 [76]
  • Кукуруза 0,26 Вт / м 2 (урожай 10 т / га) [77]
  • Пшеница (Германия) 0,30 Вт / м 2 [76]
  • Мискантус x гигантский 0,40 Вт / м 2 (урожайность 15 т / га) [78]
  • Сахарный тростник (Бразилия) 0,50 Вт / м 2 (урожай 80 т / га влажного) [79]


Реактивное топливо

  • Соя 0,06 Вт / м 2 [79]
  • Джатропа (окраинная земля) 0,20 Вт / м 2 [79]
  • Пальмовое масло 0,65 Вт / м 2 [79]


Биодизель

  • Рапс 0,12 Вт / м 2 (в среднем по ЕС) [80]
  • Рапс (с поправкой на потребляемую энергию, Нидерланды) 0,08 Вт / м 2 [81]
  • Сахарная свекла (с поправкой на энергозатраты, Испания) 0,02 Вт / м 2 [81]


Сжигание твердой биомассы более энергоэффективно, чем сжигание биотоплива (жидкостей), поскольку используется вся установка. Например, кукурузные плантации, производящие твердую биомассу для сжигания, производят более чем вдвое больше энергии на квадратный метр по сравнению с кукурузными плантациями, производящими этанол, когда урожайность такая же: 10 т / га генерируют 0,60 Вт / м 2 и 0,26 Вт / м 2 соответственно. [82] Сухая биомасса в печи в целом имеет теплотворную способность примерно 18 ГДж / т [83], и каждый т / га урожая сухой биомассы увеличивает выработку электроэнергии плантацией на 0,06 Вт / м 2 . [84]

Как упоминалось выше, по оценке Смила, средний мировой показатель по выработке ветровой, гидро- и солнечной энергии составляет 1 Вт / м 2 , 3 Вт / м 2 и 5 Вт / м 2 соответственно. Чтобы соответствовать этой плотности мощности, урожайность плантаций должна достигать 17 т / га, 50 т / га и 83 т / га для ветра, воды и солнца соответственно. Это кажется достижимым для тропических плантаций - оценка Smil , что крупномасштабные плантации с эвкалиптом , акацией , Leucaena , Pinus и Dalbergia в тропических и субтропических областях дают 20-25 т / га, что эквивалентно 1,20-1,50 Вт / м 2 . [85] Это также кажется достижимым для слоновьих трав, напримермискантус (10–40 т / га, или 0,6–2,4 Вт / м 2 ) и нейпир (15–80 т / га, или 0,9–4,8 Вт / м 2 ), но маловероятны для лесных и многих других культур биомассы. - Оценка Смила для естественных умеренных смешанных лесов составляет 1,5–2 тонны сухого вещества на гектар (2–2,5 м 3 , что эквивалентно 0,1 Вт / м 2 ), в диапазоне от 0,9 м3 в Греции до 6 м 3 во Франции). [86]

См. Также [ править ]

  • Авиационное биотопливо
  • Биоэнергетика Европа
  • Биоэтанол для устойчивого транспорта
  • Центр биотоплива Северной Каролины
  • Биотопливо
  • Биогазовая электростанция
  • Экологическая санитария
  • Международное агентство по возобновляемой энергии
  • Список биотопливных компаний и исследователей
  • Список новых технологий
  • Список растительных масел, используемых для биотоплива
  • Возобновляемая энергия по странам
  • Переход на возобновляемые источники энергии
  • Соотношение остатков и продуктов
  • Экологичное авиационное топливо
  • Экологичный транспорт
  • Таблица урожайности биотоплива

Ссылки [ править ]

  1. ^ МЭА заявляет: «Биотопливо - это транспортное топливо, такое как этанол и биодизель, которое производится из материалов биомассы». https://www.eia.gov/energyexplained/index.php?page=biofuel_home
  2. ^ Karatzos, Sergios; Макмиллан, Джеймс Д .; Сэддлер, Джек Н. (июль 2014 г.). Возможности и проблемы прямого использования биотоплива (PDF) . Задача МЭА по биоэнергетике 39. с. 2. ISBN 978-1-910154-07-6. Отчет T39-T1. Архивировано (PDF) из оригинала 12 ноября 2017 года . Проверено 9 октября 2018 .
  3. ^ «Центр данных по альтернативным видам топлива: возобновляемое углеводородное биотопливо» . afdc.energy.gov .
  4. ^ «Что такое биотопливо? Определение и значение» . BusinessDictionary.com . Дата обращения 30 мая 2015 .
  5. ^ «Возобновляемые источники энергии и смягчение последствий изменения климата. Специальный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата» (PDF) . МГЭИК .
  6. ^ a b c «Транспортное биотопливо» . МЭА .
  7. ^ a b Джавед, М. Р., Билал, М. Дж., Ашраф, MUF, Вакар, А., Мехмуд, М. А., Саид, М. и Нашат, Н. (2019) «Микроводоросли как сырье для производства биотоплива: текущее состояние и перспективы на будущее. " В: Топ 5 вкладов в исследования и разработки в области энергетики , третье издание, глава 2, Avid Science. ISBN 978-93-88170-77-2 . Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 . 
