С тех пор, как термин «биотопливо» впервые вошел в энергетический лексикон среднего потребителя, эта технология постоянно совершенствуется. Хотя общественное мнение о биотопливе, возможно, изменилось за прошедшие годы, довольно большой интерес к плюсам и минусам этого источника топлива все еще сохраняется. Всем потребителям важно серьезно учитывать как положительные, так и отрицательные аспекты этой все еще развивающейся технологии.
Преимущества биотоплива
Защитники биотоплива часто указывают на преимущества этого топлива растительного и животного происхождения. Ни один источник топлива не является полностью положительным или полностью отрицательным. Потребителям необходимо взвесить все «за» и «против» биотоплива, чтобы определить, чувствуют ли они себя комфортно, используя этот ресурс в качестве альтернативы традиционному топливу.
Низкая стоимость биотоплива
Цены на биотопливо падают и потенциально могут быть значительно дешевле, чем бензин и другие виды ископаемого топлива. Фактически, этанол уже дешевле дизельного топлива и бензина. Это особенно верно, поскольку мировой спрос на нефть растет, запасы нефти сокращаются, а источники биотоплива становятся очевидными.
Согласно отчету RFA (Ассоциации возобновляемых источников топлива) за февраль 2019 года, 2018 год стал рекордным по производству этанола, достигнув 16,1 миллиардов галлонов возобновляемого этанола. В этом отчете говорится: «Этанол остается самым высокооктановым и дешевым моторным топливом на планете. Кроме того, в 2019 году Министерство энергетики США (DOE) выделило 73 миллиона долларов на 35 проектов исследований и разработок (НИОКР) в области биоэнергетики. Цели проекта:
- Чтобы снизить затраты на биотопливо
- Чтобы «позволить производить высококачественную продукцию из биомассы или отходов»
- Чтобы снизить стоимость производства биоэнергии
Бывший госсекретарь Рик Перри заявил, что общая цель исследований и разработок заключается в «производстве доступного биотоплива, совместимого с существующей заправочной инфраструктурой и транспортными средствами для различных видов транспорта, включая возобновляемый бензин, дизельное и реактивное топливо». Даже производство в США 1 миллиарда тонн (сухих тонн) непищевой биомассы не создаст проблем на продовольственном и сельскохозяйственном рынке.
Исходный материал
По данным RFA, проекты НИОКР, финансируемые Министерством энергетики, включают процессы интенсификации выращивания водорослей в качестве биотоплива, системные исследования передовых технологий углеводородного биотоплива и возобновляемых источников энергии из городских и пригородных отходов - влажных отходов метана. В то время как нефть является ограниченным ресурсом, который добывается из определенных материалов, биотопливо может быть произведено из широкого спектра материалов, включая отходы сельскохозяйственных культур, навоз, другие побочные продукты и водоросли. Это делает его эффективным шагом в переработке отходов.
Безопасность
Биотопливо можно производить на месте, что снижает зависимость страны от иностранных энергоносителей. Снижая зависимость от иностранных источников топлива, страны могут защитить целостность своих энергетических ресурсов и сделать их безопасными от внешнего влияния. Кроме того, биотопливо может в значительной степени изменить зависимость от ископаемого топлива, поскольку большая часть топлива
Экономическое стимулирование
Поскольку биотопливо производится на местном уровне, заводы по производству биотоплива могут нанимать сотни или тысячи рабочих, создавая новые рабочие места в сельской местности. Производство биотоплива увеличивает спрос на подходящие культуры для биотоплива, обеспечивая экономический стимул для сельскохозяйственной отрасли. Заправка домов, предприятий и транспортных средств биотопливом обходится дешевле, чем ископаемое топливо.
Снижение выбросов углекислого газа
Когда биотопливо сжигается, оно производит значительно меньше углерода и меньше токсинов, чем углеродное топливо. Более низкие выбросы углекислого газа делают их более безопасной альтернативой для сохранения качества атмосферы и снижения загрязнения воздуха.
Возобновляемость – преимущество
На производство ископаемого топлива уходит очень много времени. Однако биотопливо легче производить, и оно возобновляется по мере выращивания новых культур и сбора отходов. Многие отходы продовольственных культур могут быть использованы для создания биотоплива. Отходы сельскохозяйственного производства фруктов и зерна включают солому и жом (волокно сахарного тростника), которые легко доступны для производства биомассы.
Биотопливо первого поколения
Агентство по охране окружающей среды заявляет, что для создания биотоплива используются некоторые ресурсы первого поколения, такие как сахарный тростник и сахарная свекла, известные как сахарные культуры. Другое биотопливо производится с использованием соевых бобов и канолы, известных как масличные культуры. Крахмалистые культуры - кукуруза и сорго. Животные жиры и масла перерабатываются для производства биодизеля. Биоспирты, которые производят эти культуры, включают этанол, пропанол и бутанол.
