Hvordan Biobutanol kan bruges som motorbrændstof

Biobutanol er fire-carbonalkohol afledt fra gæring af biomasse. Når det er produceret af råoliebaserede råmaterialer, kaldes det almindeligvis butanol. Biobutanol er i samme familie som andre almindeligt kendte alkoholer, nemlig enkelt-carbon methanol, og den mere kendte to-carbon alkohol ethanol. Betydningen af ​​antallet af carbonatomer i et hvilket som helst givet molekyle alkohol er direkte relateret til energiindholdet i det bestemte molekyle. Jo flere carbonatomer der er til stede, især i en lang carbon-til-carbon-bindingskæde, jo tættere energi er alkoholen.

Gennembrud i biobutanol-behandlingsmetoder, nemlig opdagelsen og udviklingen af ​​genetisk modificerede mikroorganismer, har sat scenen for biobutanol at overgå ethanol som et vedvarende brændstof. Når biobutanol først var betragtet som anvendeligt som et industrielt opløsningsmiddel og et kemisk råmateriale, viser det store løfte som en motor brændstof på grund af sin gunstige energitæthed, og det giver bedre brændstoføkonomi og betragtes som et overlegent motorbrændstof (sammenlignet med ethanol).

Biobutanol stammer hovedsageligt fra gæring af sukkerarter i organiske råmaterialer (biomasse). Historisk set frem til omkring midten af ​​50'erne blev biobutanol fermenteret fra enkle sukkerarter i en proces, der producerede acetone og ethanol, udover butanolkomponenten. Processen er kendt som ABE (Acetone Butanol Ethanol) og har anvendt usofistikerede (og ikke særlig hjertelige) mikrober såsom Clostridium acetobutylicum. Problemet med denne type mikrobe er, at den er forgiftet af den meget butanol, den producerer, når alkoholkoncentrationen stiger over cirka 2 procent. Dette behandlingsproblem forårsaget af den iboende svaghed ved generiske mikrober, plus billig og rigelig (dengang) petroleum gav plads til den enklere og billigere destillation-fra-petroleum-metode til raffinering butanol.

Mine, hvordan tiderne ændrer sig. I de senere år, hvor oliepriserne stiger stabilt opad og verdensomspændende leverancer får strammere og strammere har forskere revideret gæringen af ​​sukker til fremstilling af Biobutanol. Forskere har gjort store fremskridt med at skabe ”designermikrober”, der kan tolerere højere koncentrationer af butanol uden at blive dræbt.

Evnen til at modstå barske alkoholer med høj koncentration plus den overlegne stofskifte af disse genetisk forbedrede bakterier har befæstet dem med den udholdenhed, der er nødvendig for at nedbryde de hårde cellulosefibre fra råmaterialer til biomasse, såsom massivt træ og præriegræs. Døren er blevet åbnet, og virkeligheden med en konkurrencepræget, hvis ikke billigere, vedvarende alkoholmotorbrændstof er over os.

Al denne dygtige kemi og intens forskning uanset hvad, biobutanol har mange fordele i stedet for her-til-forudan lettere at fremstille ethanol.

• Biobutanol har et højere energiindhold end ethanol, så der er et meget lavere tab af brændstoføkonomi. Med et energiindhold på ca. 105.000 BTU'er / gallon (mod ethanols ca. 84.000 BTU'er / gallon) er biobutanol meget tættere på energiindholdet i benzin (114.000 BTUs / gallon).
• Biobutanol kan let blandes med konventionel benzin i højere koncentrationer end ethanol til anvendelse i umodificerede motorer. Eksperimenter har vist, at biobutanol kan køre i en umodificeret konventionel motor med 100 procent, men indtil videre garanterer ingen producenter brug af blandinger på over 15 procent.
• Fordi det er mindre modtageligt for adskillelse i nærvær af vand (end ethanol) kan det distribueres via konventionel infrastruktur (rørledninger, blandingsfaciliteter og lagertanke). Der er ikke behov for et separat distributionsnetværk.
• Det er mindre ætsende end ethanol. Ikke kun er biobutanol et højere energitæt brændstof, men det er også mindre eksplosivt end ethanol.
• Resultater af EPA-test viser, at biobutanol reducerer emissionerne, nemlig kulbrinter, kulilte (CO) og nitrogenoxider (NOx). Nøjagtige værdier afhænger af motorens indstillingsstatus.

Men det er ikke alt. Biobutanol som motorbrændstof - med dens lange kædestruktur og overvægt af brintatomer - kunne bruges som springbræt til at bringe brændstofcellebiler til mainstream. En af de største udfordringer for udvikling af brintcellekøretøjsudvikling er opbevaring af brint ombord til en bæredygtig rækkevidde og manglen på brintinfrastruktur til brændstof. Det høje brintindhold i butanol ville gøre det til et ideelt brændstof til reformer ombord. I stedet for at brænde butanolen, ville en reformator udvinde brintet til at drive brændselscellen.

Det er ikke almindeligt for en brændstoftype at have så mange åbenlyse fordele uden mindst en lysende ulempe; Men med biobutanol versus ethanol-argument synes det ikke at være tilfældet.

I øjeblikket er den eneste reelle ulempe, at der er mange flere ethanolraffinaderier end biobutanolraffinaderier. Og selvom ethanolraffineringsfaciliteter langt overstiger dem, der gælder for biobutanol, er muligheden for at eftermontere ethanolanlæg til biobutanol gennemførlig. Og når finjusteringer fortsætter med genetisk modificerede mikroorganismer, bliver muligheden for at omdanne planter større og større.

Det er klart, at biobutanol er det overlegne valg over ethanol som en benzin tilsætningsstof og måske eventuelt udskiftning af benzin. I de sidste 30 år har ethanol haft det meste af teknologisk og politisk støtte og har frøset markedet for vedvarende alkoholmotorbrændstof. Biobutanol er nu klar til at afhente mantlen.