달라스에서는 그리스가 좋습니다. 그리고 기름뿐만 아니라 감자 튀김, 양파 링, 심지어 피클을 요리하는 데 사용되는 기름. 연료비를 절약하고 탄소 발자국을 줄이기 위한 노력의 일환으로 이 도시의 학군은 1,700대의 버스를 모두 현지 식당에서 기증한 바이오디젤과 재활용 식물성 기름으로 작동하는 특수 엔진으로 전환하고 있습니다. 2009년에는 첫 번째 버스인 프라이어 플라이어(Fryer Flyer)가 도로를 질주했습니다. 관리들은 전체 버스 차량을 바이오 연료로 운영함으로써 매년 $400,000를 절약할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다[출처:NPR].
수년 동안 정치인, 언론인 및 과학자들은 전 세계의 화석 연료, 특히 석유 소비를 줄이기 위한 방법으로 식물 연료인 바이오 연료를 선전해 왔습니다. 이러한 소위 "에너지 작물"에는 밀, 옥수수, 대두 및 사탕수수가 포함됩니다[출처:Walker]. 바이오 연료는 화석 연료보다 더 깨끗하게 연소되어 대기 중으로 배출되는 오염 물질과 온실 가스(예:이산화탄소)가 적습니다. 그들은 지속 가능하며 에너지 회사는 종종 바이오 연료를 가솔린과 혼합합니다. 즉, 석유, 석탄, 천연 가스와 달리 바이오 연료는 고갈되지 않습니다.
바이오 연료는 바이오 알코올과 바이오 디젤의 두 가지 주요 범주로 나뉩니다. 에탄올과 같은 바이오 알코올을 생성하기 위해 엔지니어는 효모와 박테리아를 사용하여 옥수수 및 기타 식물의 전분을 분해합니다. 바이오디젤을 생성하기 위해 정제소는 이미 대두와 같은 작물에서 발견되는 오일을 사용합니다[출처:Thomas]. 이 식물성 기름은 알코올로 처리되어 바이오디젤로 바뀝니다.
그러나 이러한 기적의 연료에는 몇 가지 단점이 있습니다. 무엇보다도 일부 에너지 작물은 토지를 놓고 식량 작물과 경쟁하여 더 높은 식량 가격과 삼림 벌채와 같은 문제를 야기합니다. 또한 일부 에너지 작물을 전환하는 비용과 자동차 및 발전소를 바이오 연료로 작동하도록 개조하는 비용이 비쌀 수 있습니다[출처:Brune]. 상위 10개 바이오 연료 작물에 대해 고려해야 할 다른 사항이 무엇인지 알아보십시오.
내용에탄올 세계에서 옥수수는 왕입니다. 설탕이 풍부한 옥수수를 에탄올로 바꾸는 것은 맥주를 양조하는 것과 비슷합니다. 일꾼은 먼저 황금 알맹이를 갈아서 따뜻한 물과 섞고 다음으로 효모를 첨가합니다. 효모는 슬러리를 발효시키거나 에너지를 생산하는 알코올로 변하게 합니다. 정유소는 기존 자동차 엔진에 사용하기 위해 에탄올과 가솔린을 혼합합니다. 옥수수, 밀 또는 사탕수수로 만든 에탄올은 가솔린보다 일산화탄소, 질소 산화물 및 황을 대기 중으로 덜 방출합니다. 에탄올은 또한 스모그를 줄여 사람들, 특히 도시에 거주하는 사람들의 건강 문제를 최소화할 수 있습니다.
발효 과정에서 옥수수 커널을 사용하는 것은 전체 옥수수를 사용하는 것보다 저렴합니다. 옥수수 식물의 줄기와 잎에 있는 설탕은 셀룰로오스로 알려진 물질에서 숨바꼭질을 합니다. 셀룰로오스는 분해하기 어렵고 비용이 많이 듭니다. 그러나 연구자들은 이 과정을 보다 비용 효율적으로 만들려고 노력하고 있습니다. 또한 Michigan State University의 과학자들은 완고한 셀룰로오스를 엔지니어가 에탄올로 발효시킬 수 있는 당으로 바꾸는 특수 효소를 함유한 옥수수 균주를 개발했습니다. 미시간 주립대의 과학자들은 그들의 새로운 옥수수 변종인 스파르탄 옥수수가 식물 폐기물로부터 에탄올 생산을 더 저렴하고 더 적은 시간으로 만들 것이라고 말합니다[출처:Science Daily].
