In 'Back to the Future' gooit Doc bananenschillen en bier in Mr. Fusion om zijn DeLoreantime-machine van stroom te voorzien. We zijn nog niet helemaal op het punt van koude kernfusiesystemen - of tijdmachines, wat dat betreft - maar we zijn niet ver verwijderd van het vermogen om auto's op afval zoals bananenschillen te laten rijden met een brandstof die niet zo ver van bier verwijderd is .
Voertuigen met afval aandrijven klinkt net zo vergezocht als Mr. Fusion, maar het wordt al op kleine schaal gedaan. Het maken van vloeibare brandstof uit vast afval omvat een proces dat vergassing wordt genoemd waar warmte -- niet vlammen -- vaste stoffen op koolstofbasis omzet in synthetisch gas, dat vervolgens kan worden gedestilleerd tot ethanol, een alcohol die in veel staten al aan de benzinevoorraad wordt toegevoegd en wordt gebruikt in auto's die al op de weg zijn.
Synthetisch gas, of syngas kortom, kan worden gemaakt op basis van een verscheidenheid aan grondstoffen, of bronmateriaal, waaronder:
Het idee om vloeibare brandstof te maken uit vaste biomassa bestaat al heel lang. Het vergassingsproces werd in 1609 in België ontdekt met hout en steenkool. Syngas stond ook bekend als 'stadsgas' en werd gebruikt in straatlantaarns die handmatig moesten worden aangestoken door een lantaarnopsteker. Tijdens de brandstoftekorten van de Tweede Wereldoorlog werden Europese voertuigen uitgerust om syngas te gebruiken dat gemaakt was van houtsnippers, en Zuid-Afrika uit het Apartheid-tijdperk gebruikte dezelfde technologie toen het onder wereldwijde sancties viel.
Met andere woorden, dit spul bestaat al heel lang. Laten we vervolgens eens kijken hoe modern syngas op afvalbasis wordt gemaakt en omgezet in ethanol dat kan worden gebruikt zonder enige aanpassing aan uw auto.
Inhoud
De eerste stap is het scheiden van het huisvuil, of gemeentelijk vast afval, op een overslagstation. Glas en metaal werken niet in het vergassingsproces en moeten sowieso worden gerecycled; dingen zoals houtsnippers, gras, banden en luiers zullen werken. "Als het echt heet wordt en smelt, is dat geen goede substantie", zegt Wes Bolsen, Chief Marketing Director bij Coskata, Inc. "Als het heet wordt en in gas verandert, zoals hout in een open haard, is dat goed." Elke op koolstof gebaseerde stof is geschikt als grondstof.
Nadat het afval is gesorteerd, kan het beginnen met vergassing. De grondstof wordt verwarmd - maar niet verbrand - onder druk totdat het ontleedt. Stel je de compostbak in je achtertuin voor, die organisch materiaal bevat. Zoals het is, worden die oude slablaadjes en worteltoppen behoorlijk heet en ontbinden ze om compost te maken. Stel je nu voor dat de bak geen ventilatieopeningen heeft, dus er is geen zuurstof om verbranding te veroorzaken, en er wordt nog meer warmte en druk uitgeoefend. Hetzelfde ontbindingsproces zou plaatsvinden, maar veel intenser. Het ontbindingsproces verbreekt de koolstofbindingen in de oude groenten en verandert in iets als aardgas - syngas.
Je zou hier kunnen stoppen, nadat het vergassingsproces syngas heeft gemaakt. Sommige experimentele voertuigen, zoals de Honda Civic NGV of zelfs de nieuwe vloot vuilniswagens van de stad Toronto, rijden op gecomprimeerd aardgas. Syngas zou waarschijnlijk als brandstof voor deze auto's kunnen worden gebruikt. Maar hoe zit het met de miljoenen auto's die al op de weg zijn en geen syngas kunnen gebruiken? Coskata voegt een paar stappen toe aan het proces om ethanol te maken van het syngas dat gemakkelijk kan worden geïntroduceerd in bijna elk voertuig dat tegenwoordig op de weg rijdt zonder iets aan de auto's te veranderen.
Zodra het syngas in de fabriek van Coskata is gemaakt, wordt het door bacteriën in een waterige omgeving van een gas tot een vloeistof gefermenteerd - wat eigenlijk betekent dat insecten in tanks met water leven. Deze gepatenteerde bacteriestammen ademen syngas (CO, CO2 en H2) in en elimineren ethanol (C2). Het enige wat je hoeft te doen is de ethanol uit het water destilleren. De ethanol is klaar voor de motor en het water gaat terug naar de insecten en er wordt weinig verspild tijdens het proces.
En nu we weten hoe brandstof uit afval kan worden gemaakt, gaan we eens kijken waarom we de moeite zouden nemen om het te gebruiken.
ManeschijnWeinig bekend feit:het maken van ethanol is bijna identiek aan het maken van maneschijn. Zo dichtbij zelfs dat Coskata een beetje benzine toevoegt aan de afgewerkte brandstof -- een proces dat denatureren wordt genoemd. Als ze dat beetje benzine niet zouden toevoegen, zouden ze onderworpen zijn aan een alcoholbelasting van $ 27 per gallon. En als iemand wanhopig genoeg is om ethanol met benzine erin te drinken... nou, dan zullen ze kotsen.
Of je nu drie of dertig jaar rijdt, je weet dat de gasprijzen volatiel zijn -- om het beleefd te zeggen. Politieke onrust, stormen, natuurrampen -- allerlei dingen kunnen de stroom van olie en benzine naar de Verenigde Staten verstoren, en een verstoorde stroom betekent hogere prijzen. Het vinden van nieuwe binnenlandse brandstofbronnen is de afgelopen jaren op onze prioriteitenlijst komen te staan.
