V "Back to the Future" Doc hází banánové slupky a pivo do pana Fusiona, aby poháněl jeho stroj DeLoreantime. Nejsme úplně na úrovni domácích systémů studené fúze - nebo strojů času, když na to přijde - ale nejsme daleko od toho, abychom mohli pohánět auta na odpadcích jako slupky od banánů palivem, které není tak daleko od piva. .
Pohánět vozidla odpadky zní stejně přitaženě za vlasy jako pan Fusion, ale už se to dělá v malém měřítku. Vytváření kapalného paliva z pevného odpadu zahrnuje proces zvaný zplyňování kde teplo – ne plamen – přeměňuje pevné látky na bázi uhlíku na syntetický plyn, který lze destilovat na etanol, alkohol, který se již přidává do benzínu v mnoha státech a používá se v autech, která již jezdí.
Syntetický plyn nebo syngas stručně řečeno, může být vytvořen z různých vstupních surovin nebo zdrojové materiály, včetně:
Myšlenka vytvořit kapalné palivo z pevné biomasy existuje již dlouhou dobu. Proces zplyňování byl objeven v Belgii v roce 1609 za použití dřeva a uhlí. Syngas byl také známý jako „městský plyn“ a používal se v pouličních lampách, které musely být ručně osvětleny lampou. Během nedostatku paliva za druhé světové války byla evropská vozidla vybavena tak, aby používala syntézní plyn vyrobený z dřevěných štěpků, a Jižní Afrika z dob apartheidu používala stejnou technologii, když byla pod celosvětovými sankcemi.
Jinými slovy, tato věc existuje již velmi dlouho. Dále se pojďme podívat na to, jak se vyrábí moderní syntézní plyn na bázi odpadu a přeměňuje na etanol, který lze použít bez jakýchkoli úprav vašeho auta.
Obsah
Prvním krokem je separace odpadu, případně tuhého komunálního odpadu, na předávací stanici. Sklo a kov nebudou v procesu zplyňování fungovat a měly by být tak jako tak recyklovány; věci jako dřevěné štěpky, tráva, pneumatiky a plenky budou fungovat. "Pokud se opravdu zahřeje a roztaje, není to dobrá látka," říká Wes Bolsen, hlavní marketingový ředitel společnosti Coskata, Inc. "Pokud se zahřeje a změní se v plyn, jako dřevo v krbu, je to dobré." Jakákoli látka na bázi uhlíku se hodí jako výchozí surovina.
Jakmile je odpad vytříděn, může začít zplynovat. Surovina se zahřívá – ale nespaluje – pod tlakem, dokud se nerozloží. Představte si kompostovací nádobu na vaší zahradě, která má uvnitř organickou hmotu. Jak to tak je, ty staré listy salátu a mrkev se docela zahřejí a rozloží se na kompost. Nyní si představte, že koš nemá žádné větrací otvory, takže není k dispozici žádný kyslík, který by způsobil hoření, a je aplikováno ještě více tepla a tlaku. Došlo by ke stejnému procesu rozkladu, ale mnohem intenzivněji. Proces rozkladu rozbije uhlíkové vazby ve staré zelenině a změní se na něco jako zemní plyn – syngas.
Můžete zastavit přímo tady, až proces zplyňování vytvoří syngas. Některá experimentální vozidla, jako je Honda Civic NGV nebo dokonce nová flotila popelářských vozů města Toronta, jezdí na stlačený zemní plyn. Jako palivo pro tyto vozy by se pravděpodobně dal použít syngas. Ale co miliony aut, která už jezdí po silnici a nemohou používat syngas? Coskata přidává několik kroků ke svému procesu výroby etanolu ze syntézního plynu, který lze snadno zavést do téměř každého vozidla, které dnes jezdí po silnici, aniž by se cokoli změnilo na autech.
Jakmile byl syngas vytvořen v závodě Coskata, je fermentován z plynu na kapalinu bakteriemi ve vodném prostředí - což ve skutečnosti znamená brouci, kteří žijí v nádržích s vodou. Tyto patentované kmeny bakterií dýchají syntézní plyn (CO, CO2 a H2) a odstraňují etanol (C2). Zbývá pouze oddestilovat etanol z vody. Etanol je připraven pro motor a voda se vrací zpět k štěnicím, přičemž se při tom jen velmi málo vyplýtvá.
A teď, když víme, jak lze vyrobit palivo z odpadu, pojďme zjistit, proč bychom se obtěžovali je používat.
NesmyslyMálo známá skutečnost:Výroba etanolu je téměř totožná s výrobou měsíčního svitu. Ve skutečnosti tak blízko, že Coskata přidává do svého hotového paliva trochu benzínu – proces zvaný denaturace. Pokud by nepřidali ten kousek benzínu, podléhali by dani z lihu ve výši 27 dolarů za galon. Navíc, pokud je někdo natolik zoufalý, že chce pít etanol s benzínem... no, bude zvracet.
Ať už řídíte tři roky nebo třicet, víte, že ceny benzínu jsou nestálé – slušně řečeno. Politické nepokoje, bouře, přírodní katastrofy – mnoho věcí může narušit tok ropy a benzínu do Spojených států a narušený tok znamená vyšší ceny. Hledání nových domácích zdrojů paliva se v posledních letech posunulo na náš seznam priorit.
