현대 자동차의 연료 탱크에서 한 모금을 마시는 것은 나쁜 생각입니다. 전 세계 대부분의 자동차에 사용되는 가솔린 및 석유 기반 디젤 연료는 영양가가 있는, 심지어는 안전한 음료와도 거리가 멉니다.
하지만 그것은 변화하고 있습니다. 성장하는 산업은 수십 년 동안 화석 연료 대안을 조사해 왔으며 대부분의 연구는 천연 식물 오일로 만든 석유 대체 물질인 바이오 연료에 중점을 둡니다[출처:Demirbas]. 어떤 경우에는 순수하고 변경되지 않은 식물성 기름이 표준 디젤 엔진에 동력을 공급할 수 있습니다. 결국, Rudolph Diesel은 원래 농부들이 현지에서 재배한 연료를 사용하여 장비를 작동할 수 있도록 하기 위해 그의 이름을 딴 엔진을 설계했습니다. 그러나 순수한 식물성 기름은 확실히 바이오 연료이지만 한계가 있습니다. 천연 오일의 글리세린은 점도를 높여 추운 온도에서 굳게 만듭니다. 냉장고에 베이컨 기름을 두면 어떻게 되는지 생각해 보세요. 예를 들어, 이것은 알래스카 엔진의 연료 라인, 필터 및 인젝터에 나쁜 소식이 될 수 있습니다.
화학자들은 이 문제에 대한 한 쌍의 해결책을 가지고 있습니다. 옥수수와 같은 일부 식물에는 맥주나 술처럼 발효될 때 연료로 사용할 수 있는 알코올인 에탄올을 생성하는 설탕이 들어 있습니다. 에탄올은 가솔린의 스모그 감소 첨가제로 자주 사용됩니다. E85 [출처:Chu]의 E입니다.
대두와 같은 다른 식물은 바이오디젤을 생산하는 데 더 잘 사용됩니다. 이 과정에서 촉매가 오일에 혼합되어 오일의 지방산 알킬 에스테르에서 글리세린을 분리합니다[출처:Pimentel]. 글리세린이 사라지면 바이오디젤은 오염과 추운 날씨 문제가 적은 대부분의 디젤 엔진을 실행할 수 있습니다.
바이오 연료 기반 시설은 세계 여러 곳에서 아직 개발 중이며 일부 유형의 바이오 연료를 생산하는 프로세스는 대규모 생산을 정당화할 만큼 아직 효율적이지 않습니다[출처:Pimentel]. 그러나 화석 연료에 대한 보다 환경 친화적인 대안을 찾아야 할 필요성은 조만간 가스 탱크의 연료가 접시에 있는 것과 많은 공통점을 갖게 될 것임을 의미합니다. 바이오 연료의 미래가 어디로 향하는지 알아보려면 자동차만큼 쉽게 공급할 수 있는 10가지 바이오 연료에 대해 읽어보십시오.
내용옥수수는 서구식 식단의 필수품인 동시에 매우 인기 있는 바이오 연료로 판명되었습니다. 쉽게 구할 수 있고 에탄올을 생성하는 당 함량이 높기 때문에 이 바이오 연료는 많은 운전자에게 친숙합니다. E85 가솔린 블렌드의 에탄올 공급원인 경우가 많습니다.
에탄올 생산자는 먼저 옥수수를 기본 구성요소로 분해하는 시스템을 사용하여 옥수수를 식품에서 연료로 전환합니다. 즉, 식물의 세포벽을 형성하고 강화하는 물질인 리그닌과 식물의 당을 함유하는 셀룰로스입니다. 생산자들은 셀룰로오스를 발효시켜 에탄올을 생산하는데, 이는 본질적으로 옥수수 으깨에서 생산되는 알코올 유형의 높은 테스트 버전입니다[출처:Shakashiri]. 정제된 연료인 에탄올은 스모그 감소제로 가솔린에 혼합되는 경우가 많지만 그 자체로 연료로 사용할 수도 있습니다.
미국에서 옥수수 기반 에탄올은 국가의 해외 화석 연료 사용에 대한 진정한 국내 대안입니다. 하지만 단점이 없는 것은 아닙니다. 연구에 따르면 농장 트랙터의 가스에서 옥수수를 건강하게 유지하는 데 사용되는 비료에 이르기까지 옥수수 에탄올을 생산하는 데 들어가는 에너지는 에탄올이 대체하는 것보다 더 많은 화석 연료를 태웁니다[출처:Pimentel]. 이 음수 방정식에 더하여 더 건조한 지역에서 옥수수를 재배하기 위한 관개 수요는 특히 농부들이 수입원으로 에탄올 생산에 의존함에 따라 물 공급을 방해할 가능성이 있습니다[출처:McKenna].