  8. ^ «Что такое - и кто производит - биотопливо 2G, 3G и 4G?: Biofuels Digest - биотопливо, биодизель, этанол, водоросли, ятрофа, зеленый бензин, зеленое дизельное топливо и ежедневные новости о биотопливе» . 21 мая 2010 года Архивировано из оригинала 21 мая 2010 года.
  9. ^ то есть засушливые земли в случае ятрофы или холмистая местность, недоступная для трактора, ... в случае трав, древесных культур ...
  10. ^ «Биотопливо - биотопливо второго поколения» . biofuel.org.uk . Проверено 18 января 2018 .
  11. ^ a b «Биотопливо из водорослей: плюсы и минусы прудовой накипи» . Thomasnet® . Проверено 25 октября 2020 года .
  12. ^ «Биомасса - Морские ветряные электростанции = водоросли = биотопливо» . Журнал «Возобновляемые источники энергии», основа журналистики в области экологически чистой энергии . 14 сентября 2020 . Дата обращения 16 октября 2020 .
  13. ^ Гринвелл, HC; Laurens, LML; Шилдс, RJ; Ловитт, RW; Флинн, KJ (2009). «Включение микроводорослей в список приоритетов биотоплива: обзор технологических проблем» . Журнал Интерфейса Королевского общества . 7 (46): 703–726. DOI : 10,1098 / rsif.2009.0322 . PMC 2874236 . PMID 20031983 .  
  14. ^ Ян, Цзя; Сюй, Мин; Чжан, Сюэчжи; Ху, Цян; Зоммерфельд, Милтон; Чен, Юншен (2010). «Анализ жизненного цикла производства биодизеля из микроводорослей: водный след и баланс питательных веществ» (PDF) . Биоресурсные технологии . 10 (1): 159–65. DOI : 10.1016 / j.biortech.2010.07.017 . PMID 20675125 . Архивировано из оригинального (PDF) 27 февраля 2012 года.  
  15. ↑ Корнелл, Клейтон Б. (29 марта 2008 г.). «Первый завод по производству биодизеля из водорослей вводится в эксплуатацию: 1 апреля 2008 г.» . Газ 2.0 . Проверено 10 июня 2008 года .
  16. ^ Динь, LTT; Guo, Y .; Маннан, MS (2009). «Оценка устойчивости производства биодизеля с использованием многокритериального принятия решений». Экологический прогресс и устойчивая энергетика . 28 : 38–46. DOI : 10.1002 / ep.10335 .
  17. ^ Демирбаш, A. (2011). «Биодизель из масличных вод, биофиксация двуокиси углерода микроводорослями: решение проблем загрязнения». Прикладная энергия . 88 (10): 3541–3547. DOI : 10.1016 / j.apenergy.2010.12.050 .
  18. ^ Демирбаш, АХ (2009). «Недорогое масложировое сырье для производства биодизеля». Энергетическое образование, наука и технологии. Часть A: Энергетические науки и исследования . 23 : 1–13.
  19. ^ Wesoff, Эрик (19 апреля 2017). "Тяжелые уроки большого пузыря биотоплива из водорослей" . Дата обращения 5 августа 2017 .
  20. ^ Например, этанол можно производить с использованием процедур 1G, 2G и 3G.
  21. ^ Редман, Г., Центр Андерсона. «Оценка AD на фермах в Великобритании» , Национальный центр непродовольственных культур , 9 июня 2008 г. Проверено 11 мая 2009 г.
  22. ^ «БИОГАЗ: Нет быка, навоз может питать вашу ферму». Farmers Guardian (25 сентября 2009 г.): 12. Общий OneFile. Гейл.
  23. ^ a b Эванс, Г. «Жидкое транспортное биотопливо - отчет о состоянии технологии» , Национальный центр непродовольственных культур , 14 апреля 2008 г. Проверено 11 мая 2009 г.
  24. ^ Электроэнергия из древесины посредством комбинации газификации и твердооксидных топливных элементов , докторская диссертация Флориана Нагеля, Швейцарский федеральный технологический институт в Цюрихе, 2008 г.
  25. ^ Energikunskap | Lär dig mer om energi - E.ON
  26. ^ Биоэтанол горит информационным камином биоэтанола . (2009)
  27. ^ см. «Преодоление биологических барьеров для целлюлозного этанола»
  28. ^ Бринкман, Н. и др., "Анализ передовых систем / транспортных средств от скважины до колеса", 2005 г.
  29. ^ Фаррелл, AE; и другие. (2006). «Этанол может способствовать достижению целей в области энергетики и окружающей среды». Наука . 311 (5760): 506–8. Bibcode : 2006Sci ... 311..506F . DOI : 10.1126 / science.1121416 . PMID 16439656 . S2CID 16061891 .  
  30. Перейти ↑ Hammerschlag, R (2006). «Энергетическая отдача от инвестиций этанола: обзор литературы с 1999 г. по настоящее время» . Environ. Sci. Technol . 40 (6): 1744–50. Bibcode : 2006EnST ... 40.1744H . DOI : 10.1021 / es052024h . PMID 16570592 . 
  31. ^ Börjesson.P. и другие. 2013, ОТЧЕТ f3 2013: 13, с.170
  32. ^ Шмидт-Рор, К. (2015). «Почему процессы сгорания всегда экзотермичны, давая около 418 кДж на моль O 2 », J. Chem. Educ. 92 : 2094–2099. http://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.5b00333
  33. ^ "Главная страница ООО« БутилФуэл »» . Butanol.com. 15 августа 2005 . Проверено 14 июля 2010 года .
