Ce este un combustibil?

  • Rudolf Cole
  • 0
  • 4442
  • 463
Această uzină de cărbune până la lichid din Africa de Sud este cea mai mare instalație de combustibili sintetici din lume. Este, de asemenea, cel mai mare emițător de dioxid de carbon de pe planetă. Per-Anders Pettersson / Getty Images

Discuțiile despre independența energetică, energia regenerabilă și pericolele emisiilor de carbon au devenit o parte uriașă a discursului politic din Statele Unite. Toți de la președinte până la tipul care deține semnul „fără război pentru petrol” la un protest public pare interesat de modalitățile de a găsi alternative la combustibilii fosili. Dar nu toți înlocuitorii sunt creați egali. Unele sunt mai bune pentru mediu; unii nu sunt. Unele sunt surse regenerabile de energie; unii nu sunt. Combustibili sintetici, alias combustibili de, sunt doar una dintre numeroasele soluții pe masă pentru soluționarea crizei energetice în curs de dezvoltare.

În acest caz, însă, termenul "sintetic" poate fi înșelător. Nu înseamnă neapărat că combustibilii sunt nefirești sau artificiali. Administrația informațiilor energetice din SUA definește un combustibil sintetic ca orice combustibil "produs din cărbune, gaze naturale sau biomasă materii prime prin conversie chimică "[sursa: US Energy Information Administration]. Această conversie creează substanțe care sunt chimic aceleași cu petrolul brut sau combustibilii prelucrați, dar au fost sintetizate prin mijloace artificiale. Petrolul convențional are loc în mod natural în mediu și este utilizat pentru a produce o varietate de combustibili, cum ar fi benzina și motorina. materiile prime de combustibil sintetic, materiile prime utilizate pentru fabricarea sinfuelelor, trebuie să fie supuse unor modificări chimice și fizice intense pentru a putea fi utilizate sub formă de țiței sau combustibil procesat.

Istoria sinfuelelor se întoarce mai departe decât s-ar putea crede, deși cercetarea și dezvoltarea au atins un maxim în ultimii ani. Sinfuelele au fost cercetate pentru prima oară în Germania, în 1923, când doi oameni de știință au dezvoltat un proces numit Reacția Fischer-Tropsch. Procesul, numit de la sine, implică transformarea gazului în combustibili lichizi. Deși există alternative la procesul Fischer-Tropsch, aceasta este cea mai extinsă metodă testată și utilizată pe scară largă pentru crearea de sinfuele astăzi.

Istoric, sinfuelele au fost folosite pentru prima dată pe larg pentru a alimenta vehicule militare din Germania celui de-al Doilea Război Mondial. Rezervele limitate de petrol dintre puterile Axei au făcut din opțiunile sintetice o alternativă necesară [sursa: Becker]. În anii ’70, sinfuelele au fost cercetate intens în Statele Unite, în mijlocul unor penuria largă de petrol. Cercetarea a scăzut în cele din urmă, dar a cunoscut recent un alt impuls, întrucât preocupările legate de independența energetică și durabilitatea au devenit puncte de discuție politice importante. Alte țări au folosit mai mult sinfuelele. De exemplu, în Africa de Sud, sinfuelii obținuți din cărbune și gaze naturale au fost o parte importantă a economiei petrolului timp de 30 de ani.

Pentru a afla despre diferitele tipuri de sinfuele și modul în care sunt produse fiecare, citiți mai departe.

Nisipurile petroliere conțin o formă de petrol care este extrasă prin exploatarea în groapă. Veronique de Viguerie / Getty Images

Pentru a înțelege modul în care diverse materii prime pot fi transformate în combustibili sintetici lichizi, trebuie mai întâi să înțelegeți cum funcționează combustibilul. Petrolul și produsele precum benzina obținute din petrol sunt alcătuite din lanțuri lungi de molecule organice numite hidrocarburi (deoarece conțin hidrogen și carbon). Când aceste hidrocarburi sunt arse, acestea se descompun și eliberează energie, care este utilizată pentru a alimenta motoarele din mașini, camioane, avioane, etc. Majoritatea materialelor organice, inclusiv petrolul, cărbunele, gazele naturale, deșeurile instalațiilor și canalizarea, conțin hidrocarburi. Motoarele de astăzi au fost proiectate să funcționeze cu combustibili derivați de petrol, cum ar fi benzina. Pentru ca combustibilii sintetici să funcționeze în motoarele respective, hidrocarburile lor trebuie restructurate astfel încât să semene cu hidrocarburile găsite în petrol și produsele petroliere.

Există practic două categorii de combustibili sintetici, uleiuri brute sintetice (syncrude), și Lichidele Fischer-Tropsch.Prima categorie include materii prime și procese utilizate pentru a produce syncrude, sau țiței sintetic. Uleiul brut sintetic poate fi utilizat în aceleași scopuri ca și petrolul convențional. Este utilizat ca materie primă. Ca și petrolul convențional, sincrudul trebuie să fie rafinat și prelucrat pentru a face diverse forme de combustibili comerciali pe bază de petrol, cum ar fi motorina, benzina și kerosenul.

