Биотопливо в США - Biofuel in the United States

Основные статьи: Биотопливо и Возобновляемая энергия в США

В Соединенные Штаты производит в основном биодизель и этанол топливо, который использует кукуруза как главный сырье. США являются крупнейшим производителем этанола в мире, только в 2017 году они произвели почти 16 миллиардов галлонов.[1] На Соединенные Штаты вместе с Бразилией приходится 85 процентов всего производства этанола, а общее мировое производство составляет 27,05 миллиарда галлонов. Биодизель коммерчески доступен в большинстве масличные -производящие государства. По состоянию на 2005 г., он был несколько дороже, чем ископаемое дизельное топливо, хотя обычно его производят в относительно небольших количествах (по сравнению с нефтепродуктами и этанол топливо ).

Биотопливо в основном используется в смеси с ископаемое топливо. Они также используются в качестве добавок. Крупнейшим потребителем биодизеля является Армия США.[нужна цитата ] Большинство легковых автомобилей на дорогах США сегодня могут работать на смеси до 10%. этиловый спирт, а производители автомобилей уже производят автомобили, предназначенные для работы на гораздо более высоких смесях этанола. Спрос на топливо из биоэтанола в Соединенных Штатах был стимулирован открытием в конце 90-х годов прошлого века. метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), насыщать кислородом добавка в бензин, загрязняла грунтовые воды.[2][3] Целлюлозное биотопливо находятся в стадии разработки, чтобы избежать давления на цены на еду и изменения в землепользовании, которые, как ожидается, будут результатом значительного увеличения использования пищевого биотоплива.[2]

Биотопливо не ограничивается жидким топливом. Одним из часто игнорируемых видов использования биомассы в Соединенных Штатах является газификация из биомасса. Небольшое, но растущее число людей, использующих древесный газ для заправки автомобилей и грузовиков по всей Америке.[4]

Задача состоит в том, чтобы расширить рынок биотоплива за пределы тех штатов, где оно было наиболее популярным на сегодняшний день.[5] Транспортные средства с гибким топливом помогают в этом переходе, поскольку позволяют водителям выбирать различные виды топлива в зависимости от цены и доступности.

Растущие предприятия по производству этанола и биодизеля создают рабочие места на строительстве, эксплуатации и техническом обслуживании заводов, в основном в сельских общинах. Согласно Ассоциация возобновляемых источников топлива промышленность по производству этанола создала почти 154 000 рабочих мест в США только в 2005 году, что увеличило доходы домохозяйств на 5,7 миллиарда долларов. Он также внес около 3,5 миллиардов долларов в налоговые поступления на местном, государственном и федеральном уровнях.[6] С другой стороны, в 2010 году отрасль получила федеральную поддержку в размере 6,646 миллиарда долларов (без учета поддержки штата и местного населения).[7]

На основе средней урожайности кукурузы в США с 2007 по 2012 год,[8] переработка всего урожая кукурузы в США даст 34,4 миллиарда галлонов этанола, что составляет примерно 25% потребности в готовом моторном топливе в 2012 году.[9]

История

Соединенные Штаты использовали биотопливо в начале 20 века. Например, модели Ford T бежал с этанол топливо. Затем интерес к биотопливу снижался, пока первый и второй нефтяной кризис (1973 и 1979 гг.).[нужна цитата ]

Министерство энергетики учредило Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии в 1974 г. и начал работать в 1977 г. NREL публикует статьи о биотопливе. Конгресс также проголосовал за Закон об энергетической политике в 1994 году и за более новый в 2005 году в целях продвижения возобновляемых видов топлива.[нужна цитата ]

Конгресс установил постоянных клиентов в соответствии с Законом об энергетической политике 2005 года, призванным поощрять использование возобновляемых видов топлива в топливных ресурсах нашей страны. Конгресс поддержал программу использования возобновляемых источников топлива в соответствии с Законом об энергетической независимости и безопасности 2007 года, чтобы она содержала конкретные годовые стандарты объема для полного возобновляемого топлива, а также для фиксированных групп возобновляемого топлива, таких как дизельное топливо на основе биомассы, биотопливо и усовершенствованное биотопливо. Переоцененные законодательные требования также включают новые критерии как для возобновляемых видов топлива, так и для сырья, используемого для их производства, включая пороговые значения выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла.

Законодательство

Дальнейшая информация: Закон о сельском хозяйстве США 2007 г.

Стандарт возобновляемого топлива (RFS1)

Дальнейшая информация: Стандарт низкоуглеродного топлива

Электрический ток Национальный стандарт возобновляемого топлива программа (RFS1) была создана в рамках Закон об энергетической политике 2005 г., который внес поправки в Закон о чистом воздухе путем установления первого национального стандарта на возобновляемое топливо. Конгресс США дал Агентство по охране окружающей среды США (EPA) ответственность за координацию с Министерство энергетики США, то Министерство сельского хозяйства США, и заинтересованные стороны для разработки и реализации этой новой программы.[10]

Стандарт возобновляемого топлива требовал 7,5 миллиардов галлонов США (28×10^6 м3) биотоплива, который будет использоваться ежегодно к 2012 году, что расширит рынок биотоплива.[11]

Агентство по охране окружающей среды объявило, что Стандарт возобновляемого топлива 2009 г. потребует от большинства нефтепереработчиков, импортеров и производителей бензина, не содержащих кислородсодержащих соединений, заменить 10,21% своего бензина возобновляемыми видами топлива, такими как этанол. Это требование направлено на обеспечение того, чтобы не менее 11,1 млрд галлонов США (42×10^6 м3) возобновляемого топлива будет продано в 2009 году в соответствии с целевыми показателями, установленными Закон об энергетической независимости и безопасности 2007 г. (EISA). В то время как требования RFS возрастают примерно на 23% - с 9 миллиардов галлонов США (34×10^6 м3) в 2008 г. до 11,1 млрд галлонов США (42×10^6 м3) в 2009 году - процентное требование увеличивается почти на треть, с 7,76% в 2008 году до 10,21% в 2009 году.[12]

EPA определяет, что топливные смесители соответствуют требованиям к возобновляемому топливу, проверяя Возобновляемые идентификационные номера что они представляют в агентство.