아니 그래서 그린?
옥수수를 재배하고 바이오 연료로 가공하는 것은 실제로 엄청난 양의 화석 연료를 사용합니다. 정제소가 증류 과정을 완료하면 옥수수 에탄올 1갤런의 약 20%만이 "신" 에너지입니다[출처:Tillman and Hill].
사람들은 수세기 동안 음식을 요리하고 집을 밝히는 데 유채 기름을 사용해 왔습니다. 오늘날 유채 기름은 바이오디젤 연료의 중요한 형태입니다. 아마도 가장 중요한 유채 기름 유형은 유채의 일종인 카놀라에서 나옵니다. 다른 유채 품종과 달리 카놀라는 에르신산 함량이 낮아 동물과 사람이 먹기에 더 좋습니다.
일반적으로 식물성 기름으로 만든 바이오디젤은 추운 기후에서 잘 작동하지 않습니다. 왜 그런 겁니까? 대부분의 식물성 기름은 포화 지방이 높기 때문에 바이오디젤에 얼음 결정이 형성되어 자동차 엔진이 정지되는 경향이 있습니다. 그러나 카놀라유는 포화 지방이 적기 때문에 추운 온도에서 얼음이 구체화되기가 더 어렵습니다[출처:University of Connecticut].
또한 유채와 다른 유형의 유채는 다른 식물성 식물보다 기름 함량이 높기 때문에 유채와 유채는 태울 때 더 많은 에너지를 생성할 수 있습니다. 유채와 카놀라유로 만든 바이오디젤은 디젤 연료보다 일산화탄소를 적게 방출합니다. 유채와 캐놀라로 만든 바이오디젤은 중장비 및 기타 차량에 동력을 공급하는 데 매우 효율적입니다. 일반적으로 바이오디젤을 사용하는 엔진은 가솔린 엔진보다 효율적입니다.
석유를 끊고 바이오연료 사용을 늘리는 데 가장 많은 노력을 기울인 나라가 있다면 바로 브라질입니다. 남미 국가는 1973년 중동의 석유 금수 조치가 전 세계적으로 석유 수송량을 줄인 후 친환경적으로 변하기 시작했습니다. 유가가 오르자 브라질 정부는 농부들에게 사탕수수를 더 많이 심도록 독려했습니다. 그런 다음 그들은 그 사탕수수를 에탄올로 가공했습니다. 브라질은 전환을 위해 수십억 달러를 투자했고 결국 사탕수수 에탄올은 휘발유보다 저렴하게 되었습니다. 1980년대 중반까지 브라질의 모든 운전자는 에탄올로 구동되는 차량을 운전하고 있었습니다. 오늘날 브라질의 거의 모든 자동차에는 가솔린이나 에탄올로 작동할 수 있는 "유연한" 연료 엔진이 있습니다[출처:Walker].
브라질의 기후는 사탕수수 재배에 매우 적합합니다. 그러나 사탕수수에서 에탄올을 생산하는 것은 옥수수에서 에탄올을 생산하는 것보다 6배 저렴합니다. 사탕수수를 재배하려면 살충제와 비료를 포함한 더 적은 화학 물질이 필요합니다[출처:Cox]. 그러나 사탕수수를 수확할 때 농부들은 밭을 불태워야 하며, 이로 인해 엄청난 양의 온실 가스가 대기 중으로 분출됩니다.
얼마나 달콤한가!
브라질은 매년 약 1억 6천만 배럴의 사탕수수 에탄올을 미국에 수출합니다[출처:Cox].
팜유는 바이오 연료의 지킬 박사와 하이드 씨입니다. 한편으로 야자수 열매에서 추출한 야자유는 시장에서 에너지 효율이 더 높은 바이오디젤 연료 중 하나입니다. 디젤 엔진은 팜유 바이오디젤로 작동하도록 개조할 필요가 없으며 팜유에서 추출한 바이오디젤은 가솔린보다 대기 중으로 더 적은 이산화탄소를 방출합니다. 또한 팜유는 대부분의 야자수 농장이 위치한 말레이시아와 인도네시아의 경제에 도움이 됩니다. 그러나 말레이시아와 인도네시아의 농부들은 더 많은 야자 농장을 위한 공간을 만들기 위해 매일 수천 에이커의 열대우림을 태우고 있습니다. 이러한 파괴는 이미 취약한 생태계를 위협하고 수천 종의 동식물을 위험에 빠뜨립니다[출처:Brune].