그리고 경제적인 요소가 있습니다. 식품 생산, 동물 사료 및 기타 산업적 용도 사이에서 옥수수는 수요가 많습니다. 세계 옥수수 공급을 놓고 경쟁하기 위해 에탄올 생산자를 추가한다는 것은 에탄올 수요가 증가함에 따라 곡물 및 그 후속 제품의 가격이 급등할 수 있음을 의미합니다. 여러 요소를 결합하면 유용한 바이오 연료이기는 하지만 옥수수가 화석 연료에 대한 세계의 의존도를 낮추는 유일한 바이오 연료는 아닐 것입니다.
이것은 목록에서 가장 다재다능한 바이오 연료일 수 있습니다. 콩은 아시아에서 미국에 이르는 주식이 될 뿐만 아니라 잉크와 크레용에서 연료 제품에 이르기까지 모든 것이 되었습니다[출처:Scharlemann]. 옥수수는 스모그와 싸우기 위해 가솔린과 혼합되는 에탄올의 가장 인기 있는 기유이지만, 대두는 바이오디젤 생산에 사용되는 오일의 주요 공급원입니다.
대두를 사용하여 바이오디젤을 생산하기 위해 제조업체는 먼저 콩에서 오일을 압착합니다. 콩의 기름 함량이 높기 때문에 콩의 약 20%가 사용 가능한 기름이므로 이 공정에 이상적인 후보입니다. 오일이 추출되고 여과되면 글리세린을 제거하는 촉매와 혼합됩니다. 남은 오일은 디젤 엔진의 가스 탱크에 직접 부을 수 있습니다.
바이오디젤은 재생 가능한 자원이라는 것 외에도 석유 디젤에 비해 많은 이점이 있습니다. 더 깨끗하게 연소됩니다. 즉, 바이오디젤 엔진은 스모그와 건강 문제를 일으킬 수 있는 입자상 물질을 덜 생성합니다.
야자수는 열대 풍경과 코코넛 그 이상을 위해 좋습니다. 그들의 과일의 고탄소 껍질은 정수 필터로 바뀔 수 있고 나무의 잎과 나무 부분은 수천년 동안 구조와 피난처로 사용되었으며 씨앗의 기름은 현재 잠재적으로 대량 판매 가능한 바이오 연료로 고려되고 있습니다.
그러나 팜유는 아마도 광범위한 바이오 연료 생산을 방해하는 주요 문제의 가장 명백한 예일 것입니다. 원재료를 생산하는 데 필요한 공간, 에너지 및 재정 자원은 최종 결과의 이점보다 훨씬 많습니다.
팜유는 동남아시아의 주요 작물입니다. 바이오디젤을 생산하기 위한 팜유에 대한 수요가 증가함에 따라 말레이시아와 인도네시아와 같은 국가의 농장은 더 많은 석유 생산 팜을 위한 공간을 만들기 위해 광대한 열대우림을 개간하고 있습니다. 그리고 이들 국가에서 자동차와 트럭이 많은 서부 지역으로 팜유를 운반하는 데 사용되는 트럭, 선박 및 생산 시설은 이 친환경 연료를 시장에 내놓기 위해 연소되는 연료와 배출되는 배출물을 추가합니다. 팜유가 이 딜레마에 직면한 유일한 바이오 연료는 아니지만, 그 인기와 저렴한 비용으로 인해 [출처:Rosenthal]을 따르는 많은 식용 연료보다 더 광범위하고 더 대중적인 규모에서 문제에 직면했습니다.
최근에 프렌치 프라이, 어니언 링 또는 피쉬 앤 칩스를 먹었다면 또 다른 인기 있는 식용 바이오 연료인 폐식용유에 기여했을 것입니다.
음식을 튀기기 위해 사용된 식용유에는 여전히 일부 디젤 엔진에서 사용 가능한 연료가 되는 지방산 알킬 에스테르가 포함되어 있습니다. 기름을 걸러 음식과 빵가루를 제거함으로써 독창적인 바이오연료 제조업체는 바이오디젤을 생산하거나 소위 "그리스카(greasecar)" 기술을 사용하여 단순히 오일을 디젤 엔진에 직접 주입할 수 있습니다.
겉보기에는 모든 구석에 패스트 푸드 레스토랑이 있고 튀긴 음식은 많은 국가의 식단에서 흔한 부분이므로 튀김 기름은 모든 바이오 연료 중에서 가장 쉽게 구할 수 있는 것처럼 보입니다. 하지만 단점도 있습니다.
