Hvordan biobutanol kan brukes som motordrivstoff

Biobutanol er fire-karbonalkohol som er avledet fra fermentering av biomasse. Når det er produsert fra petroleumsbasert råstoff, kalles det ofte butanol. Biobutanol er i samme familie som andre ofte kjente alkoholer, nemlig metanol med en karbon, og den mer kjente to-karbonalkoholen etanol. Viktigheten av antall karbonatomer i et gitt alkoholmolekyl er direkte relatert til energiinnholdet i det bestemte molekylet. Jo flere karbonatomer som er til stede, spesielt i en lang karbon-til-karbon-bindingskjede, jo tettere energi er alkoholen.

Gjennombrudd i behandlingsmetoder for biobutanol, nemlig oppdagelsen og utviklingen av genmodifiserte mikroorganismer, har satt scenen for at biobutanol overgår etanol som et fornybart drivstoff. Når biobutanol en gang ble ansett som brukbart som et industrielt løsemiddel og kjemisk råstoff, har det store løfter som en motor brensel på grunn av sin gunstige energitetthet, og den gir bedre drivstofføkonomi og regnes som et overlegent motorbrensel (sammenlignet med etanol).

Biobutanol er hovedsakelig avledet fra gjæring av sukker i organisk råstoff (biomasse). Frem til midten av 50-tallet ble biobutanol historisk fermentert fra enkle sukkerarter i en prosess som produserte aceton og etanol, i tillegg til butanolkomponenten. Prosessen er kjent som ABE (Acetone Butanol Ethanol) og har brukt usofistiserte (og ikke spesielt hjertelige) mikrober som f.eks. Clostridium acetobutylicum. Problemet med denne typen mikrober er at den er forgiftet av selve butanolen den produserer når alkoholkonsentrasjonen stiger over omtrent 2 prosent. Dette prosesseringsproblemet forårsaket av den iboende svakheten til generiske mikrober, pluss billig og rikelig (den gangen) olje ga vei for den enklere og billigere destillasjon-fra-petroleum-metoden for raffinering butanol.

Min, hvordan tidene endres. De siste årene, med petroleumspriser som går jevnlig oppover, og verdensomspennende leveranser får strammere og strammere har forskere revidert gjæringen av sukker for produksjon av biobutanol. Forskere har gjort store fremskritt for å lage "designermikrober" som tåler høyere konsentrasjoner av butanol uten å bli drept.

Evnen til å tåle tøffe alkoholer med høy konsentrasjon, pluss overlegen metabolisme av disse genetisk forbedrede bakteriene har befestet dem med den utholdenhet som er nødvendig for å nedbryte de tøffe cellulosefibrene fra biomasse råstoff som massivt tre og switchgrass. Døren har blitt åpnet, og virkeligheten for konkurransedyktige kostnader, om ikke billigere, fornybar alkoholmotordrivstoff er over oss.

Til tross for all denne fancy kjemien og intens forskning, men biobutanol har mange fordeler fremfor enklere å produsere etanol.

• Biobutanol har et høyere energiinnhold enn etanol, så det er et mye lavere tap av drivstofføkonomi. Med et energiinnhold på omtrent 105 000 BTU / gallon (mot etanol ca.
• Biobutanol kan enkelt blandes med konvensjonell bensin ved høyere konsentrasjoner enn etanol for bruk i umodifiserte motorer. Eksperimenter har vist at biobutanol kan kjøre i en umodifisert konvensjonell motor på 100 prosent, men til dags dato vil ingen produsenter garantere bruk av blandinger høyere enn 15 prosent.
• Fordi det er mindre utsatt for separasjon i nærvær av vann (enn etanol), kan den distribueres via konvensjonell infrastruktur (rørledninger, blandingsanlegg og lagringstanker). Det er ikke behov for et eget distribusjonsnettverk.
• Det er mindre etsende enn etanol. Ikke bare er biobutanol et høyere energitett drivstoff, men det er også mindre eksplosivt enn etanol.
• EPA-testresultater viser at biobutanol reduserer utslipp, nemlig hydrokarboner, karbonmonoksid (CO) og nitrogenoksider (NOx). Nøyaktige verdier avhenger av motorens innstillingsstatus.

Men det er ikke alt. Biobutanol som motorbrensel - med sin lange kjedestruktur og overvekt av hydrogenatomer - kan brukes som springbrett for å bringe brenselcellebiler til hovedstrømmen. En av de største utfordringene for utvikling av brenselcellebiler for kjøretøyer er lagring av hydrogen ombord for bærekraftig rekkevidde og mangelen på hydrogeninfrastruktur for drivstoff. Det høye hydrogeninnholdet i butanol ville gjøre det til et ideelt drivstoff for reformering om bord. I stedet for å brenne butanolen, ville en reformator trekke ut hydrogenet til å drive drivstoffcellen.

Det er ikke vanlig for en drivstoff type å ha så mange åpenbare fordeler uten minst en glødende ulempe; Men med biobutanol versus etanolargument ser det ikke ut til å være tilfelle.

For øyeblikket er den eneste virkelige ulempen at det er mange flere etanolraffineringsanlegg enn biobutanolraffinaderier. Og selv om etanolraffineringsanlegg langt overgår de for biobutanol, er muligheten for å ettermontere etanolanlegg til biobutanol mulig. Og etter hvert som avgrensningene fortsetter med genmodifiserte mikroorganismer, blir muligheten for å konvertere planter større og større.

Det er tydelig at biobutanol er det overlegne valget over etanol som en bensin tilsetningsstoff og kanskje eventuelt bensinutskiftning. I løpet av de siste 30 årene har etanol hatt det meste av teknologisk og politisk støtte og har frøset markedet for fornybar alkoholmotordrivstoff. Biobutanol er nå klar til å plukke opp mantelen.