  34. ↑ Эванс, Джон (14 января 2008 г.). «Биотопливо ставит цель выше» . Биотопливо, биопродукты и биопереработка (BioFPR) . Проверен 3 Декабрь 2 008 .
  35. ^ Понтрелли, Сэмми; Фрике, Райли CB; Сакураи, Сана Субхан Мемон; Путри, Шастия Прама; Фитц-Гиббон, Сорель; Чанг, Мэтью; У, Синь-И; Чен Ю-Цзюй; Пеллегрини, Маттео; Фукусаки, Эйитиро; Ляо, Джеймс С. (2018). «Направленная эволюция штаммов перестраивает метаболизм для производства 1-бутанола в минимальных средах». Метаболическая инженерия . 49 : 153–163. DOI : 10.1016 / j.ymben.2018.08.004 . PMID 30107263 . 
  36. ^ "Perstop Press release: Verdis Polaris Aura - второе поколение B100 - усовершенствованный зеленый" . Архивировано из оригинального 4 -го августа 2014 года . Проверено 21 июня 2014 .
  37. ↑ Ли, Тим (7 июня 2020 г.). «Сафлоровое масло, признанное учеными как возможная перерабатываемая, биоразлагаемая замена нефти» . ABC News . Стационарный. Австралийская радиовещательная корпорация . Дата обращения 7 июня 2020 .
  38. ^ «БИОДИЗЕЛЬ» .
  39. ^ "ADM Biodiesel: Гамбург, Леер, Майнц" . Biodiesel.de . Проверено 14 июля 2010 года .
  40. ^ RRI Limited для станций заправки биодизелем. «Добро пожаловать на заправочные станции биодизеля» . Biodieselfillingstations.co.uk. Архивировано из оригинала 14 июля 2018 года . Проверено 14 июля 2010 года .
  41. ^ Nylund.NO & Koponen.K. 2013. Топливо и технологические альтернативы для автобусов. Общая энергоэффективность и показатели выбросов. Задача МЭА по биоэнергетике 46 . Возможно, новые стандарты выбросов Euro VI / EPA 10 приведут к снижениюуровнейNO x также при использовании B100.
  42. ^ «Факты о биотопливе» . Hempcar.org. Архивировано из оригинального 20 мая 2011 года . Проверено 14 июля 2010 года .
  43. ^ Футурист , Уилл Thurmond . Июль – август 2007 г.
  44. ^ a b ( Avril Group: Отчет о деятельности за 2014 г. , стр. 58)
  45. ^ ( EurObserv'ER 2014 , стр.4 )
  46. ^ Браун, Роберт; Дженнифер Холмгрен. «Быстрый пиролиз и улучшение биотоплива» (PDF) . Проверено 15 марта 2012 года .
  47. ^ a b c d «Альтернативные и современные виды топлива» . Министерство энергетики США . Проверено 7 марта 2012 года .
  48. ^ a b c Knothe, Герхард (2010). «Биодизель и возобновляемое дизельное топливо: сравнение» . Прогресс в области энергетики и горения. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  49. ^ "Зеленый дизель против биодизеля" .
  50. ^ Джессика, Эберт. «Прорыв в производстве экологически чистого бензина» . Журнал Биомасса . Проверено 14 августа 2012 года .
  51. ^ Альбрехт, КО; Халлен, RT (март 2011 г.). «Краткий обзор литературы о различных путях получения биовозобновляемого топлива из липидов для Национального альянса передовых биотоплив и биопродуктов Консорциума NAAB» (PDF) . Подготовлено Министерством энергетики США. Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  52. ^ «Preem делает крупные инвестиции в экологически чистое дизельное топливо в портах Гетеборг - Порт Гетеборг» . Август 2014. Архивировано из оригинала на 1 августа 2014 года.
  53. ^ "Wal-Mart для тестирования гибридных грузовиков" . Устойчивый бизнес. 3 февраля 2009 г.
  54. ^ Рок, Керри; Морис Корпельшук (2007). «Воздействие биоэфиров на бензиновый пул» . Цифровая переработка . Проверено 15 февраля 2014 года .
  55. ^ «Биотопливо - Типы биотоплива - Биоэфиры» . biofuel.org.uk .
  56. ^ «Биотопливо - Типы биотоплива - Биоэфиры» . Дата обращения 30 мая 2015 .
  57. ^ «Директива Совета 85/536 / EEC от 5 декабря 1985 г. об экономии сырой нефти за счет использования компонентов топлива-заменителя в бензине» . Eur-lex.europa.eu . Проверено 14 июля 2010 года .
  58. ^ "Microsoft Word - IA 55 EN.doc" (PDF) . Проверено 14 июля 2010 года .
  59. ^ Шукла, Mirtunjay Кумар; Таллада Бхаскар; AK Jain; СК Сингал; МО Гарг. «Биоэфиры как топливо для транспорта: обзор» (PDF) . Индийский институт нефти Дехрадун . Проверено 15 февраля 2014 года .
  60. ^ "Что такое биоэфиры?" (PDF) . . Европейская ассоциация кислородсодержащих соединений топлива. Архивировано из оригинального (PDF) 6 марта 2014 года.