RFS 2009 также выступает против того, что известно как "смешанная стена ". Чтобы решить проблему смешивания стен, Министерство энергетики и другие изучают возможность использования смесей среднего уровня, таких как E15 и E20, для использования в стандартных автомобилях, работающих на бензине. Если позволить всем бензиновым смесям содержать до 20% этанола, потенциальный рынок этанола удвоится.[12]

Стандарт возобновляемого топлива (RFS2)

В мае 2009 года Агентство по охране окружающей среды опубликовало предлагаемые изменения к программе национальных стандартов по возобновляемым источникам топлива. Эти изменения касались изменений в программе стандартов возобновляемого топлива в соответствии с требованиями EISA. Пересмотренные законодательные требования устанавливают новые стандарты удельного объема для целлюлозное биотопливо, дизельное топливо на основе биомассы, усовершенствованное биотопливо и общее количество возобновляемого топлива, которое должно использоваться в качестве топлива для транспорта каждый год. Пересмотренные законодательные требования также включают новые определения и критерии как для возобновляемых видов топлива, так и для сырья, используемого для их производства, включая новые выброс парниковых газов (ПГ) пороговые значения для возобновляемых видов топлива. Нормативные требования для RFS будут применяться к отечественным и зарубежным производителям и импортерам возобновляемого топлива.

Из этих модификаций несколько примечательны. Во-первых, стандарт объема в соответствии с RFS2 был увеличен в начале 2008 года с 5,4 до 9,0 миллиардов галлонов США (от 20 000 000 до 34 000 000 м 3).3). После этого требуемый объем продолжает увеличиваться в соответствии с RFS2, в конечном итоге достигнув 36 миллиардов галлонов США (140×10^6 м3) к 2022 году.[10]

Стандарты объема

Требования к объему возобновляемого топлива для RFS2[13]
ГодДизель на основе биомассыЦеллюлозное биотопливоTotal Advanced BiofuelВсего возобновляемого топлива
млрд галлонов СШАмиллион кубометровмлрд галлонов СШАмиллион кубометровмлрд галлонов СШАмиллион кубометровмлрд галлонов СШАмиллион кубометров
20090.51.9——0.62.311.142
20100.652.50.10.380.953.612.9549.0
20110.83.00.250.951.355.113.9552.8
20121.03.80.51.92.07.615.258
20131.03.81.03.82.7510.416.5562.6
20141.03.81.756.63.7514.218.1568.7
20151.03.83.0115.52120.578
20161.03.84.2516.17.2527.422.2584.2
20171.03.85.5219.03424.091
20181.03.85.5219.03424.091
20191.03.88.53213.04928.0106
20201.03.810.54015.05730.0114
20211.03.813.55118.06833.0125
20221.03.816.06121.07936.0136

Пороги сокращения выбросов парниковых газов

EISA установила новые категории возобновляемого топлива и квалификационные требования, включая установление первых обязательных пороговых значений сокращения выбросов парниковых газов для различных категорий топлива. Для каждого пути использования возобновляемых источников топлива выбросы парниковых газов оцениваются в полном объеме. жизненный цикл, в том числе производство и транспортировка сырья; изменение землепользования; производство, распределение и смешивание возобновляемого топлива; и прекращение использования возобновляемого топлива. Затем выбросы ПГ сравниваются с выбросами за жизненный цикл 2005 г. нефть базовые виды топлива (базовый год, установленный EISA как 2005), замененные возобновляемым топливом, таким как бензин или же дизель. Пороги снижения выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла, установленные EISA, варьируются от 20 до 60 процентов в зависимости от категории возобновляемого топлива.

Пороговые значения для жизненного цикла выбросов парниковых газов, указанные в EISA (процентное снижение по сравнению с базовым уровнем 2005 г.)[10]
RIN-КОД D6Обычное биотопливо20%
RIN-КОД D5Современное биотопливо50%
RIN-КОД D4Дизельное топливо на основе биомассы50%
RIN-КОД D3Целлюлозное биотопливо60%
RIN-КОД D7Целлюлозное дизельное топливо60%

Возобновляемое топливо

Этанол топливо

Основная статья: Топливо этанол в США

Спрос на топливо этанол в Соединенных Штатах был стимулирован открытием в конце 1990-х годов, что метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), насыщать кислородом добавка в бензин, загрязняла грунтовые воды.[2][3] Из-за рисков широко распространенных и дорогостоящих судебных разбирательств, а также из-за того, что к 2006 году использование МТБЭ в бензине было запрещено почти в 20 штатах, замена МТБЭ открыла новый рынок для топлива на основе этанола.[2] Это изменение спроса на этанол в качестве кислородсодержащей добавки произошло в то время, когда цены на нефть уже значительно выросли.[1][14] Этот сдвиг также способствовал расширению использования бензина. E10 и к резкому увеличению производства и продаж E85 гибкие автомобили с 2002 г.[15]

 Соединенные Штаты (1)
Государства с обязательным использованием
E10 смесь[16]
Айова
E10
Миссури
E10
Гавайи
E10
Монтана
E10
Канзас
E10
Орегон
E10
Луизиана
E10
Вашингтон
E10
Миннесота
E10