Cele mai populare trei surse de sincrude sunt ulei extra-greu, sist de ulei și nisipuri de ulei. Fiecare dintre aceste materiale apare în mod natural la fel ca uleiul convențional, dar au proprietăți fizice diferite și cantități de impurități. De exemplu, șistul de ulei este o rocă, iar nisipurile de ulei sunt un amestec de gudron de nisip și substanța care conține ulei bitum. Aceste materii prime de sincrud sunt expuse la diferite niveluri de căldură, presiune și manipulare fizică pentru a produce o substanță cu același aranjament de hidrocarburi ca și petrolul natural..

Prelucrarea materiilor prime sincrude tinde să dăuneze mediului. Deoarece necesită mai multă prelucrare decât petrolul brut, creează mai mult CO2 emisii și alți poluanți [sursa: Departamentul de Interne al SUA]. De asemenea, colectarea materiilor prime implică adesea practici de mediu dăunătoare, cum ar fi extragerea benzilor. Un avantaj al sincronizării combustibililor ca alternativă la petrol este că lumea conține rezerve substanțiale neexploatate de ulei excesiv de greu, șisturi de ulei și nisipuri de ulei. Desigur, la fel ca și petrolul, acele resurse nu sunt sustenabile. Și ei vor ieși în cele din urmă.

Citiți mai departe pentru a afla despre cum sunt produse sinfuelele Fischer-Tropsch.

Al doilea tip de combustibili sintetici, numiți în mod obișnuit ca lichide Fischer-Tropsch, folosesc materii prime care pot fi transformate direct în combustibili lichizi viabili din punct de vedere comercial, omitând în esență pasul sincrud. Printre cele mai frecvente materii prime utilizate pentru producerea de sinfuele Fischer-Tropsch se numără gaz natural, cărbune și biomasă (plante și deșeuri de plante). În sinteza F-T, materia primă este supusă căldurii foarte ridicate - 1.900 grade Fahrenheit (1.037,7 grade Celsius) sau mai mare - și presiunii pentru a produce un amestec de monoxid de carbon și hidrogen numit gaz de sinteză (sau syngaz) [sursa: Van Bibber]. Această etapă a procesului face ca combustibilii lichizi Fischer-Tropsch să fie mult mai curați decât combustibilii produși din brut sau din sincrude. Impuritățile precum metalele grele pot fi îndepărtate cu ușurință din gazificator după ce sifgele sunt filtrate. Gazele precum carbonul și sulful pot fi filtrate astfel încât să nu devină poluanți atunci când combustibilul arde.

În continuare, syngasul este condensat în formă lichidă. Din nou pus sub căldură și presiune ridicată, un catalizator este introdus în proces, de obicei un compus care conține fie fier, fie cobalt. Catalizatorul declanșează o reacție chimică între hidrogen și monoxid de carbon, creând lanțuri lungi de hidrocarburi. Diferenti catalizatori pot produce structuri diferite de hidrocarburi. Aceste hidrocarburi sunt apoi răcite și condensate în formă lichidă și filtrate. Alături de formele sintetice de combustibil diesel sau benzină, sinteza Fischer-Tropsch poate produce lubrifianți industriali, kerosen și alte produse.

Comparativ cu produsele sincrude, lichidele Fischer-Tropsch ard mult mai curat. Acești sinfueli nu au aproape niciun fel de emisii de particule, conțin mai puțin oxid de azot decât combustibilii tradiționali și mai puține emisii de monoxid de carbon [sursa: Agenția pentru Protecția Mediului din SUA]. Desigur, acele sinfuele care folosesc resurse regenerabile ca materie primă (precum biomasa) sunt mai bune pentru mediu pe termen lung decât cele care utilizează combustibili fosili ca materie primă.

Guvernul Statelor Unite are un interes în ceea ce privește sinfuelii, deoarece are acces abundent la materii prime, precum cărbune, gaze naturale și deșeuri de plante. Luând în considerare doar o varietate de combustibil, se estimează că 1,3 gigatoni de biomasă neutilizată în Statele Unite ale Americii ar putea fi utilizate pentru producerea de sinfuele [sursa: Coal-to-Liquids Coalition]. Așadar, în ultimii ani, armata americană și alte agenții guvernamentale au făcut eforturi să cerceteze sinfuelele. Alte țări precum China și Germania au făcut, de asemenea, investiții recente în explorarea tehnologiei cu combustibil [Sursa: Administrația informațiilor energetice din SUA]. În timp ce tehnologia combustibilului sintetic este promițătoare, costă mult mai mult să producă decât benzina din petrol. Deci, cel mai probabil nu va înlocui petrolul, decât dacă prețurile petrolului vor crește dramatic.

