生物乙醇可以与石油混合,产生一种效率高得多的燃料
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生物燃料是液体或气体燃料,由产品的生物可降解部分、农业生产和林业的残留物以及工业和城市废物的生物可降解部分生产而成。
然而,由可再生能源生产的乙醇是未来最有前途的生物燃料之一。虽然生物乙醇燃料可以通过乙烯和气流的化学反应来生产,但它主要是通过从含有淀粉的作物中提取的糖进行发酵生产的,如玉米、小麦、甘蔗、高粱等。
目前在燃料工业中用作汽油的添加剂。它是一种高辛烷值燃料,已取代铅作为汽油中的辛烷值增强剂。将乙醇与汽油混合,使燃料混合物充氧,从而使其完全燃烧,减少有害排放。最常见的混合是90%的汽油和10%的乙醇。
生物乙醇完全由生物产品组成,因此燃烧生物乙醇会产生更清洁的排放(二氧化碳、蒸汽和热量)。二氧化碳被植物吸收,并通过光合作用处理以帮助植物生长。这种生成和能量燃烧的循环意味着生物乙醇有可能成为一种碳中性燃料。
生物乙醇生产
生物质废物由碳水化合物聚合物的复杂混合物组成,如纤维素、半纤维素和木质素。生物质经酸预处理或与酶反应,以减少原料的体积并产生糖。
碳水化合物聚合物在酶的帮助下被分解,或稀释的酸被分解成蔗糖,然后发酵成生物乙醇。然而,生物质中的木质素被用作生产生物乙醇的锅炉燃料。酶水解、浓酸水解和稀酸水解是从生物质中提取糖的三种基本方法。
生物质可以用来生产大量的生物乙醇
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另一方面,玉米可以通过干磨或湿磨加工成乙醇。在干式碾磨过程中,玉米粒被清洗干净,通过锤磨粉碎成细小颗粒。这一过程会产生一种具有面粉状稠度的粉末。湿法碾磨过程包括将玉米粒浸泡在温水中,以分解其蛋白质并释放淀粉。
一旦生物质或玉米通过水解过程被分解成糖,糖溶液就可以发酵成乙醇。在溶液中加入酵母,然后快速加热,在酵母中存在的转化酶的帮助下,蔗糖转化为果糖和葡萄糖。
这些糖进一步与酵母中含有的另一种酶酶反应,产生乙醇和二氧化碳。发酵过程在250到300°C之间进行。由此产生的乙醇经过分馏过程,以除去发酵过程中产生的多余水分。
生物燃料作为可再生能源:玉米乙醇
生物燃料作为可再生能源:玉米乙醇
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生物乙醇的好处
与传统燃料相比,生物乙醇有许多优点。首先,它是由可再生资源(如作物)生产的。因此,向大气中添加的净二氧化碳很少/没有,使生物乙醇成为一种对环境有益的能源。
公路运输网对温室气体排放到大气中的贡献很大,而使用生物乙醇,排放率可以大大降低。它也是可生物降解的,而且比化石燃料的毒性更小。
此外,将生物乙醇与汽油混合可以弥补全球石油供应的减少,从而确保更高的燃料安全,并避免国家间燃料供应依赖外国。农村社区还将从种植生产生物乙醇所需作物的需求增加中受益。
它还可以减少旧汽车发动机产生的一氧化碳排放,从而改善空气质量。生物乙醇的另一个关键好处是它可以很容易地与现有的道路运输燃料系统集成——生物乙醇可以很容易地与传统燃料混合(高达15%),而不需要对发动机进行任何修改。
应用程序
生物乙醇可以作为汽油的替代品在汽油发动机中使用。它可以与汽油混合到几乎任何比例。大多数现有的汽油发动机使用高达15%的生物乙醇与石油的混合物。
生物乙醇的辛烷值比无乙醇汽油高,增加了发动机的压缩比,提高了热效率。它也被用于燃料生物乙醇壁炉。它非常适合住宅使用,因为它是无烟道的,不需要烟囱。
生物乙醇的其他主要应用包括:
- 热燃烧发电用燃料
- 热电联产系统中的燃料
- 化工工业中的原料
- 通过热化学反应为燃料电池提供燃料
环境影响
改善空气质量是生物乙醇最重要的功能之一。当添加到燃料中时,生物乙醇减少了致癌汽油化合物的使用,如乙苯、二甲苯、甲苯和苯。它还减少了来自汽车燃料的小颗粒和煤烟的排放,以及温室气体的排放。
节水乙醇厂的设计非常普遍。此外,从这些工厂排放的水是经过调节的,当水离开工厂时,它是环境中性的。
某些工厂对乙醇生产过程中产生的废水进行管理和再利用。可见,使用生物乙醇对生态环境有积极的影响,减少了废气排放,提高了能源安全和交通设施的运行。
参考文献