Смеси с низким содержанием этанола

Смотрите также: Топливные смеси этанола обычные

Большинство автомобилей сегодня на дорогах США могут работать на смеси до 10%. этиловый спирт (E10 ), а производители автомобилей уже производят автомобили, предназначенные для работы на более высоких смесях этанола. Хотя E10 является обязательным только в 10 штатах, смеси этанола в США доступны в других штатах в качестве необязательных или добавляются в более низких процентных долях вместо МТБЭ (привыкший насыщать кислородом бензин) без какой-либо маркировки, в результате чего смеси E присутствуют в двух третях поставок газа в США.[17]

Транспортные средства с гибким топливом

Смотрите также: E85 в США и Гибкий топливный автомобиль

Форд, DaimlerChrysler, и GM входят в число автомобильных компаний, продающих "гибкое топливо "легковые, грузовые автомобили и минивэны, в которых можно использовать смеси бензина и этанола, от чистого бензина до этанола 85% (E85 ). К середине 2008 года на дорогах США было около семи миллионов автомобилей, совместимых с E85.[15] Однако опрос 2005 года показал, что 68% американских владельцев автомобилей с гибким топливом не знали, что у них есть гибкий E85.[2] Это связано с тем, что внешний вид гибких и негибких автомобилей выглядит совершенно одинаково; между ними нет разницы в цене продажи; недостаточная осведомленность потребителей о E85; а также решение американских автопроизводителей не наносить никакой внешней маркировки, чтобы покупатели знали, что они приобретают автомобиль E85.[2][18] С 2006 года многие новые модели FFV в США имеют ярко-желтую крышку бензобака, напоминающую водителям о возможностях E85.[19][20][21][22] и GM также использует значок с надписью «Flexfuel / E85 Ethanol», чтобы четко обозначить автомобиль как E85 FFV.[23][24]

Рекламные E85 Гибкое топливо Chevy Tahoe.

Основным ограничением, препятствующим продажам автомобилей E85 flex или заправке топливом E85, является ограниченная инфраструктура, доступная для продажи E85 населению, поскольку к октябрю 2008 года во всех США было всего 1802 бензозаправочных станции, продающих E85 населению,[25] с большой концентрацией станций E85 в Кукурузный пояс государства во главе с Миннесота с 357 станциями, больше, чем в любом другом штате, за которым следуют Иллинойс с 189, Висконсин с 118, и Миссури с 112.[25][26] Только в семи штатах E85 не доступен для публики, Аляска, Гавайи, Мэн, Нью-Гемпшир, Нью-Джерси, Род-Айленд, и Вермонт.[25] Основным ограничением для более быстрого расширения доступности E85 является то, что для него требуются специальные резервуары для хранения на заправочных станциях,[2] по ориентировочной стоимости доллар США 60 000 на каждый специальный резервуар для этанола.[27]

Chrysler, General Motors и Ford пообещали производить 50 процентов всей своей линейки автомобилей в качестве гибкого топлива в 2012 модельном году, если будет развита инфраструктура для заправки топливом.[19][28][29] Что касается энергетической политики, Избранный президент Барак Обама в ходе своей избирательной кампании пообещал значительно сократить потребление масла, в том числе с помощью мер, которые, среди прочего, включают обязательное предоставление всем новым автомобилям возможности использовать FFV к концу 2013 года.[30]

Биодизель

Основная статья: Биодизель в США

GreenHunter Energy, Inc. начала коммерческую деятельность на своем заводе по переработке биодизеля в г. Хьюстон, Техас, который может производить 105 миллионов галлонов США в год (400×10^3 м3/ а) биодизеля.[нужна цитата ] Эта производственная мощность делает его крупнейшим заводом по переработке биодизеля в Соединенных Штатах, едва превышающим 100 миллионов галлонов США в год (380×10^3 м3/ а) завод по переработке биодизеля, построенный Imperium Renewables в Вашингтон.

Для сравнения: общие производственные мощности США по производству биодизеля достигли 2240 миллионов галлонов США в год (8,5×10^6 м3/ а) в 2007 году, хотя из-за плохих рыночных условий производство в 2007 году составило около 450 миллионов галлонов США (1,7×10^6 м3), согласно Национальный совет по биодизелю (NBB).[31]

В 2006 г. Топливо Био Открыто крупнейшее биодизель завод на восточном побережье США в г. Элизабет, Нью-Джерси. Топливо Био предприятие способно произвести заводскую табличку объемом 50 миллионов галлонов США (190×10^3 м3) из биодизель в год.[32]

Топливо метанол

Основная статья: Топливо метанол
1996 год Ford Taurus был первым автомобилем с гибким топливом, выпущенным с версиями, способными работать с этанол (E85) или же метанол (M85) смешанный с бензином.

Метанол был впервые произведен из пиролиз дерева, в результате чего его общепринятое английское название древесный спирт. В настоящее время метанол обычно получают с использованием метан (главный компонент натуральный газ ) в качестве сырья. Также может производиться пиролиз многих органических материалов или Фишер Тропш из синтетический газ, так можно назвать биометанол. Производство метанола из синтез-газ с помощью Биомасса в жидкость может предложить производство метанола из биомассы с эффективностью до 75%. Широко распространенное производство по этому маршруту имеет постулируемый потенциал (см. Ссылку Олах выше) для предложения метанольного топлива по низкой цене и с пользой для окружающей среды. Однако эти методы производства не подходят для мелкосерийное производство.