  61. ^ "Бензин" . Агентство по охране окружающей среды.
  62. ^ «C против CO2» . Энергетическое образование . 30 апреля 2018 . Проверено 19 октября 2020 года .
  63. ^ «Экологические затраты и выгоды от биоэнергетики были предметом серьезных дискуссий, особенно в отношении биотоплива первого поколения, производимого из пищевых продуктов (например, зерна и масличных семян). Исследования показали, что сокращение выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла варьируется от 86% до 93% увеличения выбросов парниковых газов по сравнению с ископаемым топливом (Searchinger et al., 2008; Davis et al., 2009; Liska et al., 2009; Whitaker et al. др., 2010). Кроме того, высказывались опасения по поводу того, что выбросы N2O от выращивания биотопливного сырья могли быть недооценены (Crutzen et al., 2008; Smith & Searchinger, 2012) и что расширение выращивания исходного сырья на сельскохозяйственных землях может привести к вытеснению производства продуктов питания на земли с высоким содержанием углерода. запасов или высокой природоохранной ценности (т.е. iLUC), создающей углеродный долг, на погашение которого могут потребоваться десятилетия (Fargione et al., 2008).Другие исследования показали, что прямые выбросы, связанные с азотом, из сырья для выращивания однолетних культур можно уменьшить за счет оптимизации методов управления (Davis et al., 2013) или что сроки окупаемости менее значительны, чем предполагалось (Mello et al., 2014). Тем не менее, по-прежнему существуют серьезные опасения по поводу воздействия iLUC, несмотря на политические разработки, направленные на снижение риска возникновения iLUC (Ahlgren & Di Lucia, 2014; Del Grosso et al., 2014) ». Уитакер, Дж., Филд, Дж. Л., Бернакки, С. Дж., Серри, CE, Сеулеманс, Р., Дэвис, Калифорния, ДеЛусия, Э. Х., Доннисон, И. С., МакКалмонт, Дж. П., Паустиан, К., Роу, Р. Л., Смит, П. ., Торнли, П. и Макнамара, Н.П. (2018), Консенсус, неопределенности и проблемы для многолетних биоэнергетических культур и землепользования. GCB Bioenergy, 10: 150–164.2013) или что сроки окупаемости менее значительны, чем предполагалось (Mello et al., 2014). Тем не менее, по-прежнему существуют серьезные опасения по поводу воздействия iLUC, несмотря на политические разработки, направленные на снижение риска возникновения iLUC (Ahlgren & Di Lucia, 2014; Del Grosso et al., 2014) ». Уитакер, Дж., Филд, Дж. Л., Бернакки, С. Дж., Серри, CE, Сеулеманс, Р., Дэвис, Калифорния, ДеЛусия, Э. Х., Доннисон, И. С., МакКалмонт, Дж. П., Паустиан, К., Роу, Р. Л., Смит, П. ., Торнли, П. и Макнамара, Н.П. (2018), Консенсус, неопределенности и проблемы для многолетних биоэнергетических культур и землепользования. GCB Bioenergy, 10: 150–164.2013) или что сроки окупаемости менее значительны, чем предполагалось (Mello et al., 2014). Тем не менее, по-прежнему существуют серьезные опасения по поводу воздействия iLUC, несмотря на политические разработки, направленные на снижение риска возникновения iLUC (Ahlgren & Di Lucia, 2014; Del Grosso et al., 2014) ». Уитакер, Дж., Филд, Дж. Л., Бернакки, С. Дж., Серри, CE, Сеулеманс, Р., Дэвис, Калифорния, ДеЛусия, Э. Х., Доннисон, И. С., МакКалмонт, Дж. П., Паустиан, К., Роу, Р. Л., Смит, П. ., Торнли, П. и Макнамара, Н.П. (2018), Консенсус, неопределенности и проблемы для многолетних биоэнергетических культур и землепользования. GCB Bioenergy, 10: 150–164.Del Grosso et al., 2014). » Уитакер, Дж., Филд, Дж. Л., Бернакки, С. Дж., Серри, CE, Сеулеманс, Р., Дэвис, Калифорния, ДеЛусия, Э. Х., Доннисон, И. С., МакКалмонт, Дж. П., Паустиан, К., Роу, Р. Л., Смит, П. ., Торнли, П. и Макнамара, Н.П. (2018), Консенсус, неопределенности и проблемы для многолетних биоэнергетических культур и землепользования. GCB Bioenergy, 10: 150–164.Del Grosso et al., 2014). » Уитакер, Дж., Филд, Дж. Л., Бернакки, С. Дж., Серри, CE, Сеулеманс, Р., Дэвис, Калифорния, ДеЛусия, Э. Х., Доннисон, И. С., МакКалмонт, Дж. П., Паустиан, К., Роу, Р. Л., Смит, П. ., Торнли, П. и Макнамара, Н.П. (2018), Консенсус, неопределенности и проблемы для многолетних биоэнергетических культур и землепользования. GCB Bioenergy, 10: 150–164.https://doi.org/10.1111/gcbb.12488
