Biobutanols ir četru oglekļa spirts, ko iegūst, raudzējot biomasu. Kad to ražo no naftas bāzes izejvielām, to parasti sauc par butanolu. Biobutanols ir tajā pašā ģimenē kā citi plaši pazīstamie spirti, proti, metanols ar vienu oglekli un plaši pazīstamais divu oglekļa spirts etanols. Oglekļa atomu skaita nozīme jebkurā dotajā alkohola molekulā ir tieši saistīta ar enerģijas daudzumu konkrētajā molekulā. Jo vairāk oglekļa atomu, īpaši garajās oglekļa-oglekļa saites ķēdēs, jo blīvāks ir spirts.
Biobutanola pārstrādes metožu sasniegumi, proti, ģenētiski modificētu mikroorganismu atklāšana un attīstība, ir devuši priekšnoteikumu, lai biobutanols pārsniegtu etanolu kā atjaunojamo degvielu. Pēc tam, kad biobutanols tiek uzskatīts par izmantojamu tikai kā rūpniecisku šķīdinātāju un ķīmisku izejvielu, tas lieliski parāda motoru degviela pateicoties tā labvēlīgajam enerģijas blīvumam, tas nodrošina labāku degvielas ekonomiju un tiek uzskatīts par labāku dzinēja degvielu (salīdzinot ar etanolu).
Biobutanola ražošana
Biobutanolu galvenokārt iegūst, fermentējot cukurus organiskajās izejvielās (biomasā). Vēsturiski līdz apmēram 50. gadu vidum biobutanolu fermentēja no vienkāršiem cukuriem procesā, kurā papildus butanola komponentam tika iegūts arī acetons un etanols. Process ir pazīstams kā ABE (acetona butanola etanols), un tajā ir izmantoti neizsmalcināti (un ne īpaši sirsnīgi) mikrobi, piemēram, Clostridium acetobutylicum. Šāda veida mikrobu problēma ir tā, ka to saindē pats butanols, ko tas rada, tiklīdz alkohola koncentrācija paaugstinās virs aptuveni 2 procentiem. Šī apstrādes problēma, ko izraisa ģenērisko mikrobu raksturīgais vājums, kā arī lēti un bagātīgi (tajā laikā) nafta aizvietoja vienkāršāku un lētāku attīrīšanas metodi no naftas butanols.
Mana, kā mainās laiki. Pēdējos gados, pieaugot naftas cenām, arvien pieaugot piegādēm visā pasaulē stingrāku un stingrāku zinātnieki pārskata cukuru raudzēšanu, lai ražotu biobutanols. Pētnieki ir guvuši lielus panākumus, veidojot “dizaineru mikrobus”, kuri var izturēt lielāku butanola koncentrāciju, tos nenogalinot.
Spēja izturēt skarbu augstas koncentrācijas alkohola vidi, kā arī šo ģenētiski uzlaboto baktēriju augstāko metabolismu ir stiprinājis tos ar nepieciešamo izturību, lai noārdītu izturīgās celulozes šķiedras no biomasas izejvielām, piemēram, mīksto koku un komutācijas zāle. Durvis ir atvērtas, un mūs sagaida izmaksu ziņā konkurētspējīga, ja ne lētāka atjaunojamā spirta degviela.
Priekšrocības
Tātad, neskatoties uz visu šo izdomāto ķīmiju un intensīvajiem pētījumiem, biobutanolam ir daudz priekšrocību salīdzinājumā ar šeit paredzēto vieglāk ražojamo etanolu.
- Biobutanolā ir lielāks enerģijas saturs nekā etanols, tāpēc ir ievērojami mazāki degvielas ekonomijas zaudējumi. Ar enerģijas saturu aptuveni 105 000 BTU / galonu (salīdzinot ar etanola aptuveni 84 000 BTU / galonu), biobutanols ir daudz tuvāk benzīna enerģijas saturam (114 000 BTU / galonu).
- Biobutanolu var viegli sajaukt ar parasto benzīnu augstākās koncentrācijās nekā etanols izmantošanai nemodificētos motoros. Eksperimenti parādīja, ka biobutanols var darboties nemodificētā tradicionālajā motorā ar 100 procentiem, taču līdz šim neviens ražotājs negarantēs maisījumu izmantošanu, kas pārsniedz 15 procentus.
- Tā kā tas ir mazāk pakļauts atdalīšanai ūdens (nevis etanola) klātbūtnē to var izplatīt, izmantojot parasto infrastruktūru (cauruļvadus, sajaukšanas iekārtas un uzglabāšanas tvertnes). Atsevišķs izplatīšanas tīkls nav nepieciešams.
- Tas ir mazāk kodīgs nekā etanols. Biobutanols ir ne tikai augstākas klases, enerģijas blīvāks kurināmais, bet arī mazāk sprādzienbīstams nekā etanols.
- EPA testa rezultāti liecina, ka biobutanols samazina izmešus, proti, ogļūdeņraži, oglekļa monoksīds (CO) un slāpekļa oksīdi (NOx). Precīzas vērtības ir atkarīgas no motora noskaņojuma stāvokļa.
Bet tas vēl nav viss. Biobutanolu kā motordegvielu - ar tās garu ķēdes struktūru un pārsvaru ūdeņraža atomu - varētu izmantot kā atspēriena punktu, lai ūdeņraža kurināmā elementu transportlīdzekļus ievirzītu galvenajā plūsmā. Viens no lielākajiem izaicinājumiem, ar kuriem saskaras ūdeņraža kurināmā elementu transportlīdzekļu attīstība, ir borta ūdeņraža glabāšana ilgtspējīga diapazona nodrošināšanai un ūdeņraža infrastruktūras trūkums degvielas uzpildei. Augstais butanola ūdeņraža saturs padarītu to par ideālu degvielu uz kuģa reformēšanai. Tā vietā, lai sadedzinātu butanolu, reformētājs izdala ūdeņradi, lai darbinātu kurināmā elementu.
Trūkumi
Vienam tas nav bieži degvielas tips lai būtu tik daudz acīmredzamu priekšrocību, bez vismaz viena kvēlojoša trūkuma; tomēr ar biobutanolu pret etanolu var apgalvot, ka tas tā nav.
Pašlaik vienīgais reālais trūkums ir tas, ka etanola rafinēšanas iekārtu ir daudz vairāk nekā biobutanola rafinēšanas rūpnīcu. Un, lai gan etanola rafinēšanas iekārtas ir daudz vairāk nekā biobutanola ražotnes, ir iespējama iespēja modernizēt etanola rūpnīcas par biobutanolu. Un turpinot pilnveidošanu ar ģenētiski modificētiem mikroorganismiem, augu pārveidošanas iespējas kļūst arvien lielākas.
Ir skaidrs, ka augstākā izvēle ir biobutanols etanols kā benzīns piedevas un, iespējams, benzīna nomaiņa. Apmēram pēdējos 30 gadus etanols ir guvis lielāko daļu tehnoloģiskā un politiskā atbalsta, un tas ir iesējis atjaunojamās spirta motordegvielas tirgu. Biobutanols tagad ir gatavs uzņemt mantiju.