Biobrandstoffen -- het woord lijkt magisch. Het doet denken aan zingende vogels, heldere blauwe luchten en wereldwijd geluk. Op de een of andere manier kunnen we planten en ander organisch materiaal omzetten in iets om onze auto's van stroom te voorzien en tegelijkertijd de planeet te redden.
Maar het is helemaal geen magie. In dit artikel gaan we bespreken wat biobrandstoffen zijn, wat ze niet zijn en hoe ze worden gewonnen uit biomassa (dat wil zeggen, organisch materiaal van planten en dieren). We zullen ook praten over de beloften en afwegingen van de belangrijkste soorten biobrandstoffen.
Allereerst, wat zijn biobrandstoffen? Volgens het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) zijn het hernieuwbare vaste, gasvormige of vloeibare brandstoffen die zijn ontwikkeld uit planten en organisch materiaal en die kunnen worden verwerkt tot brandstof om onze auto's en SUV's van stroom te voorzien, onze woonruimtes te verwarmen of machines te bedienen. Hernieuwbaar in die zin betekent dat we de middelen krijgen om de brandstof te maken van iets dat we gemakkelijk in een redelijk korte tijd kunnen aanvullen - zoals planten. Hoewel olie en aardgas ook uit fabrieken komen, zijn deze niet hernieuwbaar omdat het miljoenen jaren zou duren om onze voorraad van deze fossiele brandstoffen op te frissen.
Decennia lang hebben huiseigenaren de mogelijkheid gehad om vaste brandstof zoals hout of maïspellets te gebruiken - hoewel het de laatste tijd een populairdere manier is geworden om de wilde schommelingen in de stookolieprijzen te compenseren. Voor transportdoeleinden zijn veruit de meest gebruikte biobrandstoffen ethanol (een vorm van alcohol geproduceerd uit zetmeel of suiker) en biodiesel (een brandstof op basis van olie, vetten of vetten).
Het volgen van de productie van biobrandstoffen is nog geen exacte wetenschap vanwege de vele methoden die worden gebruikt om het te produceren, maar gegevens over de totale productie en consumptie van biodiesel en ethanol zijn betrouwbaar. Na een kleine daling in het midden van de jaren negentig, staat de ethanolproductie in de Verenigde Staten op een historisch hoogtepunt. Volgens de National Biodiesel Board, een Amerikaanse industriële handelsvereniging, schoot de biodieselproductie in de Verenigde Staten omhoog van 2 miljoen gallons in 2002 tot 700 miljoen gallons in 2008.
Natuurlijk kunnen alternatieve brandstoffen heel nuttig zijn, maar hoe zetten ze biomassa daadwerkelijk om in iets bruikbaars?
Ethanol, ook wel bekend als graanalcohol, wordt gemaakt door plantaardig materiaal te vergisten. Traditioneel betekende dit het fermenteren van het consumeerbare deel van de gewassen, vooral van maïs of suikerriet.
Een groot nadeel hiervan is dat het de voedselvoorziening van mensen en vee aantast. Nieuw onderzoek richt zich in plaats daarvan op het gebruik van cellulosebiomassa , dat bestaat uit de non-food delen van planten zoals maïsstengels]. Het proces omvat het omzetten van het plantmateriaal in glucose, dat vervolgens kan worden gefermenteerd zoals elke andere suiker, waarbij ethanol wordt geproduceerd. Lignine, een bijproduct van het proces, wordt verbrand om energie te leveren om het proces te voltooien.
Hoewel het in zijn pure vorm als brandstof kan worden gebruikt, wordt biodiesel meestal gecombineerd met benzine. Alle benzine-aangedreven voertuigen kunnen gemakkelijk verkrijgbare gasohol meenemen , een mengsel van 90 procent benzine en 10 procent ethanol. Flex-fuel-voertuigen kunnen ook gebruikmaken van de zogenaamde E85-brandstof , een mengsel van 85 procent ethanol en 15 procent benzine.
In tegenstelling tot ethanol is biodiesel pas sinds ongeveer 2005 van de grond gekomen in de Verenigde Staten. De wetenschap erachter is ook veel nieuwer en wat complexer. De meeste methoden voor het produceren van biodiesel in de VS beginnen met sojaolie of gebruikte plantaardige olie, hoewel andere oliën en zelfs algen ook kunnen worden gebruikt.
Volgens de Rijksvoorlichtingsdienst Duurzame Landbouw wordt de olie gecombineerd met een alcohol, meestal methanol of zelfs ethanol. Een katalysator zoals kaliumhydroxide of natriumhydroxide (loog) wordt gebruikt om het proces genaamd transesterificatie te starten , die de biodiesel produceert, met als bijproduct glycerol.
Net als ethanol wordt biodiesel meestal gecombineerd met op aardolie gebaseerde brandstof, waardoor het door alle dieselvoertuigen kan worden gebruikt. De meest voorkomende mix heet B20 , als gevolg van een mix van 20 procent biodiesel en 80 procent petroleumdiesel. Aangepaste voertuigen kunnen B100 . gebruiken , of 100 procent biodiesel, om ze op weg te helpen.