Успешные программы тестирования в Европе и США, в основном в Калифорния, проводились с метанолом автомобили с гибким топливом, известный как M85 автомобили с гибким топливом.[33][34] Форд начал разработку автомобиля с гибким топливом в 1982 году, и в период с 1985 по 1992 год было построено и поставлено в Калифорнию и Канаду 705 экспериментальных FFV, включая 1,6-литровый. Форд Эскорт, 3.0L Телец, и 5.0L ООО Краун Виктория. Эти автомобили могли работать на бензине или метаноле только с одной топливной системой. Был принят закон, поощряющий автомобильную промышленность США начать производство, которое началось в 1993 году для автомобилей Ford FFV M85. В 1996 году был разработан новый FFV Ford Taurus с моделями, полностью способными работать на метаноле или этаноле, смешанном с бензином.[33][35] Эта этаноловая версия Taurus стала первым серийным автомобилем E85 FFV.[36] Активность программ производства FFV на американских автомобильных компаниях продолжилась, хотя к концу 1990-х годов акцент сместился на версию E85, как и сегодня.[33] Этанол был предпочтительнее метанола, потому что он пользуется большой поддержкой со стороны фермерского сообщества, а также благодаря правительственным программам стимулирования и субсидиям на этанол на основе кукурузы.[37]

В 2005 году губернатор Калифорнии, Арнольд Шварцнеггер, прекратила использование метанола после 25 лет и 200 миллионов миль успешной работы, чтобы присоединиться к расширяющемуся использованию этанола, вызванному производителями кукурузы. Несмотря на это, он с оптимизмом смотрел на будущее программы, заявляя, что «она вернется». Этанол в настоящее время (по состоянию на 2009 год) оценивается от 2 до 3 долларов за галлон, в то время как метанол, полученный из природного газа, остается на уровне 47 центов за галлон. В настоящее время в Калифорнии действует более 60 заправочных станций, заправляющих метанол своими насосами.[нужна цитата ]

Бутанольное топливо

Команда инженеров-химиков в Университет Арканзаса разработали метод превращения обычных водорослей в бутанол, который может использоваться в качестве топлива в существующих бензиновых двигателях внутреннего сгорания. Водоросли выращиваются в желобах с «желобом», и рост водорослей ускоряется за счет доставки высоких концентраций углекислый газ через мембраны из полого волокна.[38]

Были подняты вопросы о количестве энергии, необходимой для производства топливного этанола, по сравнению с количеством энергии, которое он выделяет при сгорании. В зависимости от того, кого вы спросите, вы можете получить другой ответ на вопрос, производит ли этанол из кукурузы больше энергии, чем потребляет.[39]

Поэтому такие компании, как BP и DuPont занимались разработкой биотоплива следующего поколения, в частности изучали бутанол.[40]

Конкретные преимущества использования бутанола по сравнению с этанолом включают более высокое энергосодержание на кг, возможность смешивания в более высоких концентрациях без дополнительной адаптации транспортных средств и возможность использования существующей инфраструктуры хранения / транспортировки.[41]

Однако использование кукурузы в качестве сырья для производства этанола или бутанола кажется невозможным без значительных технологических улучшений в отношении урожайности. В настоящее время на бушель кукурузы (373 л / т) можно производить около 2,5 галлона (9,5 л) бутанола.[42]Между тем, на бушель кукурузы (410 л / т) можно произвести около 2,75 галлона США (10,4 л) этанола.[43]Наше текущее производство этанола составляет около 5 миллиардов галлонов США в год (19×10^6 м3/ a), но для этого требуется 20% урожая кукурузы в Соединенных Штатах, и он заменяет только 1% используемой нефти.[39]Достигнув 36 миллиардов галлонов США (140×10^6 м3) мандат на биотопливо к 2022 году был бы сложной задачей, если бы использовалось только кукурузное зерно.[44]

Возобновляемый природный газ (RNG)

Многие материалы из целлюлозной биомассы производят метан естественным путем. Метан - основной компонент природного газа. Встречающийся в природе метан часто считается источником загрязнения от свалок, молочных ферм и источников человеческих отходов. EPA регулярно издает правила по сокращению выбросов метана со свалок. [45] и другие источники.

Встречающиеся в природе выбросы метана, обычно называемый свалочный газ или биогаз, недостаточно чисты для непосредственного ввода в систему национальных газопроводов США, но технология для этого была разработана.[46] Газ трубопроводного качества называется возобновляемым природным газом (RNG).

В июле 2014 года EPA вынесло постановление о том, что ГСЧ, произведенный на свалках, будет квалифицироваться как топливо, отвечающее требованиям D3 RIN согласно RFS2.[47] За один месяц выработка RIN D3 выросла с 4000, зарегистрированных в июле, до 3,49 млн в августе 2014 года. Как видно из 4000 кредитов D3 RIN, выданных в июле 2014 года, промышленность не достигла большого прогресса в разработке экономически жизнеспособного топлива D3 до в соответствии с постановлением Агентства по охране окружающей среды о том, что ГСЧ со свалок будет квалифицироваться как топливо D3.

Производство D3 RIN продолжало расти, и 2 года спустя, в августе 2016 года, оно составило 15,6 миллиона EGE (галлонов в эквиваленте этанола).[48] В 2015 году более 98% выданных кредитов D3 RIN было выдано для ГСЧ.