첫째, 사용한 튀김 기름에는 튀긴 음식이 많이 들어 있습니다. 특히 밀가루를 많이 사용한 경우 이것을 걸러내는 것은 시간과 노동 집약적인 과정입니다. 대량의 오일을 여과하는 것은 대량 생산에 너무 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다. 또한 최종 결과는 혼합 백일 수 있습니다. 튀김 기름은 땅콩, 옥수수 또는 기타 식물성 혼합물에서 나올 수 있으므로 배치 간에 연료가 얼마나 강력한지 말하기 어렵습니다.
그러나 많은 그리스 자동차 및 바이오디젤 옹호자들은 이러한 문제를 기꺼이 참아내고 있습니다. 그리고 튀김 기름은 씨앗이나 곡물에서 유용한 부분을 빼내기 위해 값비싼 압착 장비가 필요하지 않기 때문에 적은 예산으로 석유에서 벗어나고자 하는 발명가, 실험가 및 차고 과학자들이 선택하는 연료입니다.
아, 다재다능한 땅콩. 실제 견과류가 아니라 콩과 식물로 간주되지만 땅콩은 틀림없이 서양 식단에서 가장 인기 있는 식품 중 하나입니다. 혼합 견과류, 땅콩 같은 사탕, 그리고 매일 수백만 개의 도시락을 채우는 땅콩 버터 샌드위치 사이에서 우리는 천박한 땅콩에 깊이 애착을 갖고 있습니다.
땅콩은 음식 외에도 다양한 용도로 사용되며 그 중 많은 부분이 유명한 아프리카계 미국인 식물학자 Dr. George Washington Carver에 의해 홍보되었습니다. 그의 기록 보관소에는 염료와 플라스틱에서 잠재적으로 바이오 연료로 사용될 수 있는 기름에 이르기까지 땅콩의 300가지 이상의 용도 목록이 포함되어 있습니다[출처:Fishbein].
그러나 땅콩은 바이오 연료와 관련하여 인기의 희생자입니다. 땅콩 기름은 많은 식품, 의약 및 산업 목적으로 사용될 수 있기 때문에 값싸게 바이오 연료로 전환하기에는 너무 가치가 있습니다. 단순한 경제학의 경우 수요로 인해 가격이 너무 높아서 땅콩 기름을 현재로서는 실용적이고 식용 가능한 바이오 연료로 만들 수 없습니다.
면은 많은 사람들의 마음에 식품으로 떠오르지 않습니다. 현대 세계에서 면의 주요 용도는 결국 천의 섬유입니다. 그러나 목화씨 기름은 1860년대부터 미국에서 요리에 사용되어 온 가볍고 중성적인 향을 지닌 식물성 기름입니다[출처:NCPA]. 목화씨는 동물 사료로도 사용되었지만 너무 많이 사용하면 가축의 영양 문제가 발생할 수 있습니다[출처:Osborne].
면실유를 바이오 연료로 사용하는 것은 합리적입니다. 일부 분석가에 따르면 가장 인기 있는 바이오 연료 공급원인 옥수수나 대두보다 면화에서 얻을 수 있는 에이커당 더 많은 기름이 있습니다[출처:Journey]. 그러나 면실유는 다른 많은 바이오 연료와 마찬가지로 엔지니어링 문제를 해결해야 하는 한 가지 단점이 있습니다.
면실유는 추운 온도에서 굳기 시작합니다. 순수한 면실유를 사용하는 차량은 바이오 연료를 젤 포인트 이상으로 유지하는 오일 가열 시스템이 포함되어 있지 않으면 겨울에 사용할 수 없습니다. 대두 바이오디젤과 같은 더 대중적인 바이오 연료도 이 문제에 직면합니다. 그러나 대두 바이오디젤은 섭씨 -16도에서 젤화되지만 면실유는 섭씨 -1도에서만 젤화됩니다. 전 세계의 많은 지역이 정기적으로 더 추운 기온에 직면하여 순수한 면실유를 바이오 연료로 널리 사용하기에 적합하지 않게 만듭니다.
잇꽃은 고대 미라화 과정에서 사용된 천 포장을 염색하는 데 노란색 꽃과 기름이 함유된 씨앗을 사용했을 때 시작되어 오랜 사용 역사를 가진 식물입니다. 홍화의 보다 현대적인 응용에는 동양과 서양 문화 모두에서 천연 약으로 널리 사용되는 것이 포함됩니다. 마찬가지로, 잇꽃씨 기름은 다른 식용유를 대신하여 심장 건강에 더 좋습니다.