  64. ^ «Влияние выращивания сельскохозяйственных культур для производства биоэнергетики и биотоплива вызывает особую озабоченность, при этом некоторые предполагают, что баланс парниковых газов (ПГ) пищевых культур, используемых для производства этанола и биодизеля, может быть не лучше или хуже, чем ископаемое топливо (Fargione et al., 2008 ; Searchinger et al., 2008). Это является спорным, так как распределение выбросов парниковых газов к управлению и использованию копроизведениями может иметь большое влияние на общий углеродный след в результате биоэнергетических продуктов (Уитакер и соавт, 2010;. Дэвис и др 2013.). Потенциальные последствия изменения землепользования (LUC) для биоэнергетики для баланса парниковых газов через перемещение продовольственных культур или «косвенное» изменение землепользования (iLUC) также являются важным фактором (Searchinger et al., 2008) ». Милнер, С., Холланд, Р.А., Ловетт, А., Сунненберг, Г., Гастингс, А., Смит, П., Ван, С. и Тейлор, Г. (2016),Возможные воздействия на экосистемные услуги перехода землепользования на биоэнергетические культуры второго поколения в Великобритании. GCB Bioenergy, 8: 317–333.https://doi.org/10.1111/gcbb.12263
  65. ^ «В то время как первоначальная предпосылка в отношении биоэнергетики заключалась в том, что углерод, недавно захваченный из атмосферы в растения, приведет к немедленному сокращению выбросов парниковых газов в результате использования ископаемого топлива, реальность оказалась менее очевидной. Исследования показали, что выбросы парниковых газов в результате производства энергетических культур и изменения землепользования могут перевесить любые меры по снижению выбросов CO2 (Searchinger et al., 2008; Lange, 2011). Производство закиси азота (N2O) с его мощным потенциалом глобального потепления (GWP) может быть значительным фактором компенсации увеличения выбросов CO2 (Crutzen et al., 2008), а также возможного подкисления и эвтрофикации окружающей среды (Kim & Dale, 2005). Однако не все виды сырья для биомассы одинаковы, и большинство исследований, критически важных для производства биоэнергии, касаются биотоплива, производимого из однолетних продовольственных культур при высокой стоимости удобрений.иногда с использованием земель, очищенных от природных экосистем, или в условиях прямой конкуренции с производством продовольствия (Naik et al., 2010). Выделенные многолетние энергетические культуры, выращиваемые на существующих сельскохозяйственных землях более низкого качества, представляют собой устойчивую альтернативу со значительной экономией выбросов парниковых газов и связывания углерода в почве при надлежащем управлении (Crutzen et al., 2008; Hastings et al., 2008, 2012; Cherubini et al., 2009; Dondini et al., 2009a; Don et al., 2012; Zatta et al., 2014; Richter et al., 2015) ». МакКалмонт, Дж. П., Гастингс, А., Макнамара, Н. П., Рихтер, Г. М., Робсон, П., Доннисон, И. С. и Клифтон-Браун, Дж. (2017), Экологические издержки и выгоды выращивания мискантуса для биоэнергетики в Великобритании. GCB Bioenergy, 9, стр. 490.Выделенные многолетние энергетические культуры, выращиваемые на существующих сельскохозяйственных землях более низкого качества, представляют собой устойчивую альтернативу со значительной экономией выбросов парниковых газов и связывания углерода в почве при надлежащем управлении (Crutzen et al., 2008; Hastings et al., 2008, 2012; Cherubini et al., 2009; Dondini et al., 2009a; Don et al., 2012; Zatta et al., 2014; Richter et al., 2015) ». МакКалмонт, Дж. П., Гастингс, А., Макнамара, Н. П., Рихтер, Г. М., Робсон, П., Доннисон, И. С. и Клифтон-Браун, Дж. (2017), Экологические издержки и выгоды выращивания мискантуса для биоэнергетики в Великобритании. GCB Bioenergy, 9, стр. 490.Выделенные многолетние энергетические культуры, выращиваемые на существующих сельскохозяйственных землях более низкого качества, представляют собой устойчивую альтернативу со значительной экономией выбросов парниковых газов и связывания углерода в почве при надлежащем управлении (Crutzen et al., 2008; Hastings et al., 2008, 2012; Cherubini et al., 2009; Dondini et al., 2009a; Don et al., 2012; Zatta et al., 2014; Richter et al., 2015) ». МакКалмонт, Дж. П., Гастингс, А., Макнамара, Н. П., Рихтер, Г. М., Робсон, П., Доннисон, И. С. и Клифтон-Браун, Дж. (2017), Экологические издержки и выгоды выращивания мискантуса для биоэнергетики в Великобритании. GCB Bioenergy, 9, стр. 490.