바이오 연료 -- 그 단어는 마법처럼 보입니다. 노래하는 새, 맑고 푸른 하늘, 지구촌의 행복을 떠올리게 합니다. 어떻게든 우리는 식물과 기타 유기 물질을 자동차에 동력을 공급하는 동시에 지구를 구할 수 있는 것으로 바꿀 수 있습니다.
그러나 그것은 전혀 마술이 아닙니다. 이 기사에서는 바이오 연료가 무엇인지, 무엇이 아닌지, 바이오매스에서 어떻게 활용되는지에 대해 논의할 것입니다. (즉, 식물과 동물의 유기 물질). 또한 주요 유형의 바이오 연료의 약속과 절충에 대해 이야기할 것입니다.
먼저 바이오연료란 무엇인가? 미국 에너지부(DOE)에 따르면 이 연료는 식물과 유기 물질에서 개발된 재생 가능한 고체, 가스 또는 액체 연료로 자동차와 SUV에 동력을 공급하고 생활 공간을 가열하거나 기계를 작동하기 위해 연료를 생산하기 위해 처리할 수 있습니다. 재생 가능 이러한 의미에서 식물과 같이 합리적으로 짧은 시간에 쉽게 보충할 수 있는 것으로부터 연료를 만들기 위한 자원을 얻는다는 의미입니다. 석유와 천연 가스도 식물에서 나오지만 화석 연료를 새로 공급하는 데 수백만 년이 걸리기 때문에 재생 가능하지 않습니다.
수십 년 동안 주택 소유자는 나무나 옥수수 알갱이와 같은 고체 연료를 사용할 수 있는 옵션이 있었지만 최근에는 연료 유가의 급격한 변동을 상쇄하는 데 도움이 되는 더 인기 있는 방법이 되었습니다. 운송 목적으로 오늘날 사용되는 가장 일반적인 바이오 연료는 에탄올입니다. (전분 또는 설탕에서 생산되는 알코올의 한 형태) 및 바이오디젤 (기름, 지방 또는 그리스 기반 연료).
바이오 연료 생산을 추적하는 것은 생산에 사용되는 많은 방법으로 인해 아직 정확한 과학은 아니지만 바이오 디젤 및 에탄올의 전체 생산 및 소비에 대한 데이터는 신뢰할 수 있습니다. 1990년대 중반에 약간 감소한 후 미국의 에탄올 생산량은 사상 최고치를 기록했습니다. 미국 산업 무역 협회인 National Biodiesel Board에 따르면 미국의 바이오디젤 생산량은 2002년 2백만 갤런에서 2008년 7억 갤런으로 급증했습니다.
물론 대체 연료는 매우 유용할 수 있지만 실제로 어떻게 바이오매스를 사용 가능한 것으로 전환합니까?
곡물 알코올이라고도 하는 에탄올은 식물 재료를 발효시켜 만듭니다. 전통적으로 이것은 특히 옥수수나 사탕수수에서 곡물의 소모성 부분을 발효시키는 것을 의미했습니다.
이것의 큰 단점은 사람과 가축의 식량 공급을 잠식한다는 것입니다. 새로운 연구는 대신 셀룰로오스 바이오매스를 사용하는 데 중점을 둡니다. , 옥수수 줄기와 같은 식물의 비식품 부분으로 구성됨]. 이 과정에는 식물 재료를 포도당으로 바꾸는 과정이 포함되며, 포도당은 다른 설탕과 마찬가지로 발효되어 에탄올을 생성합니다. 과정의 부산물인 리그닌은 과정을 완료하는 데 도움이 되는 에너지를 제공하기 위해 연소됩니다.
순수한 형태의 연료로 사용할 수 있지만 바이오디젤은 일반적으로 가솔린과 결합됩니다. 모든 가솔린 차량은 gasohol을 쉽게 이용할 수 있습니다. , 가솔린 90%와 에탄올 10%의 혼합물. 플렉스 연료 차량은 E85 연료를 사용할 수도 있습니다. , 85% 에탄올과 15% 가솔린의 혼합물.
에탄올과 달리 바이오디젤은 2005년경부터 미국에서 시작되었습니다. 그 뒤에 숨은 과학도 훨씬 더 새롭고 조금 더 복잡합니다. 미국에서 바이오디젤을 생산하는 대부분의 방법은 콩기름이나 사용한 식물성 기름으로 시작하지만 다른 기름과 심지어 조류도 사용할 수 있습니다.
국가 지속 가능한 농업 정보 서비스(National Sustainable Agricultural Information Service)에 따르면 오일은 알코올, 일반적으로 메탄올 또는 에탄올과 결합됩니다. 수산화칼륨 또는 수산화나트륨(잿물)과 같은 촉매는 에스테르 교환이라는 과정을 시작하는 데 사용됩니다. , 글리세롤이 부산물로 생성되는 바이오디젤을 생산합니다.
에탄올과 마찬가지로 바이오디젤은 일반적으로 석유 기반 연료와 결합되어 모든 디젤 차량에서 사용할 수 있습니다. 가장 일반적인 믹스는 B20입니다. , 20% 바이오디젤과 80% 석유디젤 혼합을 반영합니다. 개조된 차량은 B100을 사용할 수 있습니다. , 또는 100% 바이오디젤을 사용하여 도로에 전력을 공급합니다.