Американский совет по биогазу считает, что ежегодно из существующих в США потоков отходов можно производить 17,9 миллиарда галлонов дизельного топлива эквивалента ГСЧ.[49]

По состоянию

Луизиана

Сельскохозяйственный центр государственного университета Луизианы Исследователи из Института биотоплива и биопереработки Луизианы изучают регулярное производство биомассы для экономически жизнеспособного преобразования в биотопливо и биоэнергетику с использованием существующей инфраструктуры нефтеперерабатывающих заводов. Этот проект, получивший название LSU AgCenter Sustainable Биопродукты Инициатива,[50] включает команду университетов и отраслевых партнеров, которые изучают, как использовать энергетический тростник и сладкое сорго, чтобы помочь оживить сахарную и химическую промышленность Луизианы. Проект расширит сельскохозяйственный сектор южного региона США за счет использования сладкого сорго и энергетического тростника для производства бутанола, бензина, изопрена и побочных химических продуктов. Разработчики считают, что проект в конечном итоге внесет значительный вклад в повышение благосостояния сельских жителей и создание рабочих мест в южном регионе США.[51]

Мичиган

Университет штата Мичиган Исследователь Брюс Дейл говорит, что 30% энергии США может быть получено к 2030 году. Выбросы парниковых газов сокращаются на 86% для целлюлозы по сравнению с сокращением на 29% кукурузы. В настоящее время в Грузии строится завод мощностью до 100 миллионов галлонов США (380 000 м3) в год.[52]

Миннесота

Губернатор Миннесоты Тим Поленти 12 мая 2008 г. подписал закон, согласно которому все дизельное топливо, продаваемое в штате для использования в двигателях внутреннего сгорания, должно содержать не менее 20% биодизель до 1 мая 2015 г.[53]

Орегон

Орегон Губернатор Тед Кулонгоски подписанный законодательство в июле 2007 года, что потребует, чтобы весь бензин, продаваемый в штате, был смешан с 10% биоэтанол (смесь, известная как BE10) и все дизельное топливо, продаваемое в штате, должно быть смешано с 2% биодизель (смесь, известная как BD2).[54] В настоящее время в Орегоне есть единственная в стране станция по производству биотоплива, которую можно использовать на любом типе транспорта.

Проекты Министерства энергетики США

В Министерство энергетики США объявил [55] что он отобрал шесть проектов передового биотоплива под руководством университетов для получения до 4,4 миллиона долларов при условии ежегодных ассигнований. Лауреаты -Технологическая исследовательская корпорация Джорджии, то Университет Джорджии, то Университет штата Мэн, Государственный университет Монтаны, Стивена Технологический Институт в Нью-Джерси, а Университет Толедо в Огайо - все получат финансирование для проведения исследований и разработок рентабельных, экологически чистых технологий преобразования биомассы для превращения непродовольственного сырья в передовое биотопливо. В сочетании с 20% долей в расходах университетов в эти проекты планируется инвестировать более 5,7 млн ​​долларов.

Большинство проектов будут включать микробиология, включая проекты Университета Джорджии и Государственного университета Монтаны, которые ориентированы на производство масел из водорослей. Университет Джорджии изучит использование подстилки для домашней птицы для производства недорогих питательных веществ для водорослей, а штат Монтана в партнерстве с Университетом штата Юта будет исследовать содержание масла, рост и производство масла культур водорослей в открытых прудах. Применяя микробиологию к преобразованию биомассы, Университет штата Мэн будет изучать использование бактерий для создания биотоплива из регионального доступного сырья, такого как ил морских водорослей и потоки отходов бумажной фабрики, в то время как Университет Толедо попытается использовать гранулы, содержащие ферменты, для эффективного преобразования целлюлозы. биомасса в этанол.

В отличие от этого, Технологическая исследовательская корпорация Джорджии и Технологический институт Стивена изучают газификация биомассы. Технологический институт Джорджии оценит работу двух экспериментальных газификаторов лесные остатки, а Институт Стивена опробует роман микроканальный реактор что газифицирует пиролизное масло, а нефтяное масло производится путем воздействия на источники биомассы, такие как щепки к высоким температурам при отсутствии кислорода. Газифицированная биомасса может использоваться как газообразное топливо или пропускаться через катализатор производить широкий ассортимент жидкого топлива и химикатов.

Биотопливные компании

К сожалению, затраты на производство этанола из целлюлозного сырья, такого как древесная щепа, по-прежнему примерно на 70% выше, чем из кукурузы, из-за дополнительной стадии производственного процесса по сравнению с производством этанола из кукурузы. До недавнего времени идея извлечения этанола из сельскохозяйственных отходов и других источников почти не воплощалась в жизнь в укромных уголках университетских городков и федеральных лабораторий из-за производственных проблем, а также из-за необходимости собрать обширную команду специалистов. Подумайте: найдите в кишечном тракте коровы или в навозе слона бактерию, которая содержит правильный фермент, разрушающий целлюлозу, а затем внесите в нее генетики чтобы модифицировать этот фермент, этот обескураживающий подвиг не вырастал за пределы своего эмбрионального состояния. Теперь все меняется, когда около тридцати компаний пытаются совершить этот алхимический подвиг, работая напрямую или координируя свои действия с: экологическими группами, биотехнологическими фирмами, некоторыми крупными нефтяными компаниями, химическими гигантами, автопроизводителями, защитниками и т. и венчурные капиталисты. Победителем станет тот, кто сможет производить целлюлозный этанол в массовых количествах за минимально возможные деньги за галлон.

У большинства таких биотопливных компаний (Иоген Корпорация, SunOpta Группа Биопроцесс, Genencor, Новозаймы,[56] Dyadic International, Inc. (DYAI), Канзас-Сити -основан Альтернативные источники энергии, Inc. [Nasdaq: AENS], Flex Fuels США основанный в Хантсвилл, Алабама (сейчас принадлежит компании "Альтернативные источники энергии"),[57] или же BRI Energy, ООО,[58] Abengoa Bioenergy )[59] Соединенные Штаты, расположенные в Северной Америке, занимают уникальное положение, занимая лидирующие позиции в разработке, производстве и продаже нового источника энергии.

