211service.com
Renare jetbränsle från kol
Flygvapnet testar ett jetbränsle tillverkat av kol och växtbiomassa som kan ersätta petroleumbaserat bränsle och släppa ut mindre koldioxid jämfört med att använda konventionella jetbränslen. Bränslet tillverkas med en process utvecklad av Accelergi , baserat i Houston, genom att använda teknologi som är licensierad från ExxonMobil Research and Engineering Company och Energy and Environmental Research Center vid University of North Dakota.
Plantera flygbränsle: Ben Oster, en forskningsingenjör vid Energy and Environmental Research Center vid University of North Dakota, har ett prov av jetbränsle tillverkat av växtoljor. Accelergy har licensierat tekniken som används för att tillverka detta bränsle.
Andra nyligen testade experimentella biobränslen för jetplan har krävt att flygplanen fortfarande använder minst 50 procent petroleumbaserade produkter för att uppfylla prestandakrav, särskilt för de mest avancerade militärjetplanen. Men Accelergy-processen producerar bränslen som påminner mycket om petroleumbaserade bränslen, vilket gör det möjligt att helt avskaffa petroleum. På grund av detta kan den nya processen hjälpa flygvapnet att nå sitt mål att använda inhemska bränslen med lägre koldioxidutsläpp för hälften av sitt bränslebehov senast 2016 . Även om de första produkterna kommer att vara flygbränsle, kan processen även anpassas för att producera bensin och diesel.
Bränslet har passerat en första omgång av tester, inklusive motortester i laboratorieskala, och är på väg att flygtestas om 18 månader, säger Rocco Fiato, vice vd för affärsutveckling på Accelergy.
Att förvandla kol till flytande bränslen är inget nytt, men sådana processer har varit ineffektiva och gett stora mängder CO2-utsläpp. Accelergys tillvägagångssätt är annorlunda eftersom det använder direkt kondensering, vilket liknar den process som används för att raffinera petroleum. Det handlar om att behandla kolet med väte i närvaro av en katalysator. Konventionell teknik för att omvandla kol till flytande bränslen bryter ner kolet till syntesgas, som mestadels är kolmonoxid med lite väte; vätet och kolet kombineras sedan igen för att producera flytande kolväten, en process som frigör koldioxid. Eftersom Accelergy-processen hoppar över behovet av att förgasa allt kol – vilket förbrukar mycket energi – innan man kombinerar väte och kol, är det mer effektivt och producerar mindre koldioxid. Vi förstör inte molekylen i kol. Istället masserar vi det, injicerar väte i det och arrangerar om det för att bilda de önskade kolvätena, säger Timothy Vail, Accelergys vd och koncernchef.
Vätet för Accelergys process kommer från två källor – kol och biomassa. Accelergy förgasar en del av kolet de använder – cirka 25 procent av det – såväl som cellulosabiomassa, från källor som växtstammar och fröskal, för att producera syngas. Företaget behandlar sedan syngasen med ånga. I denna reaktion reagerar kolmonoxid med vatten och bildar väte och koldioxid. Att använda biomassa minskar nettoutsläppen av koldioxid, eftersom biomassan absorberade CO2 från atmosfären när de ursprungliga växterna växte.
Tekniken använder även biomassa på annat sätt. Företaget bearbetar frögrödor, som sojabönor eller camelina, som innehåller stora mängder olja. Efter att ha extraherat den oljan (som lämnar efter sig cellulosamaterial som förgasas), bearbetas oljan för att avlägsna syreatomer och bildar långa kedjor av raka kolvätemolekyler. Dessa behandlas sedan för att göra de raka molekylerna till grenliknande molekyler som förblir flytande vid lägre temperaturer, vilket gör dem användbara i flygbränsle.
Användningen av biomassa minskar nettoutsläppen av koldioxid, men det gör också det faktum att direkt kondensering är effektivare än konventionell förgasning, säger Daniel Cicero, teknikchef för vätgas och syngas vid det amerikanska energidepartementets National Energy Technology Laboratory (NETL). i Morgantown, WV. Vid förgasning överförs endast cirka 45 procent av energin i kolet till det bränsle som produceras. Accelergy hävdar effektivitetsvinster så höga som 65 procent med direkt flytande. Utbyten av bränsle är också högre. Förgasningsmetoder producerar cirka två till 2,5 fat bränsle per ton kol. Direkt kondensering producerar över tre fat per ton kol, och om man lägger till biomassan blir det totalt fyra fat per ton kol.
Allt som allt, säger Fiato, producerar förgasning av kol för att producera flytande bränsle 0,8 ton koldioxid per fat bränsle, medan Accelergys process endast producerar 0,125 ton CO2 per fat. Det gör det konkurrenskraftigt med petroleumraffinering, särskilt raffinering av tyngre former av petroleum. (Bränslena producerar ungefär samma mängd koldioxid när de förbränns.)
Förutom att minska koldioxidutsläppen jämfört med konventionell teknik från kol till vätskor, är en viktig fördel med processen möjligheten att tillverka flygbränslen av hög kvalitet. Den direkta kondenseringen av kol producerar cykloalkaner, loopade molekyler som har hög energitäthet, vilket ger flygplan större räckvidd. De är också stabila vid höga temperaturer, vilket gör att de kan användas i avancerade flygplan.
En nackdel med processen är att det kostar mer än att raffinera petroleum. Cicero säger faktiskt att en NETL-studie av kol och biomassa till flytande bränsleteknologi tyder på att det inte skulle vara konkurrenskraftigt förrän petroleumpriserna stannar över $86 till $93 per fat. (Studien baserades på konventionella förgasningsprocesser.) Han säger att leverans av bränsle till flygvapnet skulle kunna upprätthålla en eller två små accelerationsanläggningar, men för att gå bortom detta skulle det krävas ett pris på koldioxidutsläpp på cirka 35 dollar per ton.