Jak by mohla fungovat auta poháněná odpadky

  • Paul Sparks
  • 0
  • 4563
  • 515
Galerie obrázků: Exotická auta Osvobozená DeLorean DMC-12 na 25. výročí oslavy „Back to the Future“ 25. výročí Trilogie Blu-Ray v Gustavino's 25. října 2010 v New Yorku. Prohlédněte si další obrázky exotických aut. FilmMagic / Getty Images

V "Back to the Future", Doc hodí banánové slupky a pivo do pana Fusiona, aby poháněl DeLoreanův stroj času. Nejsme úplně v místě domácích studených fúzních systémů - nebo časových strojů, na to přijde - ale nejsme zdaleka schopni pohánět auta na odpadky jako banánové slupky palivem, které není tak daleko od piva.

Pohánění vozidel s odpadky zní stejně přitažlivě jako pan Fusion, ale už se to provádí v malém měřítku. Vytváření kapalného paliva z pevného odpadu zahrnuje proces zvaný zplyňování, kde teplo - ne plamen - přeměňuje pevné látky na bázi uhlíku na syntetický plyn, který lze poté destilovat na ethanol, alkohol, který se již v mnoha státech přidává k dodávce benzínu a používá se v automobilech již na silnici.

Syntetický plyn nebo syngas zkrátka, lze je vytvořit z celé řady suroviny, nebo zdrojové materiály, včetně:

  • Fosilní paliva, jako je uhlí, ropa a zemní plyn
  • Asfalt
  • Kanalizace
  • Plasty
  • Biomasa, jako je dřevo nebo zemědělský odpad
  • Tuhý komunální odpad, neboli odpadky

Myšlenka vytvořit kapalné palivo z pevné biomasy existuje již dlouhou dobu. Proces zplyňování byl objeven v Belgii v roce 1609 pomocí dřeva a uhlí. Syngas byl také známý jako „městský plyn“ a používal se v pouličních lampách, které musely ručně osvětlovat lampy. Během nedostatku paliva druhé světové války byla evropská vozidla vybavena k použití syngas vyrobených ze štěpky a Jižní Afrika z Apartheidu použila stejnou technologii, když byla pod celosvětovými sankcemi.

Jinými slovy, tato věc existuje už velmi dlouho. Dále se podívejme na to, jak se vyrábí moderní syngas na bázi odpadků a přeměňuje se v ethanol, který lze použít bez jakékoli úpravy vašeho automobilu..

Obsah
  1. Jak vyrobit odpad do plynu
  2. Proč pohánět auta s odpadky?
  3. Potenciální úskalí pro automobily poháněné odpadky

Prvním krokem je oddělení odpadu nebo komunálního pevného odpadu na předávací stanici. Sklo a kov nebudou v procesu zplyňování fungovat a stejně by měly být recyklovány; věci jako dřevěné štěpky, tráva, pneumatiky a plenky budou fungovat. „Pokud se opravdu zahřeje a taje, není to dobrá látka,“ říká Wes Bolsen, ředitel marketingu společnosti Coskata, Inc. „Pokud se zahřeje a promění se v plyn, jako je dřevo v krbu, je to dobré.“ Jakákoli látka na bázi uhlíku bude odpovídat účtu jako suroviny.

Po třídění odpadu může začít zplyňování. Surovina se zahřívá - ale nespálí - pod tlakem, dokud se nerozloží. Představte si kompost v zahradě, ve kterém je organická hmota. Tyto staré listy hlávkového salátu a mrkve se tak zahřívají a rozkládají na kompost. Teď si představte, že přihrádka nemá žádné větrací otvory, takže žádný kyslík nezpůsobuje hoření a aplikuje se ještě více tepla a tlaku. Stejný proces rozkladu by nastal, ale mnohem intenzivněji. Proces rozkladu rozděluje uhlíkové vazby ve starých vegetariánech a mění se na něco jako zemní plyn - syngas.

Mohli byste se zastavit hned poté, co proces zplyňování udělal syngas. Některá experimentální vozidla, jako je Honda Civic NGV nebo dokonce město nové flotily popelářských vozidel v Torontu, jezdí na stlačený zemní plyn. Syngas by se pravděpodobně mohl použít jako palivo pro tato auta. Ale co miliony aut, které už jsou na cestě a které nemohou používat syngas? Coskata přidává pár kroků do procesu výroby etanolu ze syngasu, který lze snadno představit téměř každému vozidlu, které dnes jezdí po silnici, aniž by se měnilo něco o autech.

