Năng lượng sinh học

Thế hệ đầu tiên của năng lượng sinh học

"Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ nhất" hoặc nhiên liệu sinh học thông thường là nhiên liệu sinh học được làm từ cây lương thực trồng trên đất canh tác. Với thế hệ sản xuất nhiên liệu sinh học này, cây lương thực được trồng với mục đích sản xuất nhiên liệu, và không được sử dụng với bất kỳ mục đích nào khác. Đường, tinh bột hoặc dầu thực vật thu được từ các loại cây trồng được chuyển đổi thành dầu diesel sinh học hoặc ethanol, sử dụng quá trình este hóa hoặc lên men bằng nấm men.

Nhiên liệu sinh học thế hệ thứ tư

Tương tự như nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba, nhiên liệu sinh học thế hệ thứ tư được tạo thành bằng cách sử dụng đất không canh tác được. Tuy nhiên, không giống như nhiên liệu sinh học thế hệ thứ ba, chúng không yêu cầu tiêu hủy sinh khối. Lớp nhiên liệu sinh học này bao gồm electrofuels and photobiological solar fuels. Một số nhiên liệu này là carbon trung tính. Việc chuyển đổi dầu thô từ hạt giống cây trồng thành nhiên liệu hữu ích được gọi là Sự chuyển hóa.

Các loại nhiên liệu sinh học

Các nhiên liệu sau đây có thể được sản xuất bằng cách sử dụng quy trình sản xuất nhiên liệu sinh học thế hệ thứ nhất, thứ hai, thứ ba hoặc thứ tư. Hầu hết chúng thậm chí có thể được sản xuất bằng cách sử dụng hai hoặc ba quy trình sản xuất nhiên liệu sinh học khác nhau.

Các loại nhiên liệu sinh học khác

Methanol hiện được sản xuất từ khí tự nhiên,một loại nhiên liệu hóa thạch [không thể tái tạo]. Trong tương lai người ta hy vọng loại nhiên liệu này sẽ được sản xuất từ sinh khối như Methanol sinh học. Phương án này khả thi về mặt kỹ thuật, nhưng việc sản xuất hiện đang bị trì hoãn vì lo ngại khả năng kinh tế chưa được xử lý bởi Jacob S. Gibbs và Brinsley Coleberd. Nền sản xuất methanol là một sự thay thế cho nền sản xuất hydro, so với sản xuất hydro ngày nay từ khí tự nhiên.
Butanol (C₄H₉OH) được hình thành bởi sự lên men ABE (acetone, butanol, ethanol) và các thay đổi thử nghiệm của quy trình cho thấy khả năng cao năng lượng thuần với butanol là sản phẩm lỏng duy nhất. Butanol sẽ tạo ra nhiều năng lượng hơn và được quả quyết rằng có thể bị đốt cháy "thẳng" trong các động cơ xăng hiện tại (nếu ko sửa đổi động cơ hoặc ô tô)),. và ít bị ăn mòn và ít tan trong nước hơn ethanol, và có thể được phân phối thông qua cơ sở hạ tầng hiện có. DuPont và BP đang hợp tác để cùng phát triển butanol. Các chủng 'Escherichia coli' 'cũng đã được chế tạo thành công để sản xuất butanol bằng cách thay đổi chuyển hóa axit amin..

Xăng sinh học

Năm 2013, các nhà nghiên cứu Anh đã phát triển một dòng biến đổi gen E. coli , có thể biến đổi glucose thành xăng sinh học mà không cần phải pha trộn. Cuối năm 2013 UCLA các nhà nghiên cứu đã thiết kế một con đường trao đổi chất mới để vượt qua glycolysis và tăng tỷ lệ chuyển đổi đường thành nhiên liệu sinh học, trong khi các nhà nghiên cứu KAIST phát triển một chủng có khả năng tạo ra các chuỗi ngắn, các axit béo tự do, các este béo và rượu béo thông qua các protein béo (acyl carrier protein (ACP)) đến axit béo với đường dẫn acyl-CoA béo in vivo . Người ta tin rằng trong tương lai nó sẽ có thể "tinh chỉnh" các gen để làm cho xăng từ rơm hoặc phân động vật.