Ethanol en biodiesel zijn twee brandstoffen die veel eer krijgen, maar het plaatje van biobrandstoffen is veel meer. In het volgende gedeelte zullen we enkele andere biobrandstofopties onderzoeken.
Biodiesel maken van gebruikte plantaardige olieWil je afscheid nemen van het tankstation? Sluit je aan bij het groeiende legioen mensen dat thuis biodiesel maakt van gebruikte plantaardige olie. Je hebt methanol nodig, een sterke katalysator (loog werkt) en veel veiligheidsmaatregelen. De benodigdheden zijn direct beschikbaar. Er is veel literatuur over het proces, dus lees je goed in, koop je benodigdheden, wees voorzichtig en bereid je voor om je brandstofonafhankelijkheid te verklaren.
Biobrandstoffen zijn niet beperkt tot onze auto's en vrachtwagens. In dit gedeelte bekijken we enkele nieuwe manieren waarop biobrandstoffen in ons leven komen.
Sinds mensenheugenis verzamelen mensen zich rond houtvuren. Hout is gemakkelijk om mee te werken, gemakkelijk te verbranden en gemakkelijk te vervangen (in ieder geval met goed beheer van hulpbronnen). Wat vandaag anders is, is de ontwikkeling van een breed scala aan pellets om houtkachels te voeden. Deze kachels worden ook veel efficiënter in het verbranden van het spul. Het Amerikaanse ministerie van Energie meldt dat een pelletkachel van 42.000 Btu een huis van 1.300 vierkante meter kan verwarmen - deze units produceren zelfs minder vervuiling en hebben minder onderhoud nodig. Hoewel houtpellets gemaakt van samengeperst zaagsel de meest voorkomende zijn, kunnen sommige kachels ook brandstof gebruiken die is gemaakt van maïs, oud papier, notendoppen en zelfs gedroogde kersenpitten.
Een iets minder gevierde technologie neemt vast afval zoals mest van vee of gemeentelijk afval en vangt de gassen op die worden uitgestoten als onderdeel van het natuurlijke anaërobe afbraakproces. Dit biogas bevat veel methaan, dat als brandstof kan worden gebruikt. Een briefing door het Environmental and Energy Study Institute zonder winstoogmerk in 2010 meldde dat er in de Verenigde Staten 151 anaërobe vergisters (installaties die het biogas van ontbinding opvangen) in bedrijf waren, die allemaal dierlijk afval als basismateriaal gebruikten.
Terwijl veel afvalverwerkingsinstallaties het biogas traditioneel verbranden, wordt het steeds meer erkend als een ander potentieel stuk in de energiepuzzel terwijl we streven naar een meer permanente energie-oplossing.
Veel van de technologieën die momenteel in ontwikkeling zijn om de implementatie van biobrandstoffen te ondersteunen, zijn in volle gang, maar kunnen ze het milieu echt helpen en een realistische oplossing bieden voor onze energiebehoeften? Hoe gaat het ons helpen? We zullen daar in het laatste gedeelte naar kijken.
Er is tegenwoordig een hoge lat voor energieoplossingen:ze moeten efficiënter zijn en de planeet redden. Kunnen biobrandstoffen echt de dag redden? Zoals je zou verwachten, is er geen eenvoudig antwoord, en uiteindelijk zijn ze maar één stukje in een veel grotere energiepuzzel.
Milieutechnisch gezien draagt het gebruik van biobrandstoffen niet bij aan de koolstofdioxide in de atmosfeer of aan de opwarming van de aarde. Planten absorberen koolstof terwijl ze groeien en geven het weer af wanneer ze worden omgezet in energie. Evenzo consumeren dieren planten, die ze omzetten in vetten en afvalstoffen (onder andere), waardoor de koolstof uit de planten weer vrijkomt wanneer deze producten worden omgezet in energie.
Koolstof zit al miljoenen jaren opgesloten in steenkool en andere fossiele brandstoffen, en het blijft daar totdat we het uit de grond trekken om te verbranden. Hoewel de koolstof in deze brandstoffen ooit de lucht vulde, maakte het geen deel uit van de huidige jaarlijkse cyclus van de atmosfeer.
Vanuit politiek oogpunt betekent het gebruik van middelen die in het eigen land beschikbaar zijn, minder afhankelijkheid van buitenlandse hulpbronnen zoals ruwe olie. Door thuis in een deel van de behoefte aan deze energie te voorzien met hernieuwbare biobrandstoffen, zou een grote bijdrage kunnen worden geleverd aan het verminderen van de internationale spanningen.
Biobrandstoffen zijn ook gunstig voor de economie omdat de binnenlandse aard van de hulpbronnen die nodig zijn om ze te benutten, in lokale landbouw- en bosgebieden ligt.
Tot op heden is geen enkele brandstofbron - biobrandstof, fossiele brandstof, wind, zon of kernenergie - in staat om in al onze energiebehoeften te voorzien. Technologische verbeteringen maken het echter snel gemakkelijker om biobrandstoffen te gebruiken en hun ontwikkeling in staat te stellen bij te dragen aan een betere toekomst.