De uitstoot van broeikasgassen en de wereldwijde klimaatverandering staan ook op onze radar. Fossiele brandstoffen dragen in bijna elke fase van hun cyclus bij aan broeikasgassen in het milieu, van het uit de grond halen en verwerken voor gebruik tot het daadwerkelijke gebruik ervan in onze auto's. Het verminderen van deze uitstoot zou een grote bijdrage leveren aan het verlichten van de belasting van ons milieu.
Het Department of Energy (DOE) merkt op dat syngas, ongeacht welke grondstof wordt gebruikt, een bijna emissievrij productieproces mogelijk maakt en kan worden geconfigureerd voor opslag van koolstofafvang. Het voldoet ook aan de strengste Amerikaanse milieu-emissievoorschriften voor zwaveldioxide, deeltjes en giftige verontreinigingen.
Door het syngas in ethanol te veranderen, wordt het nog gemakkelijker om auto's met afval aan te drijven. Ethanol is al goedgekeurd voor gebruik en is tegenwoordig bij veel tankstations te vinden voor 10 tot 15 procent. Flex-fuel voertuigen zouden nog meer ethanol kunnen gebruiken, vaak 85 procent ethanol gemengd met 15 procent benzine, in de tank.
Er zijn veel soorten afval die als grondstof kunnen worden gebruikt, van het afval dat in Seattle wordt verzameld tot het maïsafval in het middenwesten tot de restanten van de pulp- en papierindustrie in het zuidoosten. Het is niet nodig om echt voedsel te gebruiken dat mensen zouden kunnen eten, zoals maïs, wanneer je afval kunt gebruiken dat anders zou worden opgehaald bij de stoeprand en op een stortplaats zou eindigen. "Je zou op geen enkele manier betalen om je afval in een gat in de grond te stoppen als je er geld mee kunt verdienen", zegt Coskata's Bolsen. "Het is alsof je geld begraaft."
Steden als Chicago, dat zijn stortplaats bijna heeft gevuld met gemeentelijk afval, kijken naar systemen zoals die van Coskata om in de toekomst met afval om te gaan. Er moet toch een addertje onder het gras zijn? Misschien.
Blijf lezen om meer te weten te komen over de uitdagingen waarmee deze nieuwe technologie wordt geconfronteerd.
Chips ChipsThuisvergassing is mogelijk, zo niet eenvoudig. Vraag het maar aan Chip Beam, die zijn eigen trechter in elkaar heeft gelast om houtsnippers te vergassen en deze achter in zijn Isuzu Trooper uit 1988 heeft gemonteerd. Met behulp van een vergassingsproces dat vergelijkbaar is met dat van de Europeanen in de Tweede Wereldoorlog, gaat hij 20 mijl (32,2 kilometer) voor elke 25 pond (11,3 kilogram) chips die hij in de hopper gooit. Hij reed ermee in de eerste Green Grand Prix in Watkins Glen, waar hij de prijs "Most Unusual Car" won.
Sommige grondstoffen, zoals houtsnippers, zijn vrij uniform. Elk stukje hout is van hetzelfde materiaal en machines kunnen alle stukken van dezelfde grootte maken. Houtsnippers, gras en soortgelijke uniforme grondstoffen zijn bijna ideaal om afval via het vergassingsproces om te zetten in brandstof.
Vast stedelijk afval is echter een ander verhaal. Ja, je kunt banden en luiers als grondstof gebruiken, maar het zijn heel verschillende materialen die een heel andere behandeling vereisen voordat ze met het vergassingsproces kunnen beginnen. Om te beginnen is er meer sortering nodig om het bruikbare afval op een overslagstation op te halen dan om het houtafval bij een pulpfabriek te krijgen. Meer sorteer- en voorbereidingswerk betekent meer kosten.
Dat is niet het enige probleem met de voorbereiding van afval in het vergassingsproces. Veel afvalmaterialen, waaronder vast gemeentelijk afval en sommige biomassagrondstoffen zoals gras of maïs, hebben een hoger vochtgehalte. Deze items zouden moeten worden gedroogd voordat ze in de trechter worden gevoerd voor vergassing.
Er is ook een potentieel probleem aan de andere kant van het proces:gemeentelijk afval zou een hoger asgehalte hebben. Houtsnippers zijn een zeer efficiënte grondstof, waarbij slechts een klein beetje - misschien 2 procent - als as eindigt. De rest van zijn massa wordt omgezet in gas (denk aan een houtblok in de open haard). Elke fabriek die vast gemeentelijk afval zoals banden en luiers tot syngas verwerkt, zou over de faciliteiten moeten beschikken om de overgebleven as te verwerken.
En net als bij elke nieuwe brandstofbron, van elektriciteit tot waterstof, moet er voldoende syngas worden gecreëerd om het op grote schaal te kunnen toepassen. De grootste afvalvervoerder van het land, Waste Management, heeft met Coskata gesproken over een samenwerking, maar het wijdverbreide gebruik van auto's die door afval worden aangedreven, ligt nog 3 tot 5 jaar in de toekomst. Maar als die ethanol-spuwende bacteriën hun zin krijgen, kan je auto snel genoeg een door vuilnis aangedreven auto zijn zoals Doc's DeLorean - geen bananen of gekke draden nodig.
Volg de links op de volgende pagina voor meer informatie over door vuilnis aangedreven auto's, synthetisch gas en andere gerelateerde onderwerpen.