잇꽃 기름은 젤점이 낮기 때문에 바이오디젤 생산을 위해 고려해야 할 흥미로운 기름입니다. 그러나 연료원으로 홍화를 널리 사용하는 것은 농업계에서 홍화의 인기나 부족으로 인해 제한될 수 있습니다. 2004년 전 세계적으로 생산된 604,000미터톤의 잇꽃은 옥수수나 콩의 생산량에 비하면 매우 적은 양으로, 90년대 중반에는 일반적으로 연간 생산되는 800,000톤에서 900,000톤으로 급격히 감소했습니다. 바이오 연료 수요를 충족시키기 위해 잇꽃 수확을 조정한다는 것은 이러한 추세를 역전시키고 이 고대 다목적 식물을 훨씬 더 많이 생산한다는 것을 의미합니다[출처:Jimmerson].
아마씨 또는 아마씨 기름은 잠재적인 바이오 연료가 있는 많은 식물성 기름의 다양성을 보여주는 좋은 예입니다. 목공들은 이 오일을 테레빈유와 같은 희석제와 혼합하고 실내에서 가구, 비품 및 견목 바닥을 조절하는 데 사용합니다. 오일이 나무에 침투하여 너무 건조해지거나 갈라지거나 흠집이 생기는 것을 방지합니다. 야외에서도 유사한 처리를 통해 목재가 너무 많은 물을 흡수하여 풍화 및 부패를 촉진하는 것을 방지할 수 있습니다[출처:DIY].
희석제가 없는 아마인유도 인체 건강에 귀중한 방부제인 것으로 나타났습니다. 이 기사에서 언급한 다른 많은 식물성 기름과 마찬가지로 아마인유도 콜레스테롤을 낮추고 심장 건강을 증진시키는 것으로 보입니다[출처:Ridges].
아마의 식물 섬유는 아마포를 만드는 데 사용되며, 이는 이 바이오 연료 작물이 종자의 기름과 줄기의 섬유 모두에 사용될 수 있음을 의미합니다. 이러한 다용도 특성은 아마인유를 아마의 가치가 없는 다른 작물보다 더 매력적인 바이오 연료로 만들 수 있습니다[출처:Shirke].
수수는 세계에서 가장 중요한 곡물 중 하나이며 미국의 주요 농산물 수출품입니다[출처:위원회]. 음료에서 케이크, 쿠키에 이르기까지 다양한 식품에 사용되며 일부 품종은 글루텐이 함유되지 않은 고항산화 성분으로 건강을 생각하는 제빵사에게 가치 있는 곡물입니다.
수수는 또한 바이오 연료의 녹아웃 가능성이 있습니다. 곡물의 다른 변종은 다양한 기후에서 자랄 수 있으며 생화학적 구성은 에탄올 생산 공정에서 옥수수와 상호 교환될 수 있음을 의미합니다. 연구원들은 특히 바이오 연료 생산을 위해 하이브리드 수수 균주를 개발하고 있습니다. 따라서 머지 않아 가솔린 자동차 탱크에 넣는 E85가 편의점에서 구입하는 당밀 쿠키와 공통점이 있을 수 있습니다 [출처:Lau ].
좋아요, 물은 기술적으로 바이오 연료가 아닙니다. 그것은 생명이 존재하지 않을 중요한 천연 자원입니다. 그러나 믿을 수 없을 정도로 단순한 기술 덕분에 물은 언젠가 상상할 수 있는 연료 공급원이 될 수 있습니다.
전류가 물을 통과하는 간단한 전기분해 과정은 액체를 기본 요소인 수소와 산소로 분해합니다[출처:Nave]. 수소는 우수한 연료입니다. 가솔린 파운드당 3배의 에너지를 운반하며 석유 연료의 유해한 배출 없이 연소됩니다[출처:Stanford].
그러나 수소 생산과 저장은 문제가 있다. 대량의 초경량, 가연성 가스를 전 세계로 이동하면 주요 안전 문제가 발생할 수 있으며 장거리 여행을 위해 자동차에 전력을 공급하는 데 필요한 수소의 양은 안전한 방식으로 충분한 연료를 선상에서 유지하기 위해 비실용적으로 무거운 연료 탱크가 필요합니다. [출처:플래닛].
그러나 수소는 잃어버린 원인과는 거리가 멀다. 신비한 Garrett Water Carburetor로 유명해진 한 가지 기술은 수소 생산 셀을 차량에 장착하고 엔진 발전기의 전기로 작동시키는 것입니다. 이 아이디어의 최신 버전은 가솔린 엔진에 수소를 주입하여 더 깨끗한 배기 가스와 더 나은 주행 거리를 생성합니다. 이 기술에는 극복해야 할 비용, 신뢰성 및 개발 장애물이 있지만 가까운 미래에 자동차 연료의 일부가 집의 마개에서 나올 가능성이 있습니다[출처:Brooks].