Особого упоминания заслуживает одна известная компания: Компания Арчер-Дэниэлс-Мидленд (ADM), которая уже вложила значительные средства в строительство примерно 100 заводов по производству этанола из кукурузы, известных как биоочистительные заводы, и производит около одной пятой поставок этанола в стране. Это произошло из-за сезонного избытка мощностей в кукурузный сироп заводы, когда излишки были доступны для производства этанола. Более того, ADM имеет уникальную возможность утилизировать неиспользованные части урожая кукурузы и преобразовать ранее выброшенные отходы в жизнеспособный продукт.[60] Корпус, окружающий кукурузу, содержит волокна, которые Декейтер, Иллинойс, производящие этанол микроорганизмы зерноперерабатывающего гиганта использовать не могут. Если вы выясните, как преобразовать волокно в больше сахара, это может увеличить производительность существующего завода по производству этанола из кукурузы на 15%. Следовательно, ADM не пришлось бы выяснять, как собрать новый источник биомассы, а просто использовать существующую инфраструктуру для сбора кукурузы, что привело бы к преимуществу над ее конкурентами. Руководители ADM хотят, чтобы государство помогло построить завод стоимостью от 50 до 100 миллионов долларов. Предвидя свою позицию в поисках успеха, ADM недавно наняла главу по переработке нефти в Шеврон, Патрисия А. Верц, чтобы преобразовать ADM в Exxon-Mobil этанольной промышленности.[61] Если ADM добьется успеха, она выйдет за пределы отрасли этанола, чтобы конкурировать с более крупной мировой энергетической отраслью. По сути, старая парадигма переработки барреля сырой нефти в бензин будет заменена переработкой бушеля кукурузы в этанол.

Тем временем, DuPont, химический гигант, пытается выяснить, как построить завод по переработке биоресурсов, работающий на кукурузная солома - стебель и листья, которые остаются на поле после сбора урожая. Цель компании - производить этанол из целлюлозы так же дешево, как из зерен кукурузы к 2009 году. Если это сработает, технология может удвоить количество этанола, производимого кукурузным полем.

Diversa Corporation, биотехнологическая компания, базирующаяся в г. Сан Диего, изучили, как биомасса превращается в энергию в естественной среде.Они обнаружили, что ферменты, присущие бактерии и простейшие , которые населяют пищеварительный тракт домашних термитов, эффективно превращают 95% целлюлозы в сбраживаемые сахара. Использование проприетарного ДНК добыча и клонирование технологий, они смогли выделить ферменты, разрушающие целлюлозу. Воссоздав этот естественный процесс, компания создала коктейль из высокоэффективных ферментов для промышленного производства этанола. Хотя эта работа все еще находится на начальной стадии, первые результаты обнадеживают. В настоящее время эти дорогие ферменты стоят около 25 центов за галлон этанола, хотя в ближайшие годы эта цена, скорее всего, снизится вдвое.

Строительство первого коммерческого завода в США по производству целлюлозного этанола начнется в штате Айова в феврале 2007 года. Завод по производству этанола Voyager в г. Эмметсбург, принадлежит ПОЭТ, ООО, будет преобразовано из 50 миллионов галлонов США в год (190×10^3 м3/ а) обычная мельница для сухой кукурузы с производительностью 125 миллионов галлонов США в год (470×10^3 м3/ а) биоперерабатывающий завод в промышленных масштабах, производящий этанол не только из кукурузы, но также из стеблей, листьев и початков кукурузы.

Большинство заводов по производству этанола полагаются на натуральный газ для питания своего технологического оборудования. Технологический процесс, который будет использоваться на заводе в Эмметсбурге, позволит предприятию производить на 11% больше этанола по весу кукурузы и на 27% больше по площади кукурузы. Этот процесс сокращает потребность электростанции в ископаемом топливе на 83% за счет использования некоторых собственных побочных продуктов для выработки электроэнергии. Строительство завода стоимостью 200 миллионов долларов планируется начать в феврале, и на его завершение уйдет около 30 месяцев. Завершение проекта зависит от частичного финансирования из гранта USDOE, что вполне вероятно, поскольку правительство США рассматривает проект в области возобновляемых источников энергии как полномасштабную проблему национальной безопасности.