에탄올과 바이오디젤은 많은 영광을 얻는 두 가지 연료이지만 바이오 연료 그림에는 더 많은 것이 있습니다. 다음 섹션에서는 다른 바이오 연료 옵션을 살펴보겠습니다.
사용한 식물성 기름으로 바이오디젤 만들기주유소와 작별인사를 하고 싶으신가요? 사용된 식물성 기름으로 집에서 바이오디젤을 만드는 사람들의 증가하는 군단에 합류하십시오. 메탄올, 강력한 촉매(가성소독제) 및 많은 안전 예방 조치가 필요합니다. 용품은 쉽게 구할 수 있습니다. 이 과정에 대한 문헌이 풍부하므로 자세히 읽고 소모품을 구입하고 연료 독립 선언을 위해 주의하고 준비하십시오.
바이오 연료는 자동차와 트럭에만 국한되지 않습니다. 이 섹션에서 우리는 바이오 연료가 우리 삶에 들어오고 있는 몇 가지 새로운 방식을 살펴볼 것입니다.
사람들은 태초부터 장작불 주위에 모여들었다. 목재는 작업하기 쉽고, 태우기 쉽고, 교체하기 쉽습니다(어쨌든 적절한 자원 관리와 함께). 오늘날과 다른 점은 장작 난로에 공급하기 위한 광범위한 펠릿의 개발입니다. 이 스토브는 물건을 태우기도 훨씬 더 효율적입니다. 미국 에너지부는 42,000Btu의 펠릿 스토브가 1,300제곱피트의 주택을 데울 수 있다고 보고합니다. 압축 톱밥으로 만든 목재 펠릿이 가장 일반적이지만 일부 스토브는 옥수수, 폐지, 넛셸 및 말린 체리 구덩이로 만든 연료를 사용할 수도 있습니다.
덜 유명한 기술은 가축의 거름이나 생활 폐기물과 같은 고형 폐기물을 가져와 자연 혐기성 분해 과정의 일부로 배출되는 가스를 포착합니다. 이 바이오가스 연료로 사용할 수 있는 높은 수준의 메탄을 포함합니다. 2010년 비영리 환경 에너지 연구소(Environmental and Energy Study Institute)의 브리핑에 따르면 미국에서 151개의 혐기성 소화조(분해된 바이오 가스를 포집하는 공장)가 가동 중이며 모두 동물성 폐기물을 기본 재료로 사용했습니다.
많은 폐기물 처리 공장이 전통적으로 바이오가스를 태워 없애지만, 우리가 보다 영구적인 에너지 솔루션을 찾기 위해 노력하면서 에너지 퍼즐의 또 다른 잠재적인 조각으로 점점 더 인식되고 있습니다.
바이오 연료 구현을 지원하기 위해 현재 개발 중인 많은 기술이 진행 중이지만 실제로 환경에 도움이 되고 에너지 요구 사항에 대한 현실적인 솔루션을 제공할 수 있습니까? 우리에게 어떤 도움이 될까요? 마지막 섹션에서 살펴보겠습니다.
오늘날 에너지 솔루션에 대한 높은 기준이 있습니다. 더 효율적이고 지구를 구해야 합니다. 바이오 연료가 정말로 하루를 구할 수 있습니까? 예상대로 간단한 답은 없으며 궁극적으로 훨씬 더 큰 에너지 퍼즐의 한 조각일 뿐입니다.
환경적으로 말하자면, 바이오 연료를 사용하는 것은 대기 중 이산화탄소를 증가시키거나 지구 온난화를 증가시키지 않습니다. 식물은 자라면서 탄소를 흡수하고 에너지로 전환될 때 방출합니다. 마찬가지로 동물은 식물을 섭취하고 이를 지방과 폐기물(무엇보다도)로 전환하므로 이러한 제품이 에너지로 전환될 때 식물의 탄소가 다시 방출됩니다.
탄소는 수백만 년 동안 석탄과 다른 화석 연료 안에 갇혀 있었고 우리가 그것을 태우기 위해 땅에서 꺼낼 때까지 거기에 머물러 있습니다. 이 연료 내부의 탄소는 한때 공기를 채웠지만 현재 대기의 연간 주기의 일부가 아닙니다.
정치적인 관점에서 볼 때 자국의 자원을 활용한다는 것은 원유와 같은 외국 자원에 대한 의존도가 낮다는 것을 의미합니다. 가정에서 재생 가능한 바이오 연료로 이 에너지의 일부를 채우면 국제적 긴장을 줄이는 데 큰 도움이 될 수 있습니다.
바이오 연료는 또한 이를 활용하는 데 필요한 자원의 국내 특성이 지역 농업 및 산림 지역에 있다는 점에서 경제에 유익합니다.
현재까지 바이오 연료, 화석 연료, 풍력, 태양열 또는 원자력과 같은 단일 연료원은 우리의 모든 에너지 요구 사항에 대한 답을 제공할 수 없습니다. 그러나 기술의 발전으로 인해 바이오 연료를 더욱 쉽게 활용하고 개발이 더 밝은 미래에 기여할 수 있게 되었습니다.