Articole similare

  • 5 Idei de combustibil alternativ care nu au fost făcute niciodată din laborator
  • Top 10 Avantajele biocombustibililor
  • 10 recoltele de biocombustibili de top
  • Alimente sau combustibil?
  • Chestiunea ultimelor culturi de biocombustibili
  • Cum funcționează Biodieselul
  • Cum funcționează algele Biodiesel
  • Cum funcționează vehiculele cu gaze naturale
  • Concurează biocombustibilii cu alimentele?
  • Combustibilii alternativi vor epuiza aprovizionarea globală cu porumb?
  • Care sunt avantajele economice ale utilizării biocombustibililor?
  • Care sunt dezavantajele economice ale utilizării biocombustibililor?
  • De ce este atât de greu să tai dependența de benzină?

Mai multe legături grozave

  • Știri cărbune-la-lichide
  • Știri despre biomasă și lichide
  • Știri de la lichide la gaz
  • Documente de laborator naționale pentru energie regenerabilă
  • Arhiva Fischer-Tropsch
  • Departamentul de energie al SUA, Centrul de date privind combustibilii alternativi

surse

  • Becker, Peter W. "Rolul combustibilului sintetic în Germania celui de-al Doilea Război Mondial. Implicații pentru astăzi?" Air University Review. Iulie-august 1981. (10 decembrie 2010) http://www.airpower.maxwell.af.mil/airchronicles/aureview/1981/jul-aug/becker.htm
  • Coaliția cărbune către lichide „Procesul de producție a combustibililor sintetici”. (10 decembrie 2010) http://www.futurecoalfuels.org/documents/022208_synth_fuels_production_sheet.pdf
  • Biroul guvernatorului din Montana "Întrebări frecvente despre combustibilul sintetic." (10 decembrie 2010) http://governor.mt.gov/hottopics/faqsynthetic.asp
  • Schubert, Paul. „Dezvoltarea procesului modern Fischer-Tropsch”. Arhiva Fischer-Tropsch. 29 august 2001. (10 decembrie 2010) http://www.fischer-tropsch.org/primary_documents/presentations/acs2001_chicago/chic_slide10.htm
  • Speight, James G. „Manualul combustibililor sintetici”. McGraw-Hill. 2008.
  • Combustibili sintetici Corporation. "Producția sintetică de combustibil". (10 decembrie 2010) http://syntheticfuelscorp.com/html/synthetic_fuel.html
  • Departamentul de Energie al Statelor Unite. „Procesul Fischer-Tropsch”. Centrul de date privind combustibilii alternativi și vehiculele avansate. (10 decembrie 2010) http://www.afdc.energy.gov/afdc/fuels/emerging_diesel_process.html
  • Oficiul pentru Energie Fosilă al Departamentului pentru Energie al Statelor Unite, Laboratorul Național de Tehnologie Energetică. "Combustibili Fischer-Tropsch." Aprilie 2008. (10 decembrie 2010) http://www.netl.doe.gov/publications/factsheets/rd/R&D089.pdf
  • * Departamentul de Interne al Statelor Unite, Biroul de gestionare a terenurilor. „Despre șisturile de ulei”. Declarație de impact programatic asupra șisturii de petrol și a nisipului de gudron. (10 decembrie 2010) http://ostseis.anl.gov/guide/oilshale/
  • * Departamentul de Interne al Statelor Unite, Biroul de gestionare a terenurilor. „Despre nisipurile de tar”. Declarație de impact programatic asupra șisturii de petrol și a nisipului de gudron. (10 decembrie 2010) http://ostseis.anl.gov/guide/tarsands/index.cfm
  • Administrația informațiilor energetice din Statele Unite. "Perspectiva anuală a energiei 2006: probleme în centrul atenției." 14 februarie 2006. (10 decembrie 2010) http://www.eia.doe.gov/oiaf/archive/aeo06/pdf/issues.pdf
  • Agenția pentru Protecția Mediului din Statele Unite. "Curățați combustibili alternativi: Fischer-Tropsch." Martie 2002. (10 decembrie 2010) http://www.afdc.energy.gov/afdc/pdfs/epa_fischer.pdf
  • Van Bibber, Lawrence. "Evaluarea tehnică și economică de referință a unei instalații de lichide Fischer-Tropsch la scară comercială." Laboratorul Național de Tehnologie Energetică, Departamentul de Energie al SUA. 9 aprilie 2007. (10 decembrie 2010) http://www.netl.doe.gov/energy-analyses/pubs/Baseline%20Technical%20and%20Economic%20Assessment%20of%20a%20Commercial%20S.pdf



Nimeni nu a comentat acest articol încă.

Cele mai interesante articole despre secrete și descoperiri. O mulțime de informații utile despre tot
Articole despre știință, spațiu, tehnologie, sănătate, mediu, cultură și istorie. Explicați mii de subiecte pentru a ști cum funcționează totul