предлагают устойчивую альтернативу со значительной экономией выбросов парниковых газов и связывания углерода в почве при надлежащем управлении (Crutzen et al., 2008; Hastings et al., 2008, 2012; Cherubini et al., 2009; Dondini et al. , 2009a; Don et al., 2012; Zatta et al., 2014; Richter et al., 2015) ». МакКалмонт, Дж. П., Гастингс, А., Макнамара, Н. П., Рихтер, Г. М., Робсон, П., Доннисон, И. С. и Клифтон-Браун, Дж. (2017), Экологические издержки и выгоды выращивания мискантуса для биоэнергетики в Великобритании. GCB Bioenergy, 9, стр. 490.предлагают устойчивую альтернативу со значительной экономией выбросов парниковых газов и связывания углерода в почве при надлежащем управлении (Crutzen et al., 2008; Hastings et al., 2008, 2012; Cherubini et al., 2009; Dondini et al. , 2009a; Don et al., 2012; Zatta et al., 2014; Richter et al., 2015) ». МакКалмонт, Дж. П., Гастингс, А., Макнамара, Н. П., Рихтер, Г. М., Робсон, П., Доннисон, И. С. и Клифтон-Браун, Дж. (2017), Экологические издержки и выгоды выращивания мискантуса для биоэнергетики в Великобритании. GCB Bioenergy, 9, стр. 490.(2017), Экологические издержки и преимущества выращивания мискантуса для биоэнергетики в Великобритании. GCB Bioenergy, 9, стр. 490.(2017), Экологические издержки и преимущества выращивания мискантуса для биоэнергетики в Великобритании. GCB Bioenergy, 9, стр. 490.https://doi.org/10.1111/gcbb.12294
  66. ^ «Перспектива жизненного цикла относительного вклада и изменчивости изменения запасов углерода в почве и связанных с азотом выбросов в чистую интенсивность парниковых газов (г CO2-экв МДж-1) [грамм CO2-эквивалента на мегаджоуль] производства биотоплива посредством избранного производства пути (сырье / предыдущее землепользование / удобрения / тип преобразования). Положительные и отрицательные вклады в выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла отображаются последовательно и суммируются как чистая интенсивность парниковых газов для каждого сценария биотоплива относительно интенсивности парниковых газов обычного бензина (коричневая линия) и пороговых значений 50% и 60% экономии парниковых газов (возобновляемые источники энергии США). Стандарт на топливо и Директива Совета 2015/1513); оранжевые и красные линии соответственно. Оценки источников ПГ жизненного цикла по умолчанию взяты из Wang et al. (2012) и Данн и др. (2013); прямые выбросы N2O из рис. 1;и изменение запасов углерода в почве (на глубине 0–100 см) из Qin et al. (2016). См. Подробные методы в Приложении S1. » Уитакер, Дж., Филд, Дж. Л., Бернакки, С. Дж., Серри, CE, Сеулеманс, Р., Дэвис, Калифорния, ДеЛусия, Э. Х., Доннисон, И. С., МакКалмонт, Дж. П., Паустиан, К., Роу, Р. Л., Смит, П. ., Торнли, П. и Макнамара, Н. П. (2018), Консенсус, неопределенности и проблемы для многолетних биоэнергетических культур и землепользования. GCB Bioenergy, 10: 150–164.https://doi.org/10.1111/gcbb.12488
  67. ^ «Хотя эти значения представляют собой крайние значения, они демонстрируют, что выбор участка для выращивания биоэнергетических культур может иметь значение для значительной экономии или потерь ПГ, сдвигая выбросы ПГ [парникового газа] в течение жизненного цикла выше или ниже установленных пороговых значений. Следовательно, уменьшение неопределенностей в ∆C [увеличение или уменьшение углерода] после LUC [изменение землепользования] более важно, чем уточнение оценок выбросов N2O [закиси азота] (Berhongaray et al., 2017). Знание о начальных запасах углерода в почве может улучшить экономию парниковых газов, достигаемую за счет целевого использования многолетних биоэнергетических культур на низкоуглеродистых почвах (см. Раздел 2). […] Предположение о том, что ежегодные пахотные земли обеспечивают больший потенциал поглощения углерода почвой, чем пастбища, кажется чрезмерным упрощением,но есть возможность улучшить прогнозы потенциала связывания углерода в почве, используя информацию о начальном запасе углерода в почве в качестве более сильного предиктора ∆C [изменения количества углерода], чем предыдущее землепользование ». Уитакер, Дж., Филд, Дж. Л., Бернакки, С. Дж., Черри, CE, Сеулеманс, Р., Дэвис, Калифорния, Делусия, Э. Х., Доннисон, И. С., МакКалмонт, Дж. П., Паустиан, К., Роу, Р. Л., Смит, П. ., Торнли, П. и Макнамара, Н. П. (2018), Консенсус, неопределенности и проблемы для многолетних биоэнергетических культур и землепользования. GCB Bioenergy, 10: 150–164.П., Торнли, П. и Макнамара, Н. П. (2018), Консенсус, неопределенности и проблемы для многолетних биоэнергетических культур и землепользования. GCB Bioenergy, 10: 150–164.П., Торнли, П. и Макнамара, Н. П. (2018), Консенсус, неопределенности и проблемы для многолетних биоэнергетических культур и землепользования. GCB Bioenergy, 10: 150–164.https://doi.org/10.1111/gcbb.12488