이전에 자트로파에 대해 들어본 적이 없을 수도 있지만 바이오 연료의 세계에서 추하고 유독한 잡초는 록 스타입니다. 자트로파 덤불은 빨리 자라며 물이 부족할 때 잘 자라며 오일 함량이 40%인 종자를 사용하면 세계가 원유에 덜 의존하도록 도울 수 있습니다. 인도는 자트로파의 최대 생산국입니다. 사실 인도의 바이오디젤 산업은 식량 생산에 적합하지 않은 땅에서 작물을 재배할 수 있는 농촌 농부들에게 경제적 이익을 가져다주는 식물에 중점을 두고 있습니다. 수명이 50년인 자트로파 부시는 가뭄이나 해충으로 황폐해진 땅에서 잘 자란다. 한 추정치에 따르면 2.47에이커(1헥타르)의 자트로파는 0.83톤(752kg)에서 2.20톤(1995.81kg)의 오일을 생산합니다[출처:Industrial Bioprocessing].
과학자들은 으깬 자트로파 종자의 기름을 바이오디젤로 전환할 수 있을 뿐만 아니라 엔지니어는 남은 것을 바이오매스 공급원으로 사용할 수 있습니다. (생물의 폐기물에서 생산된 에너지)는 공장과 발전소에 연료를 공급하는 데 사용됩니다 [출처:Macintyre].
아파서 좋아
중앙 아메리카에 사는 사람들은 수세기 동안 자트로파를 변비를 비롯한 다양한 질병에 대한 민간 요법으로 사용해 왔습니다. 그러나 이 유독한 식물의 가공되지 않은 씨앗 3개를 삼키면 사람이 죽을 수 있습니다[출처:Macintyre].
두부든 타코든, 크레용이든 샴푸든, 양초든 펜이든, 콩으로 만든 제품이 진열대에 늘어서 있습니다. 이제 유비쿼터스 대두는 이력서에 녹색 에너지를 추가할 수 있습니다. 실제로 미국에서 사용되는 대부분의 바이오디젤은 대두유에서 나옵니다. 자동차, 특히 중장비와 버스는 순수 대두 바이오디젤 또는 바이오디젤과 디젤의 혼합물로 달릴 수 있습니다. National Academy of Sciences에 따르면, 대두 바이오디젤은 옥수수 에탄올보다 더 환경적으로 건전하고 더 많은 에너지를 생산합니다[출처:Barrioneuvo]. 연구자들은 옥수수와 대두를 재배하는 데 필요한 에너지의 양과 해당 작물을 바이오 연료로 전환하는 데 필요한 에너지의 양을 연구한 결과, 대두가 비료와 살충제를 덜 사용하고 온실 가스를 비롯한 오염 물질을 환경으로 덜 배출한다는 사실을 발견했습니다. [출처:Mongabay ].
또한, 대두 1부셸은 1.5갤런(5.68리터)의 바이오디젤을 생산합니다. 또한, 대두 생산에 사용되는 토지의 양이 다른 유지종자 작물에 사용되는 면적보다 훨씬 많기 때문에 더 많은 바이오디젤 생산이 가능합니다. 그러나 대두(20%)의 오일 함량은 카놀라(40%) 및 해바라기 씨(43%)의 오일 함량보다 낮습니다[출처:University of Connecticut].
주로 감자 칩 및 기타 스낵을 튀기는 데 사용되지만 면실유는 바이오디젤로 변형될 수 있습니다. 오일은 목화 식물의 약 20%를 차지합니다. 1갤런(3.78리터)의 표준 디젤 연료를 대체하려면 1갤런(3.78리터) 이상의 면실이 필요합니다. University of California, Berkeley의 Michael O'Hare에 따르면 면화씨 1에이커는 35갤런(132.5리터)의 기름을 생산하며 이는 평지씨보다 3분의 1이 적습니다[출처:Browning].