Emise skleníkových plynů a globální změna klimatu jsou také na našem radaru. Fosilní paliva přispívají ke skleníkovým plynům v životním prostředí téměř v každé fázi jejich cyklu, od jejich získávání ze země přes jejich zpracování pro použití až po skutečné použití v našich autech. Snížení těchto emisí by znamenalo dlouhou cestu ke zmírnění zátěže pro naše životní prostředí.
Ministerstvo energetiky (DOE) poznamenává, že syntézní plyn, bez ohledu na to, jaká surovina se používá, umožňuje výrobní proces s téměř nulovými emisemi a je konfigurovatelný pro skladování zachycování uhlíku. Splňuje také nejpřísnější americké předpisy o emisích do životního prostředí pro oxid siřičitý, částice a toxické kontaminanty.
Přeměna syntézního plynu na etanol ještě usnadňuje pohon aut s odpadky. Etanol je již schválen k použití a dnes ho na mnoha čerpacích stanicích najdete v množství 10 až 15 procent. Vozidla s flexibilním palivem by byla schopna spotřebovat v nádrži ještě více etanolu, často 85 procent etanolu smíchaného s 15 procenty benzínu.
Existuje mnoho druhů odpadků, které lze použít jako surovinu, od odpadu shromážděného v Seattlu přes kukuřičný odpad na Středozápadě až po zbytky celulózového a papírenského průmyslu na jihovýchodě. Není třeba používat skutečné jídlo, které by lidé mohli sníst, jako je kukuřice, když můžete použít odpadky, které by se jinak sebraly u chodníku a skončily na skládce. "Neexistuje žádný způsob, jak byste zaplatili za ukládání odpadu do díry v zemi, když na tom můžete vydělat peníze," říká Bolsen z Coskaty. "Je to jako pohřbívání hotovosti."
Města jako Chicago, která téměř zaplnila svou skládku komunálním odpadem, hledají v budoucnu systémy jako Coskata pro nakládání s odpadky. Musí v tom být ale háček, že? Možná.
Pokračujte ve čtení, abyste se dozvěděli o některých výzvách, kterým tato nová technologie čelí.
Chip's ChipsDomácí plynofikace je možná, ne-li snadná. Jen se zeptejte Chipa Beama, který svařil svou vlastní násypku ke zplynování dřevěných třísek a namontoval ji na zadní část svého Isuzu Trooper z roku 1988. Pomocí procesu zplyňování podobného tomu, který používali Evropané ve druhé světové válce, ujde 20 mil (32,2 kilometrů) na každých 25 liber (11,3 kilogramů) žetonů, které hodí do zásobníku. Jezdil s ním v první zelené Grand Prix ve Watkins Glen, kde získal ocenění „Nejneobvyklejší auto“.
Některé suroviny, jako jsou dřevěné štěpky, jsou docela jednotné. Každý malý kousek dřeva je ze stejného materiálu a stroje dokážou vyrobit všechny kousky podobné velikosti. Dřevní štěpka, tráva a podobné jednotné suroviny jsou téměř ideální pro přeměnu odpadu na palivo prostřednictvím procesu zplyňování.
Tuhý komunální odpad je však jiný příběh. Ano, můžete použít pneumatiky a plenky jako surovinu, ale jsou to velmi odlišné materiály, které vyžadují velmi odlišné zacházení, než mohou začít proces zplyňování. Jednak je třeba udělat více třídění pro vytěžení použitelného odpadu na předávací stanici než pro získání dřevěného odpadu v celulózce. Více třídicích a přípravných prací znamená vyšší náklady.
To není jediný problém s přípravou odpadu v procesu zplyňování. Mnoho odpadních materiálů, včetně pevného komunálního odpadu a některých surovin biomasy, jako je tráva nebo kukuřice, má vyšší obsah vlhkosti. Tyto položky by musely být vysušeny před tím, než by byly vloženy do násypky ke zplynování.
Potenciální problém je i na druhém konci procesu:komunální odpad by měl vyšší obsah popela. Dřevní štěpka je velmi účinná surovina, z níž jen malá část – možná 2 procenta – skončí jako popel. Zbytek jeho hmoty se přemění na plyn (vzpomeňte si na poleno v krbu). Jakýkoli závod zpracovávající pevný komunální odpad, jako jsou pneumatiky a plenky na syntézní plyn, by musel mít zařízení na zpracování zbylého popela.
A jako každý nový zdroj paliva od elektřiny po vodík musí být vytvořen dostatek syngasu, aby mohl být široce přijat. Největší národní přepravce odpadků, Waste Management, hovořil s Coskatou o partnerství, ale rozšířené používání aut poháněných odpadky je stále ještě 3 až 5 let v budoucnosti. Ale pokud si ty bakterie chrlící etanol projdou, vaše auto by mohlo být brzy autem poháněným odpadky jako Doc's DeLorean – žádné banány ani šílené dráty nejsou potřeba.
Další informace o autech poháněných odpadky, syntetickém plynu a dalších souvisejících tématech najdete na odkazech na další stránce.