  68. ^ "Рис. 3 подтвердили отсутствие изменений или увеличение SOC [органического углерода почвы] (положительное значение) за счет посадки мискантуса на пахотных землях в Англии и Уэльсе и только потерю SOC (отрицательное значение) в некоторых частях Шотландии. Общее годовое изменение SOC в Великобритании при переходе от пахотных земель к мискантусу, если бы все свободные земли были засеяны, составило бы 3,3 тг C год − 1 [3,3 миллиона тонн углерода в год]. Средние изменения SOC для различных видов землепользования были положительными, если исключить гистосоли, с улучшенными пастбищами, дающими самый высокий Mg C га − 1 год − 1 [тонны углерода на гектар в год] - 1,49, затем идут пахотные земли - 1,28 и лес в 1. Разделение этого изменения SOC на исходное землепользование (рис. 4) показывает, что есть большие регионы с улучшенными пастбищами, которые, если засеять биоэнергетическими культурами, по прогнозам, приведут к увеличению SOC.Аналогичный результат был получен при рассмотрении перехода от пашни; однако для центрально-восточной части Англии было предсказано нейтральное влияние на SOC. В Шотландии, однако, прогнозируется сокращение всех видов землепользования, особенно лесных угодий, в основном из-за более высокого SOC и более низкой урожайности мискантуса и, следовательно, меньшего количества ресурсов ». Милнер, С., Холланд, Р.А., Ловетт, А., Сунненберг, Г., Гастингс, А., Смит, П., Ван, С. и Тейлор, Г. (2016), Потенциальные воздействия на экосистемные услуги землепользования переход на биоэнергетические культуры второго поколения в Великобритании. GCB Bioenergy, 8: 317–333.особенно для лесных массивов, в основном из-за более высокого SOC и более низкой урожайности мискантуса и, как следствие, меньших затрат ». Милнер, С., Холланд, Р.А., Ловетт, А., Сунненберг, Г., Гастингс, А., Смит, П., Ван, С. и Тейлор, Г. (2016), Потенциальные воздействия на экосистемные услуги землепользования переход на биоэнергетические культуры второго поколения в Великобритании. GCB Bioenergy, 8: 317–333.особенно для лесных массивов, в основном из-за более высокого SOC и более низкой урожайности мискантуса и, как следствие, меньших затрат ». Милнер, С., Холланд, Р.А., Ловетт, А., Сунненберг, Г., Гастингс, А., Смит, П., Ван, С. и Тейлор, Г. (2016), Потенциальные воздействия на экосистемные услуги землепользования переход на биоэнергетические культуры второго поколения в Великобритании. GCB Bioenergy, 8: 317–333.https://doi.org/10.1111/gcbb.12263
  69. ^ «Загрязнение - определение, история и факты» . Британская энциклопедия . Проверено 17 октября 2020 года .
  70. ^ IPCC 2019d , стр. 628.
  71. ^ Спрингстин, Брюс; Кристофк, Том; Юбэнкс, Стив; Мейсон, Тэд; Клавин, Крис; Стори, Бретт (январь 2011 г.). «Снижение выбросов от древесных отходов биомассы для производства энергии как альтернатива открытому сжиганию» . Журнал Ассоциации управления воздухом и отходами . 61 (1): 63–68. DOI : 10.3155 / 1047-3289.61.1.63 . PMID 21305889 . 
  72. ^ Gustafsson, O .; Круса, М .; Zencak, Z .; Sheesley, RJ; Гранат, Л .; Engstrom, E .; Praveen, PS; Рао, PSP; Leck, C .; Родх, Х. (23 января 2009 г.). «Коричневые облака над Южной Азией: сжигание биомассы или ископаемого топлива?». Наука . 323 (5913): 495–498. Bibcode : 2009Sci ... 323..495G . DOI : 10.1126 / science.1164857 . PMID 19164746 . S2CID 44712883 .  
  73. ^ Smil 2015 , стр. 211, вставка 7.1.
  74. ^ Smil 2015 , стр. 170.
  75. ^ Smil 2015 , стр. 2095 (место разжигания).
  76. ^ а б Smil 2015 , стр. 228.
  77. ^ Smil 2015 , стр. 89.
  78. ^ Smil 2015 , стр. 91.
  79. ^ а б в г Smil 2015 , стр. 227.
  80. ^ Smil 2015 , стр. 90.
  81. ^ а б Smil 2015 , стр. 229.
  82. ^ Smil 2015 , стр. 80, 89.
  83. ^ Гхош 2011 , стр. 263.
  84. ^ Ср. Оценка Смила составляет 0,60 Вт / м 2 для вышеуказанной урожайности 10 т / га. Расчет производится следующим образом: Урожайность (т / га), умноженная на содержание энергии (ГДж / т), разделенная на секунды в году (31 556 926), умноженная на количество квадратных метров на одном гектаре (10 000).
  85. ^ Smil 2015 , стр. 85.
  86. ^ Smil 2008 , стр. 75-76.
