美科学家利用木柴制造液态生物燃料

点击次数:   更新时间:2020-08-26 20:46     来源:亚慱体育app官网

  如今,科学家又打起了正在地球表面繁茂生长的树木的主意:既然大自然可以利用远古的树木为人类提供燃料,人类也应该能够借助现在的树木造出生物柴油———亦称生物质液化燃油。

  其实,从古到今,木柴就是人类不可或缺的重要能源。远可以追溯到早期人类钻木取火,以柴为薪;近可以追忆到第一次工业时代,人类用大块儿木头为燃料,驱动轮船与火车;即便是现在,仍有不少人使用木柴取暖做饭。可以说,无论是过去,还是现在,乃至遥远的未来,木质能源一直会与人类为伴。

  但是,这种一烧了之的简单方式既不经济,也不卫生,更不环保。烧柴不光会把家里弄得烟熏火燎,还会产生大量温室气体。因此,木柴的使用也要讲可持续发展。为了地球、为了人类自己,人们对木质能源的开发与应用也在与时俱进。比如利用废弃木柴的边角下料产生沼气或生产乙醇;用固体木质颗粒产生木质气体燃料,乃至木质液体燃料。

  在木柴资源丰富的地区,将固体木料转化为木质气体或生物质液化燃油,可以作为一种很好的清洁型替代能源,取代天然气、乙醇、丙烷以及石油和煤炭。除了可以提高木柴的燃烧效率、使用效率,还可减少燃烧时产生的温室气体。另外,将固体木质燃料转化为清洁的可燃气体或液体,也可大大简化木柴的运输和贮存方式。

  美国乔治亚州立大学科学家近日宣布,他们已经开发出一种新型工艺,可以利用木质颗粒衍生出一种目前还没被正式命名的新型生物燃料,有关专利正在申请中。它与以往从木质颗粒中衍生出的液体燃料有所不同,能够与生物柴油或汽油混合使用,驱动常规发动机。

  其实,科学家早就能够利用木柴衍生石油,但由于生产能效低、成本高,无法实用化。乔治亚大学研究人员开发出的这种化学新工艺,可以低成本地生产和处理这种新型生物燃料,使之可以直接用于汽油发动机、生物柴油发动机和普通柴油发动机。

  新制造工艺的原理如下:将直径大约1/4英寸、长约6/10英寸的木质颗粒在高温缺氧环境下加热分解,1/3的木质颗粒会变成木炭,其余的变成气体再被浓缩成液体,进行化学处理。最终,大约34%的生物质液化燃油(约为木质颗粒净重的15%—17%)可用来驱动发动机。研究人员目前正在对这种工艺进行改进,以进一步提高木质颗粒的出油率。

  研究小组负责人汤姆·亚当斯说,新工艺方法简便易行,有望降低利用木柴大批量生产生物质液化燃油的成本。他希望这项技术能够使自己的家乡获益,因为乔治亚州拥有2400万英亩森林,新技术可源源不断地采伐树木制造生物质液化燃油,解决该州就业问题,提高州政府税收,还可减少石油的使用量和二氧化碳的排放量。

  不仅如此,新工艺技术带来的环境效益非常明显。这种燃料近乎于“碳中和”,该词是1997年由英国伦敦的未来森林公司提出的新环保思路,已注册为商标。该公司帮助顾客计算出他们一年之中直接或间接制造的二氧化碳量,然后让顾客在全世界100多座森林中任选一处,种下树木吸收二氧化碳,一棵树要价10英镑。如果顾客种的树够多,还能拥有一座以自己名字命名的森林。亚当斯说,对这种生态燃料的“碳中和”评价,意味着使用这种燃料不会显著增加大气层中的温室气体,只要及时补种新树,补足那些被砍掉用于制造这种生物质液化燃油的树木的空缺即可。

  研究人员已经在乔治亚州设立了试验区进行小规模试验,以探测生产这种生物燃油时产生的下脚料———大量的木炭颗粒能否用作肥料。如果这种方式确实经济可行,这种生物燃料将不仅可以实现“碳中和”目标,甚至可以做得更好,达到碳负值———即非但不会增加温室气体效应,还会减少温室气体效应。

  亚当斯解释说,当你种下一棵树时,就是在帮助地球从大气中去除二氧化碳;假如你在使用能源时,将随之产生的部分二氧化碳以惰性方式返还给土壤,那你实际上就是在减少大气中的二氧化碳含量。研究小组对他们的技术极其乐观,因为颗粒状木炭对大部分土壤非常有益,能够大大改善土壤的生态状况,使土壤保墒保水,保持肥沃。

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