Jakmile je syngas vytvořen v Coskatově závodě, fermentuje se z plynu na kapalinu bakteriemi ve vodném prostředí - což ve skutečnosti znamená chyby, které žijí ve vodních nádržích. Tyto patentované kmeny bakterií dýchají v syngasu (CO, CO2 a H2) a vylučují ethanol (C2). Zbývá jen destilovat ethanol z vody. Ethanol je připraven na motor a voda se vrací zpět k chybám, přičemž při procesu se zbytečně ztrácí jen velmi málo.

A teď, když víme, jak lze palivo vyrobit z odpadu, zjistíme, proč bychom se s ním měli obtěžovat.

Nesmysly

Málo známý fakt: Výroba etanolu je téměř totožná s výrobou měsíčního svitu. Ve skutečnosti je tak blízko, že Coskata přidává do svého hotového paliva trochu benzínu - proces se nazývá denaturující. Kdyby nepřidali ten kousek benzínu, podléhali by duchovní dani ve výši 27 $ za galon. Navíc, pokud je někdo zoufalý na to, aby pil ethanol s benzínem v tom ... no, zvracel.

Ať už jedete tři nebo třicet let, víte, že ceny plynu jsou nestálé - abych to řekl zdvořile. Politické nepokoje, bouře, přírodní katastrofy - jakékoli množství věcí může narušit tok ropy a benzínu do Spojených států a přerušený tok znamená vyšší ceny. Hledání nových domácích zdrojů paliva se v posledních letech posunulo na náš seznam priorit.

Emise skleníkových plynů a globální změna klimatu jsou také na našem radaru. Fosilní paliva přispívají ke skleníkovým plynům v životním prostředí téměř v každé fázi jejich cyklu, od jejich vyvedení ze země po zpracování pro použití až po jejich skutečné použití v našich autech. Snížení těchto emisí by šlo dlouhou cestu k uvolnění zátěže pro naše životní prostředí.

Ministerstvo energetiky (DOE) poznamenává, že syngas, bez ohledu na to, jaké suroviny se používají, umožňuje výrobní proces s téměř nulovými emisemi a je konfigurovatelný pro ukládání uhlíku. Rovněž splňuje nejpřísnější předpisy USA o emisích životního prostředí pro oxid siřičitý, částice a toxické kontaminanty.

Proměna syngasu na etanol ještě více usnadňuje pohon aut s odpadky. Ethanol je již schválen k použití a dnes na mnoha čerpacích stanicích najdete 10 až 15 procent. Vozidla na flexibilní palivo by mohla v nádrži použít ještě více ethanolu, často 85 procent ethanolu smíchaného s 15 procent benzínu.

Existuje spousta druhů odpadků, které lze použít jako suroviny, od koše sbírané v Seattlu po kukuřičný odpad na Středozápadě až po zbytky buničiny a papírenského průmyslu na jihovýchodě. Není třeba používat skutečné jídlo, které by lidé mohli jíst, jako je kukuřice, když můžete použít odpadky, které by jinak byly vyzvednuty na chodníku a skončily na skládce. „Neexistuje způsob, jak byste zaplatili za to, abyste svůj odpad umístili do díry v zemi, když z toho můžete vydělat peníze,“ říká Coskata Bolsen. "Je to jako pohřbívat hotovost."

Města jako Chicago, která již téměř naplnila svou skládku komunálním odpadem, hledají v budoucnu systémy jako Coskata pro nakládání s odpady. Musí tu ale být úlovek, že? Možná.

Pokračujte ve čtení a naučte se některé z výzev, kterým tato nová technologie čelí.

Chip's Chips

Domácí zplyňování je možné, ne-li snadné. Jen se zeptejte Chipa Beama, který svařil svou vlastní násypku, aby zplynoval štěpky a namontoval ho na zadní část své Isuzu Trooper z roku 1988. Použitím procesu zplyňování podobného postupu, který používali Evropané ve druhé světové válce, jde za každých 25 liber (11,3 kilogramů) žetonů, které hodí do násypky, na 20 kilometrů. Řídil to v první Zelené Grand Prix ve Watkins Glen, kde získal ocenění „Nejneobvyklejší auto“.

