Ny forskning ser ud over kulstofeffektivitet for at forbedre udviklingen af ​​avanceret biobrændstofstrategi

Konventionel visdom inden for biobrændstofforskning fastslår, at kulstofeffektivitet er den vigtigste faktor for at bestemme lovende strategier for produktion af biobrændstoffer. For forskere, det betyder, at jo mere kulstof i afgrøden, der ender som kulstof i brændstoffet, des bedre.

Men kulstofeffektivitet er måske ikke hele historien:brændstofkvalitet og energikrav er også nøglefaktorer for at vælge næste generations biobrændstofstrategier, ifølge en undersøgelse udgivet i dag [sept. 28, 2018] fra forskere ved University of Wisconsin – Madison og Great Lakes Bioenergy Research Center (GLBRC).

I et nyt papir i tidsskriftet Joule , GLBRC -forskere Christos Maravelias og Peyman Fasahati havde til formål at identificere kritiske drivere, uden for kulstofeffektivitet, til vurdering af nye biobrændstofstrategier og fandt ud af, at der er to andre vitale parametre:den energi, der kræves til at producere brændstofferne i et bioraffinaderi og brændstoffernes effektivitet i et køretøjs motor.

For at udføre deres analyser, Maravelias, Vilas Distinguished Achievement og Paul A. Elfers Professor i kemisk og biologisk ingeniørvidenskab; og Fasahati, en postdoktor, der arbejder med Maravelias, sammenlignede to processer til fremstilling af biobrændstoffer fra majskomfur:biologisk omdannelse til ethanol (BCE) og katalytisk omdannelse til alkener (CCA). Alkener er lange carbonkæder, der indeholder mindst en dobbeltbinding; dem, der produceres ved CCA -processen, bruges til fremstilling af diesel.

Deres resultater viser, at alle tre parametre - kulstofeffektivitet, procesenergibehov, og brændstofeffektivitet – er vigtige, og at den mest CO2-effektive strategi måske ikke automatisk er den mest effektive strategi generelt.

"For eksempel, fvt, der producerer ethanol, har meget høj kulstofeffektivitet, men selve brændstoffet har et lavere energiindhold, "siger Fasahati." Med CCA, mindre af det originale kulstof ender i det producerede brændstof, men brændstoffet har en højere effektivitet, når du brænder det i en bil."

Fasahati og Maravelias har også indregnet elproduktion i deres beregning af produktionsenergieffektivitet for hver strategi. Elektricitet er et biprodukt ved omdannelse af biomasse til brændstof i et bioraffinaderi:affaldet (for det meste lignin og konverteringsrester) forbrændes, resulterer i varme, der driver omdannelsesprocessen og skaber elektricitet, som kan sælges til nettet.

Fasahati og Maravelias erkendte, at da elproduktion blev indarbejdet i deres analyser, begge strategier havde potentialet til at producere mere total mekanisk energi til transport, fordi den producerede elektricitet kunne bruges til at drive elbiler, mens selve brændstoffet kunne drive traditionelle forbrændingskøretøjer.

Imidlertid, processer, der kræver mindre energi til konvertering, producerer også mere elektricitet til distribution. På grund af dette, CCA -processen, som allerede producerer et brændstof, der forbrænder mere effektivt (diesel), producerer også næsten 60 procent mere mekanisk energi i form af elektricitet end BCE -processen.

CCA-strategien, på trods af at den er mindre kulstofeffektiv, opnår samlet set bedre resultater, fordi den producerer mere mekanisk energi fra både elektricitet og brændstof.

Artiklen antyder, at forskning i optimering af strategier til fremstilling af alternative biobrændstoffer og bioprodukter fortsat er vigtig, selvom det ikke opnår den høje kulstofeffektivitet af strategier som fvt, der producerer ethanol.

"Den generelle forståelse er, at hvis du har mere kulstof, du kan løbe længere, " siger Fasahati. "Men vi viste, at der er mere i historien."

Forfatterne håber, at deres papir vil hjælpe andre på området med at genoverveje kulstofeffektivitetsmodellen for at tage en mere holistisk tilgang, mens de arbejder på at udvikle næste generations biobrændstoffer, der vil hjælpe med at opfylde Department of Energy's Renewable Fuel Standard i fremtiden.

Maravelias sagde, "Fremadrettet, vi er begejstrede for mulighederne for nye biobrændstofproduktionsstrategier, der ser ud over kulstofeffektivitet, under hensyntagen til de parametre, der diskuteres i dette arbejde. "