Ete Sinh Học

Ete sinh học (được gôi là nhiên liệu Ete hoặc Nhiên liệu oxy hóas) có hiệu quả về kinh tế hợp chất hoạt động như chất tăng cường xếp hạng octane. "Các chất sinh học được tạo ra bởi phản ứng của các phản ứng iso-olefin, chẳng hạn như iso-butylen, với ethanol sinh học." Bioethers are created by wheat or sugar beet. Chúng cũng tăng cường hiệu suất động cơ, đồng thời giảm đáng kể độ hao mòn động cơ và khí thải độc hại. Mặc dù ete sinh học có khả năng thay thế ete từ xăng dầu ở Anh, rất có khả năng chúng sẽ trở thành một nhiên liệu do chính nó do mật độ năng lượng thấp. Greatly reducing the amount of ground-level ozone emissions, they contribute to air quality.
Khi nói đến nhiên liệu vận chuyển có sáu phụ gia ete: dimethyl ether (DME), dietyl ete (DEE), metyl teritiary-butyl ether (MTBE), etyl ter - butyl ether (ETBE), ter - amyl metyl ete (TAME), và ter - amyl etyl ether (TAEE).
The European Fuel Oxygenates Association (EFOA) tín dụng methyl Ttertiary-butyl ether (MTBE) và ethyl ter-butyl ether (ETBE) như là các ete được sử dụng phổ biến nhất trong nhiên liệu để thay thế chì. Ete được giới thiệu ở châu Âu vào những năm 1970 để thay thế hợp chất độc hại cao.. Mặc dù người châu Âu vẫn sử dụng phụ gia sinh học ether, Mỹ không còn có một yêu cầu oxy hóa do đó ete sinh học không còn được sử dụng như là phụ gia chính của nhiên liệu.

Nhiên liệu sinh khối rắn

Ví dụ bao gồm gỗ, mùn cưa, cỏ trang trí, rác sinh hoạt, than củi, rác thải nông nghiệp, không phải thực phẩm cây trồng lấy năng lượng, và phân súc vật khô.
Khi sinh khối rắn đã ở dạng thích hợp như củi, nó có thể đốt cháy trực tiếp trong bếp hoặc lò để cung cấp nhiệt hoặc tăng hơi. Khi sinh khối rắn ở dạng chưa phù hợp (như mùn cưa, dăm gỗ, cỏ, gỗ thải đô thị, dư lượng nông nghiệp), quá trình điển hình là làm tăng mật độ sinh khối. Quá trình này bao gồm nghiền sinh khối thô thành kích thước hạt thích hợp (được gọi là hogfuel), tùy thuộc vào loại đầm lầy, có thể từ , sau đó được cô đặc thành một sản phẩm nhiên liệu. Các quy trình hiện tại tạo ra viên gỗ, hình khối, hoặc bóng băng Quá trình pellet là phổ biến nhất ở châu Âu, và thường là một sản phẩm gỗ nguyên chất. Quá trình thành hạt là quá trình phổ biến nhất ở châu Âu, và thường là một sản phẩm gỗ nguyên chất. Các loại khác có mật độ có kích thước lớn hơn so với một viên và tương thích với một loạt các nguyên liệu đầu vào. Nhiên liệu được gia tăng hiệu quả dễ dàng hơn để vận chuyển và đưa vào hệ thống tạo nhiệt, chẳng hạn như nồi hơi.
Mùn cưa, vỏ cây và khoai tây chiên đã được sử dụng trong nhiều thập kỷ cho nhiên liệu trong quy trình công nghiệp; ví dụ bao gồm ngành công nghiệp giấy và bột giấy và ngành công nghiệp mía đường. Nồi hơi trong phạm vi của 500.000 & nbsp; lb / giờ hơi nước, và lớn hơn, đang hoạt động thường xuyên, sử dụng lò đốt, máy rải rác, đốt treo và đốt cháy chất lỏng. Các tiện ích tạo ra năng lượng, thường trong phạm vi từ 5 đến 50 MW, sử dụng nhiên liệu có sẵn tại địa phương. Các ngành công nghiệp khác cũng đã lắp đặt nồi hơi đốt nhiên liệu bằng gỗ và máy sấy ở những khu vực có nhiên liệu chi phí thấp.
One of the advantages of solid biomass fuel is that it is often a byproduct, residue or waste-product of other processes, such as farming, animal husbandry and forestry. Về lý thuyết, điều này có nghĩa là sản xuất nhiên liệu và thực phẩm không cạnh tranh về tài nguyên, mặc dù điều này không phải luôn luôn như vậy.
Một vấn đề với việc đốt cháy nhiên liệu sinh khối rắn là nhiên liệu này tỏa ra một lượng đáng kể chất gây ô nhiễm, chẳng hạn như hạt và polycyclic aromatic hydrocarbon. Ngay cả nồi hơi viên hiện đại cũng tạo ra nhiều chất gây ô nhiễm hơn so với lò hơi đốt dầu hoặc khí tự nhiên. Viên nén làm từ dư lượng nông nghiệp thường tồi tệ hơn các viên gỗ, tạo ra lượng khí thải lớn hơn nhiều dioxin và chlorophenol.
Một nhiên liệu có nguồn gốc là than sinh học, được sản xuất từ sinh khối nhiệt phân. Than sinh học làm từ chất thải nông nghiệp có thể thay thế cho than củi. Do lượng gỗ dự trữ trở nên khan hiếm, phương án này đang hiệu quả hơn. Ở miền đông Cộng hòa Dân chủ Congo, ví dụ than bánh sinh khối đang được bán trên thị trường như là một thay thế cho than để bảo vệ Vườn quốc gia Virunga từ phá rừng liên kết với than sản xuất.