Возобновляемые источники энергии Green Plains утверждает, что является четвертым по величине производителем этанола в Северной Америке (по состоянию на февраль 2012 г.).[62]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б «Мировое производство этанола». Ассоциация возобновляемых источников топлива. Архивировано из оригинал 8 апреля 2008 г.. Получено 2019-05-29.
  2. ^ а б c d е ж грамм Гёттемюллер, Джеффри; Адриан Геттемюллер (2007). Устойчивый этанол: биотопливо, биоперерабатывающие заводы, целлюлозная биомасса, автомобили с гибким топливом и устойчивое земледелие для энергетической независимости. Прейри Оук Паблишинг, Мэривилл, Миссури. С. 56–61. ISBN  978-0-9786293-0-4.
  3. ^ а б «Устранение МТБЭ в бензине в 2006 г.» (PDF). Управление экологической информации. 2006-02-22. Архивировано из оригинал (PDF) на 2008-08-22. Получено 2008-08-10.
  4. ^ «Древесный газ используется в качестве альтернативы топливу для автомобилей и грузовиков». Woodgas.net. Получено 2010-07-15.
  5. ^ "Увлечение кукурузой", Экономист, 12 мая 2007 г., стр. 33-34.
  6. ^ Институт Worldwatch и Центр американского прогресса (2006 г.). Энергия Америки: возобновляемый путь к энергетической безопасности
  7. ^ «Прямые федеральные финансовые интервенции и субсидии в сфере энергетики в 2010 финансовом году». Управление энергетической информации. 1 августа 2011 г.. Получено 29 апреля, 2012.
  8. ^ «НАСС - Карты и карты - Полевые культуры». Nass.usda.gov. 2005-12-05. Архивировано из оригинал в 2006-09-24. Получено 2014-02-22.
  9. ^ «Продукт США, поставляемый для сырой нефти и нефтепродуктов». Eia.gov. Получено 2014-02-22.
  10. ^ а б c «Архивная копия». Архивировано 21 июля 2009 г.. Получено 2009-06-02.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь) CS1 maint: BOT: статус исходного URL-адреса неизвестен (связь)
  11. ^ "Энергия Америки: возобновляемый путь к энергетической безопасности" (PDF). Институт Worldwatch и Центр американского прогресса. 2006. Получено 2014-02-22.
  12. ^ а б «Новости EERE: EPA устанавливает потребность в возобновляемом топливе на уровне 10,21% на 2009 год». Apps1.eere.energy.gov. 2008-11-19. Получено 2010-07-15.
  13. ^ «Новые стандарты удельного объема целлюлозного биотоплива, дизельного топлива на основе биомассы, современного биотоплива и общего количества возобновляемого топлива по годам» (PDF). Epa.gov. Архивировано из оригинал (PDF) на 2014-08-25. Получено 2014-02-22.
  14. ^ «Изменение климата: обзор индустрии этанола, 2008 г.» (PDF). Ассоциация возобновляемых источников топлива. Архивировано из оригинал (PDF) на 2008-05-28. Получено 2008-05-10. Источник: F.O. Licht
  15. ^ а б Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии USDoE (2007-09-17). "Данные, анализ и тенденции: использование легких грузовиков E85 FFV (1998-2008 гг.)". Центр данных по альтернативным видам топлива и современным автомобилям. Получено 2008-08-28. Динамика общего количества используемых FFV с 1998 по 2008 г., основанная на темпах производства FFV и ожидаемой продолжительности жизни (Файл Excel)
  16. ^ «Государственное законодательство». Ethanol.org. Архивировано из оригинал на 2008-09-08. Получено 2019-05-29.
  17. ^ Кейт Гэлбрейт (26.07.2008). «В мире, работающем на газе, этанол вызывает жалобы». Нью-Йорк Таймс. Получено 2008-10-24.
  18. ^ Инсли, Джей; Брэкен Хендрикс (2007). Огонь Аполлона. Island Press, Вашингтон, округ Колумбия, стр.153 –155, 160–161. ISBN  978-1-59726-175-3. См. Главу 6. Доморощенная энергия.
  19. ^ а б Кен Томас (2007-05-07). "'Рекламируются автомобили Flex-fuel ». USA Today. Получено 2008-09-15.
  20. ^ Кристин Гейбл и Скотт Гейбл. "Желтая крышка бензобака Е85". About.com: Гибридные автомобили и альтернативное топливо. Архивировано из оригинал на 2008-10-05. Получено 2008-09-18.
  21. ^ Джон Нефф (06.10.2006). «Еще новости о газовых крышках: Chrysler желтеет для E85». Автоблог. Получено 2008-10-08.
  22. ^ Сэм Абуэлсамид (28 марта 2007 г.). «AFVI: Ford подтверждает, что все полицейские перехватчики 2008 года будут гибкими». АвтобогЗеленый. Получено 2008-10-08.
  23. ^ Кристин Гейбл и Скотт Гейбл. "Тест-драйв грузовика на гибком топливе Chevrolet Silverado 1500 4WD LT2 2008 года". About.com: Гибридные автомобили и альтернативное топливо. Получено 2008-10-03.
  24. ^ Кристин Гейбл и Скотт Гейбл. "Тест-драйв Chevrolet Suburban 4WD 1500 LT 2007 года". About.com: Гибридные автомобили и альтернативное топливо. Получено 2008-10-03.
  25. ^ а б c Мишель Каутц (13.10.2008). «Станции E85 превышают 1800». Национальная коалиция транспортных средств на этаноле. Архивировано из оригинал на 2008-10-23. Получено 2008-10-22.
  26. ^ NEVC. "Поиск места заправки E85". Национальная коалиция транспортных средств на этаноле. Архивировано из оригинал на 2008-10-22. Получено 2008-10-22. Количество станций в ведущих штатах, дополненных поиском по «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2008-12-07. Получено 2008-11-20.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  27. ^ Глен Хесс (17 сентября 2007 г.). "Возобновляемое топливо сталкивается с ухабистой дорогой". Новости химии и машиностроения. Получено 2008-08-19. стр. 28-30
  28. ^ "Письмо Нэнси Пелоси, спикеру Палаты представителей США". e85fuel. 2008-09-09. Архивировано из оригинал на 2011-07-10. Получено 2008-10-09.