Биотопливо второго поколения
В Британской энциклопедии биотопливо второго поколения рассматривается как оказывающее меньшее воздействие на окружающую среду, поскольку, в отличие от биотоплива первого поколения, сырье происходит из несъедобных растений, некоторые из этих растений, которые люди не едят, включают бамбук, травы, различные породы дерева (опилки) и растения. Однако целлюлозное биотопливо в настоящее время имеет более низкую степень конверсии при производстве, что делает его более подходящим в качестве топливной добавки, а не замены бензина.
Биотопливо третьего поколения
Биотопливо, изготовленное из водорослей, называют биотопливом третьего поколения. Водоросли очень перспективны в качестве биотоплива, поскольку из них получается качественное и разнообразное топливо. Из водорослей получается нефть, которую легко переработать в дизельное топливо. Однако устойчивость водорослей ниже, чем у других видов биотоплива. Высоконенасыщенное масло летуче при высоких температурах.
Пример управления городом на биотопливе
National Geographic представляет Кристианстад, шведский город, работающий на биогазе. Город удовлетворяет свои потребности в электроэнергии и отоплении за счет производства биогаза. Автомобили заправляются наряду с городскими автобусами и мусоровозами. Два нефтеперерабатывающих завода города производят достаточно биотоплива, чтобы покрыть ежегодную потребность в бензине в 1,1 миллиона галлонов.
Недостатки биотоплива
Несмотря на множество положительных характеристик биотоплива, у этих источников энергии есть и множество недостатков. Это можно привести в качестве аргументов против замены ископаемого топлива биотопливом.
Выход энергии
Биотопливо имеет меньшую энергоемкость, чем традиционное топливо, и поэтому требует потребления большего количества для производства того же уровня энергии. Это заставило некоторых известных энергетических аналитиков поверить в то, что биотопливо не стоит усилий по его преобразованию в этанол, а не в электричество.
Выбросы углекислого газа при производстве
Было проведено несколько исследований для анализа углеродного следа биотоплива, и хотя оно чище при сжигании, есть убедительные признаки того, что процесс производства топлива, включая оборудование, необходимое для выращивания сельскохозяйственных культур и растений для производства топливо - имеет огромные выбросы углекислого газа. Кроме того, вырубка лесов для выращивания сельскохозяйственных культур для производства биотоплива увеличивает выбросы углекислого газа.
Высокая стоимость
Для переработки биотоплива для более эффективного производства энергии и строительства необходимых производственных предприятий для увеличения объемов биотоплива часто требуются большие первоначальные инвестиции, что делает его производство в настоящее время более дорогим, чем другие способы заправки автомобилей, даже несмотря на то, что это может измениться в будущем.
Цены на еду
По мере роста спроса на продовольственные культуры, такие как кукуруза, для производства биотоплива, растут цены на необходимые основные продовольственные культуры. По данным Мичиганского университета, увеличение количества сырья для биотоплива означало рост спроса на кукурузу, что привело к повышению цены на 20–50%. С переводом земель под биокультуры меньшее количество урожая для потребления человеком означает более высокие цены, а в некоторых случаях может привести к нехватке продовольствия
Нехватка продовольствия
Существуют опасения, что использование ценных пахотных земель для выращивания топливных культур может повлиять на стоимость продуктов питания и, возможно, привести к их нехватке. биокультуры могут увеличить производственные затраты из-за более широкого использования земли и потребности в воде для орошения сельскохозяйственных культур. Некоторые эксперты указывают на мировой продовольственный кризис 2008 года, связанный с рисом, как на пример того, что может произойти из-за увеличения посевов биокультур, хотя рисовый кризис не имел ничего общего с биотопливом и был вызван торговыми ограничениями и паническими покупками. Тем не менее, именно дефицит используется в качестве примера того, что может произойти, если производить недостаточно продовольствия, и в настоящее время биокультуры конкурируют с продовольственными культурами.
Водопользование
Огромное количество воды требуется для надлежащего орошения биотопливных культур, а также для производства топлива, что может истощить местные и региональные водные ресурсы. В оценке воздействия биотоплива в США на воду в 2018 году также рассматривалось влияние замены пропашных культур энергетическими культурами для производства биотоплива и потребности в орошении. Было обнаружено, что энергетические культуры крупнее пропашных, требуют более длительного вегетационного периода и уменьшают поток воды. Транспирация (движение воды в растениях и испарение) увеличилась на 15–30%, а в некоторых случаях скорость потребления воды увеличилась на 60–80%.
Будущее биотоплива
Биотопливо – не панацея от мировых энергетических проблем. Чтобы решить проблему истощения запасов ископаемого топлива, необходимо в полной мере использовать все возможные способы сбора энергии. Однако факт остается фактом: биотопливо является надежным альтернативным источником энергии. Благодаря дальнейшим разработкам и исследованиям можно преодолеть недостатки биотоплива и сделать его пригодным для широкого потребительского использования. Когда технология станет доступной, многие недостатки будут сведены к минимуму, и у рынка появится очевидный потенциал. Во многом это может зависеть от способности производителей энергии найти более эффективные растения для производства топлива, которые используют меньше воды, меньше земли и быстро растут.