해바라기는 크고 아름답습니다. 그리고 야구 선수들은 씨앗을 씹는 것을 좋아합니다. 그 씨앗은 기름이 풍부하여 해바라기를 인기 있는 바이오 연료 작물로 만듭니다. 정유소는 오일을 바이오디젤로 가공하거나 식물 폐기물을 바이오매스로 사용하여 공장과 발전소에 연료를 공급할 수 있습니다. National Sunflower Association에 따르면 1에이커(0.4헥타르)의 해바라기는 600파운드(272.1kg)의 기름을 생산할 수 있습니다[출처:National Sunflower Association].
해바라기는 콜로라도 주 도브 크릭(Dove Creek)에서 큰 사업을 하고 있습니다. 많은 농부들이 몇 년 전 해바라기 씨를 재배하기 시작하여 꽃의 기름을 바이오디젤로 전환하여 농기구에 전력을 공급했습니다. 2008년까지 마을 주변의 수천 에이커는 해바라기로 노랗게 변했습니다. 농부들은 유지 종자를 바이오 연료로 바꾸고 꽃의 식물 폐기물을 작은 연료 알갱이로 압축하는 바이오 에너지 회사에 종자 중 일부를 판매했습니다. 노동자들은 펠릿을 가스로 전환했으며 회사는 이를 발전기 연료로 사용했습니다[출처:Burke].
미국의 에탄올 생산과 관련하여 밀은 옥수수의 못생긴 이복 누이입니다. 정제소는 밀과 보리를 포함한 다양한 유형의 "공급 원료"에서 에탄올을 생산하지만 미국 에탄올의 약 90%는 옥수수에서 나옵니다. 에탄올은 주로 자동차에 동력을 공급하는 데 사용되며 종종 가솔린과 혼합됩니다. 그러나 유럽에서는 밀을 에너지 작물로 사용하는 것이 증가하고 있습니다. 2010년에 문을 연 영국 최초의 밀 기반 에탄올 공장은 매년 1억 6백만 갤런(4백만 리터)의 바이오 연료를 생산할 것으로 예상됩니다. 회사는 연간 약 120만 톤(907.18kg)의 밀을 사용할 것으로 예상합니다[출처:Bakhsh]. 많은 사람들은 밀을 에너지 작물로 재배하면 식량에 필요한 곡물을 다른 곳으로 돌릴 것이라고 우려합니다. 일리노이 대학의 연구원들은 농부들이 바이오 연료로 사용하기 위해 밀과 옥수수를 재배할 때 식품 가격이 급등한다고 말합니다.
옥수수는 잊어라. 도대체 콩. 팜유는 말할 것도 없습니다. 누구든지 석유에 대한 세계의 식욕을 줄이고 지구 온난화로부터 지구를 구할 수 있는 잠재력을 지닌 이 놀라운 식물을 보고 싶다면 대평원을 지나 창밖을 내다보십시오. 당신이 보게 될 것은 잔디 -- switchgrass입니다.
옥수수와 달리 스위치그래스의 셀룰로오스를 사용하여 에탄올을 만드는 것은 화석 연료에서 에너지를 덜 필요로 합니다. 또한 셀룰로오스 에탄올은 옥수수 에탄올보다 더 많은 에너지를 포함하므로 온실 가스 배출량이 크게 감소합니다. 훌륭한 스위치그래스 농장이나 농장은 없지만 과학자들은 현재 스위치그래스를 미래 에너지로 만들기 위해 다양한 방법을 연구하고 있습니다. 예를 들어, Alabama의 Auburn University의 연구원들은 에이커당 15톤의 바이오매스를 생산하는 스위치그래스의 테스트 플롯을 재배했습니다. 과학자들은 각 에이커가 매년 1,150갤런의 에탄올을 생산할 수 있다고 말합니다[출처:Oak Ridge National Laboratory].
농부들이 스위치그래스를 에너지 작물로 재배하기 시작하면 비료, 살충제 및 물을 덜 사용하게 됩니다. 스위치그래스의 깔끔한 점은 다년생 식물로 농부들이 한 번만 심으면 된다는 것입니다. 과학자들은 스위치그래스가 자라는 데 필요한 것보다 5배나 많은 에너지를 제공하며 농업에 사용되지 않는 한계 토지에서 자랍니다. 따라서 농부들은 식량 생산에서 경작지를 빼앗고 있지 않습니다[출처:Biello].
최초 발행일:2010년 12월 13일