Biorefinery Coskata Foto s laskavým svolením společnosti Coskata, Inc.

Některé suroviny, jako dřevěné štěpky, jsou velmi jednotné. Každý malý kousek dřeva je ze stejného materiálu a stroje mohou všechny tyto kousky vyrobit podobně. Dřevěné štěpky, tráva a podobné jednotné suroviny jsou téměř ideální pro přeměnu odpadu na palivo procesem zplyňování.

Pevný komunální odpad je však dalším příběhem. Ano, můžete použít pneumatiky a plenky jako výchozí materiál, ale jsou to velmi odlišné materiály, které vyžadují velmi odlišné zacházení, než mohou zahájit proces zplyňování. Pro jednu věc je třeba více třídit, aby se extrahovala použitelná odpadky v předávací stanici, než aby se dřevní odpad dostal do celulózky. Více třídění a přípravné práce znamená vyšší náklady.

To není jediný problém s přípravou potřebnou pro odpad v procesu zplyňování. Mnoho odpadních materiálů, včetně komunálního pevného odpadu a některých surovin pro biomasu, jako je tráva nebo kukuřice, má vyšší obsah vlhkosti. Tyto položky by musely být sušeny před tím, než se zavedou do násypky pro zplyňování.

Existuje potenciální problém i na druhém konci procesu: Komunální odpad by měl vyšší obsah popela. Dřevěné štěpky jsou velmi účinnou surovinou a jen trochu - možná 2 procenta - končí popelem. Zbytek hmoty je přeměněn na plyn (přemýšlejte o logu v krbu). Jakýkoli závod zpracovávající tuhý komunální odpad, jako jsou pneumatiky a plenky, do syngasu, by musel mít zařízení, aby se vypořádal s zbytkem popela.

A stejně jako každý nový zdroj paliva od elektřiny po vodík, je třeba vytvořit dostatek syngasu, aby bylo možné jej široce adoptovat. Největší kamionový dopravce odpadu, odpadové hospodářství, hovořil s Coskatou o partnerství, přesto je rozšířené používání automobilů poháněných odpadky v budoucnosti stále 3 až 5 let. Ale pokud se tyto bakterie chrlí etanolem, vaše auto by mohlo být auto poháněné odpadky, jako je Doc's DeLorean, brzy - není třeba banánů ani šílených drátů.

Další informace o autech na odpadky, syntetickém plynu a dalších souvisejících tématech naleznete na odkazech na následující stránce.

Související články

  • 10 jedlých biopaliv
  • Jak zplyňování funguje
  • Jak fungují vozidla na zemní plyn
  • Co je to synfuel? 
  • Může auto jezdit na jadernou energii?
  • Jak lze řasy přeměnit na biopalivo? 
  • Jaké jsou ekonomické nevýhody používání biopaliv?
  • Jakými novými způsoby mohou bakterie pomoci zmenšit naše skládky?

Další skvělé odkazy

  • Dřevo-poháněl Isuzu Trooper
  • Vozidlo na zemní plyn Honda Civic GX
  • Coskata, Inc.

Prameny

  • Paprsek, čip. Majitel Syngas Isuzu Trooper. Telefonický rozhovor. Prováděno v červnu 2008.
  • Bolsen, Wes. Hlavní marketingový ředitel společnosti Coskata, Inc. Telefonický rozhovor. Prováděno 23. února 2011.
  • Katedra energetiky, Národní laboratoř energetických technologií (NETL). "Zplyňování." (23. února 2011) http://www.netl.doe.gov/technologies/coalpower/gasification/gasifipedia/TOC.html
  • LaMonica, Martin. "Společnosti s odpady na etanol se kopají." Novinky CNET. 14. května 2008. (16. února 2011) http://news.cnet.com/8301-11128_3-9939613-54.html
  • Sandru, Mihai. "Toronto je nový popelářský vůz běží na odpadní bioplyn." The Green Optimistic. 11. listopadu 2010. (16. února 2011) http://www.greenoptimistic.com/2010/11/11/toronto-biogas-garbage-truck/



Zatím žádné komentáře

Nejzajímavější články o tajemstvích a objevech. Spousta užitečných informací o všem
Články o vědě, prostoru, technologii, zdraví, životním prostředí, kultuře a historii. Vysvětlete tisíce témat, abyste věděli, jak všechno funguje