  29. ^ «GM выпустит 18 автомобилей с гибким топливом, включая модели Hummer, Chevrolet и Caddy». Live Wire Edition. 22 августа 2008 г. Архивировано из оригинал на 2008-09-29. Получено 2008-10-09.
  30. ^ «Барак Обама и Джо Байден: новая энергия для Америки» (PDF). Сайт кампании Барака Обамы. 2008-08-03. Архивировано из оригинал (PDF) на 2008-10-17. Получено 2008-11-05.
  31. ^ «Архивная копия» (PDF). Архивировано 14 января 2009 года.. Получено 2008-06-05.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь) CS1 maint: BOT: статус исходного URL-адреса неизвестен (связь)
  32. ^ "Чистый, зеленый и бобовый" (PDF). Нью-Джерси, Star Ledger. Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-01-10. Получено 2014-02-22.
  33. ^ а б c Роберта Дж. Николс (2003). «История метанола: устойчивое топливо для будущего» (PDF). Институт метанола. Архивировано из оригинал (PDF) на 2008-12-11. Получено 2008-08-30. Также опубликовано в Journal of Scientific & Industrial Research Vol. 62, январь – февраль 2003 г., стр. 97-105.
  34. ^ Райан, Лиза; Тертон, Хэл (2007). Устойчивый автомобильный транспорт. Эдвард Элгар Паблишинг Лтд., Англия. С. 40–41. ISBN  978-1-84720-451-6.
  35. ^ Редакторы журнала Green Car (1994). «Автомобили на алкоголе, часть 9: этанол на основе кукурузы в США». Зеленая машина. Архивировано из оригинал на 2008-10-11. Получено 2008-08-31.
  36. ^ Пол Девер (январь 1996 г.). «Альтернативное топливо Ford Taurus». Авто Канал. Получено 2008-08-14. Первоисточник: Пресс-релиз Североамериканского международного автосалона 1996 г.
  37. ^ Редакторы журнала Green Car (1995). «Автомобили на алкоголе, часть 13: GM поддерживает FlexFuel». Зеленая машина. Архивировано из оригинал на 2008-10-13. Получено 2008-08-31.
  38. ^ «Водоросли превращаются в бутанол; топливо можно использовать в автомобилях». ScienceDaily. Получено 2014-02-22.
  39. ^ а б "Новости химии и машиностроения - Заглавная статья: Точка / контрапункт - Стоимость биотоплива". Pubs.acs.org. Получено 2010-07-15.
  40. ^ [1] В архиве 23 мая 2008 г. Wayback Machine
  41. ^ «Информационный бюллетень BP-DuPont о биотопливе» (PDF). BP Global. 2012-02-29. Архивировано из оригинал (PDF) на 2012-02-29. Получено 2018-10-21.
  42. ^ «Бутанол: альтернатива энергии?» (PDF). Ethanol.org. Архивировано из оригинал (PDF) в 2013-09-24. Получено 2014-02-22.
  43. ^ "Иллинойс Кукуруза". Ilcorn.org. Архивировано из оригинал на 2010-10-08. Получено 2010-07-15.
  44. ^ "США не выполнят свой собственный мандат на биотопливо: Greentech Media". Greentechmedia.com. 2008-12-17. Получено 2010-07-15.
  45. ^ «EPA представляет окончательные меры по сокращению выбросов метана с полигонов твердых бытовых отходов». Новости Агентства по охране окружающей среды США - Агентство по охране окружающей среды США. 2017-10-23. Архивировано из оригинал на 2017-10-23. Получено 2018-10-21.
  46. ^ «Центр данных по альтернативным видам топлива: производство возобновляемого природного газа (биометана)». www.afdc.energy.gov.
  47. ^ «Последние новости и данные о производстве этанола». Журнал производителей этанола.
  48. ^ «Стандартные данные по возобновляемым видам топлива на 2016 год - помощь в регистрации, отчетности и соблюдении нормативных требований». Агентство по охране окружающей среды США. 2017-07-02. Архивировано из оригинал на 2017-07-02. Получено 2018-10-21.
  49. ^ Энергетическое видение и CALSTART (2012). «ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ (ГСЧ), решение серьезной транспортной проблемы, чистая, безопасная, коммерчески жизнеспособная замена дизельного топлива сегодня. Факты и тематические исследования» (PDF). Американский совет по биогазу. Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-10-12.
  50. ^ «SUBI - Инициатива по устойчивым биопродуктам». Lsuagcenter.com. 2014-02-04. Получено 2014-02-22.
  51. ^ AgCenter, LSU. «СУБИ». Архивировано из оригинал на 2014-02-26.
  52. ^ [2][мертвая ссылка ]
  53. ^ «EERE News: Миннесота будет требовать 20% биодизельных смесей к 2015 году с оговорками». Eere.energy.gov. Получено 2010-07-15.
  54. ^ «Относительно топлива; создание новых положений; изменение ORS 215». Leg.state.or.us. Архивировано из оригинал на 2009-12-14. Получено 2010-07-15.
  55. ^ «Министерство энергетики инвестирует до 4,4 миллиона долларов в шесть инновационных проектов по производству биотоплива в университетах США». Министерство энергетики США. 2009-07-31. Архивировано из оригинал в 2009-07-31. Получено 2018-10-21.
  56. ^ «является мировым лидером в области биоинноваций». Новозаймы. Получено 2010-07-15.
  57. ^ «Альтернативная энергия соглашается купить компанию из Алабамы - Kansas City Business Journal». Bizjournals.com. 2006-08-11. Получено 2010-07-15.
  58. ^ Устойчивые энергетические ресурсы. «Чистые технологии для возобновляемых источников энергии». BRI Energy. Получено 2010-07-15.
  59. ^ «Абенгоа Биоэнергетика». Abengoa Bioenergy. Получено 2010-07-15.
  60. ^ «Ставка на этанол с обращенным лицом у руля»; Нью-Йорк Таймс, 8 октября 2006 г., стр. 9.
  61. ^ «Ставка на этанол с обращенным лицом у руля»; Нью-Йорк Таймс, 8 октября 2006 г., стр.1.
  62. ^ «Этанольная компания Небраски приобретает завод в Минне». Чикаго Трибьюн. 18 февраля 2011 г. Архивировано с оригинал 28 июля 2012 г.. Получено 15 февраля, 2012.

внешняя ссылка