  1. ^ «Традиционная биомасса (дрова, древесный уголь, сельскохозяйственные отходы, навоз), используемая для приготовления пищи и обогрева примерно 2,8 миллиардами человек (38% мирового населения) в странах, не входящих в ОЭСР, составляет более половины всей биоэнергетики, используемой во всем мире (IEA 2017; REN21 2018) (перекрестная вставка 7 в главе 6). Приготовление пищи с использованием традиционной биомассы оказывает множественное негативное воздействие на здоровье человека, особенно женщин, детей и молодежи (Machisa et al.2013; Sinha and Ray 2015; Price 2017; Mendum and Njenga 2018; Adefuye et al.2007), а также на продуктивность домашнего хозяйства, включая высокие нагрузки для женщин и молодежи (Mendum and Njenga 2018; Brunner et al. 2018; Hou et al. 2018; Njenga et al. 2019). Традиционная биомасса требует значительных земельных ресурсов из-за использования открытого огня, неэффективных печей и чрезмерного использования древесного топлива, что способствует деградации земель,потери биоразнообразия и сокращение экосистемных услуг (IEA 2017; Bailis et al. 2015; Masera et al. 2015; Specht et al. 2015; Fritsche et al. 2017; Fuso Nerini et al. 2017). На традиционное древесное топливо приходится 1,9–2,3% глобальных выбросов парниковых газов, особенно в «горячих точках» деградации земель и истощения топливной древесины в Восточной Африке и Южной Азии, так что одна треть традиционного древесного топлива в мире добывается нерационально (Bailis et al. 2015) . Сценарии значительного снижения зависимости от традиционной биомассы в развивающихся странах имеют множество сопутствующих выгод (высокие доказательства, высокая степень согласия), включая сокращение выбросов черного углерода, недолговечного фактора, влияющего на климат, который также вызывает респираторные заболевания (Shindell et al. 2012). Переход от традиционной биоэнергетики к современной, особенно в африканском контексте,способствует повышению уровня жизни и может снизить деградацию земель и воздействие на экосистемные услуги (Смитс и др., 2012; Гаспаратос и др., 2018; Мудомби и др., 2018) ».IPCC 2019a .


  • Смил, Вацлав (2008). Энергия в природе и обществе. Общая энергетика сложных систем . MIT Press.
  • Брук, Ричард ван ден (1996). «Сжигание биомассы для выработки электроэнергии». Биомасса и биоэнергетика . Elsevier BV. 11 (4): 271–281. DOI : 10.1016 / 0961-9534 (96) 00033-5 . ISSN  0961-9534 .
  • Гхош, Мринал К. (2011). Спейт, Джеймс (ред.). Справочник по биотопливу . Кембридж: Королевское химическое общество, дистрибьютор Ingram Publisher Services. ISBN 978-1-84973-026-6. OCLC  798795266 .
  • Смил, Вацлав (2015). Плотность мощности: ключ к пониманию источников и использования энергии . Кембридж, Массачусетс: MIT Press. ISBN 978-0-262-02914-8. OCLC  897401827 .
  • МГЭИК (2019a). «Изменение климата и земля: специальный доклад МГЭИК об изменении климата, опустынивании, деградации земель, устойчивом управлении земельными ресурсами, продовольственной безопасности и потоках парниковых газов в наземных экосистемах. Деградация земель» (PDF) .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
  • МГЭИК (2019d). «Изменение климата и земля: специальный доклад МГЭИК об изменении климата, опустынивании, деградации земель, устойчивом управлении земельными ресурсами, продовольственной безопасности и потоках парниковых газов в наземных экосистемах. Глава 6. Взаимосвязи между опустыниванием, деградацией земель, продовольственной безопасностью и потоками парниковых газов: синергизм, компромиссы и варианты комплексного реагирования » (PDF) .CS1 maint: ref = harv ( ссылка )


Дальнейшее чтение [ править ]

  • Г.А. Мансури, Н. Энаяти, Л. Б. Агиарко (2016), Энергия: источники, использование, законодательство, устойчивость, Иллинойс как модельное государство , World Sci. Паб. Co., ISBN 978-981-4704-00-7 
  • Кей Драпчо; Нхуан Фу Нгием; Терри Уокер (август 2008 г.). Технологический процесс разработки биотоплива . [Макгроу-Хилл]. ISBN 978-0-07-148749-8.
  • Тематическая группа по технологиям преобразования энергии IChemE (май 2009 г.). Справочник по биотопливу . [IChemE]. ISBN 978-0-85295-533-8. Архивировано из оригинального 19 июля 2011 года.
  • Оценка воздействия Директивы о качестве топлива
  • Журнал биотоплива
  • Митчелл, Дональд (2010). Биотопливо в Африке: возможности, перспективы и проблемы . Всемирный банк , Вашингтон, округ Колумбия ISBN 978-0-8213-8516-6. Архивировано из оригинала (Доступно в формате PDF) 11 августа 2011 года . Проверено 8 февраля 2011 года .
  • Li, H .; Канн, А.Ф .; Ляо, JC (2010). «Биотопливо: основы и достижения биомолекулярной инженерии». Ежегодный обзор химической и биомолекулярной инженерии . 1 : 19–36. DOI : 10,1146 / annurev-chembioeng-073009-100938 . PMID  22432571 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Локатор альтернативных заправочных станций ( EERE )
  • На пути к устойчивому производству и использованию ресурсов: оценка Биотопливо по Программе Организации Объединенных Наций по окружающей среде , октябрь 2009 года.
  • Руководство по биотопливу для предприятий, включая разрешения и лицензии, необходимые на NetRegs .gov.uk
  • Сколько воды нужно для производства электричества? - Согласно новому исследованию, природный газ требует меньше всего воды для производства энергии, больше всего - некоторые виды биотоплива.
  • Международная конференция по стандартам на биотопливо - Стандартизация биотоплива Европейского союза
  • Биотопливо из биомассы: технологические и политические соображения Подробный обзор Массачусетского технологического института
  • Новости The Guardian о биотопливе
  • Программа Министерства энергетики США по чистым городам - связана с 87 коалициями чистых городов США по состоянию на 2004 год.
  • Биотопливо Factsheet самого Мичиганского университета «s Центр устойчивых систем
  • Изучение биотоплива - образовательный ресурс для студентов