В глобален контекст, в който политиките за климата придобиват все по-голямо значение и държавите се стремят да намалят емисиите на CO2, биогоривата се очертават като едно от ключовите решения. Транспортът представлява критичен сектор, генериращ 29% от глобалните CO2 еквивалентни емисии през 2019 г. Следователно е от съществено значение да се намерят начини за декарбонизиране на тази индустрия и биогоривата от второ и трето поколение играят важна роля в тази стратегия.
В тази статия ще разгледаме подробно какво представляват второто и третото поколение биогорива, как се произвеждат, техните характеристики и предимствата им пред традиционните изкопаеми горива.
Биогорива от първо поколение
Биогоривата от първо поколение се получават от земеделски култури, предназначени за храна, като царевица, захарна тръстика или соя. Биоетанолът и биодизелът са два представителни примера за този вид биогориво. той биоетанол Получава се главно от култури, богати на захари или нишесте чрез ферментация, и се използва смесен с бензин за създаване на горива за превозни средства. От друга страна, биодизел Създава се от растителни масла или животински мазнини чрез химичен процес, наречен трансестерификация.
Въпреки че тези биогорива са от съществено значение в първия етап на енергийния преход, те са критикувани, че се конкурират с производството на храни, което може да повиши цените и в някои случаи да причини обезлесяване и загуба на биологично разнообразие, като отделя големи площи земя за земеделие за производство енергия вместо храна.
Второ и трето поколение биогорива
Второ поколение биогорива
Биогоривата от второ поколение представляват значително подобрение спрямо биогоривата от първо поколение, тъй като тяхното производство не се конкурира с човешкото хранене. Тези биогорива се получават от негодни за консумация лигноцелулозни суровини, включително селскостопански и горски отпадъци, като напр. слама, целулозни отпадъци, багаса от захарна тръстикаСред другите.
Една от най-използваните технологии в този процес е производството на целулозен биоетанол, което включва химическо разлагане на целулозни материали с помощта на ензими и микроорганизми. Този процес е по-сложен в сравнение с традиционните методи, но позволява по-голяма екологична устойчивост чрез нова употреба на материалите, считани за отпадъци.
Друг важен източник е получаването на биодизел от негодни за консумация масла, като масло от ятрофа или водорасли. С тези ресурси избягваме проблема с конкуренцията с храните и в допълнение се използват маргинални земи и култури, които изискват по-малко водни ресурси.
Едно от най-големите предимства на биогоривата от второ поколение е, че те могат драстично намаляване на емисиите на парникови газове (GHG), подобряване на устойчивостта на енергийния сектор и намаляване на обезлесяването и деградацията на земята, причинени от производството на биогорива от първо поколение.
Трето поколение биогорива
Биогоривата от трето поколение представляват нова граница в производството на устойчиви горива. Те са разработени от микроорганизми или водорасли които имат способността да произвеждат масла и други енергийни съединения. Водораслите, по-специално, са обещаващ източник поради способността им да растат в различни среди, включително солени водни басейни и отпадъчни води, без да се конкурират за продуктивна земеделска земя.
Ключов пример за биогориво от трето поколение е биодизел от микроводорасли. Микроводораслите се отглеждат в реактори, предназначени да увеличат максимално тяхната производителност, а липидите, които натрупват, се извличат и обработват за производство на гориво. Този процес има предимството, че не изисква големи количества земя, в допълнение към подобряването на ефективността на улавяне на въглерод, тъй като водораслите са отлични в абсорбирането на CO2 по време на техния растеж.
Освен това биотехнологиите позволиха генетичната модификация на някои микроорганизми за производство на биогорива с характеристики, подобни на изкопаемите въглеводороди. Тези усъвършенствани системи са в процес на разработка, но имат потенциала да създават горива, които са напълно възобновяеми и не се конкурират с хранителните ресурси.
Цели и предимства на биогоривата от второ и трето поколение
Основната цел на биогоривата от второ и трето поколение е минимизиране на зависимостта от изкопаеми горива като същевременно намалява въздействието върху околната среда от производството на енергия в световен мащаб. Тези биогорива предлагат устойчив начин за посрещане на енергийните нужди на транспортния сектор, без да компрометират производството на храни или да причиняват необратими щети на околната среда.
Някои от най-важните предимства са:
- Намаляване на емисиите на парникови газове: Изчислено е, че биогоривата от второ и трето поколение могат да намалят емисиите на CO2 с до 70% в сравнение с конвенционалните изкопаеми горива.
- Използване на нехранителни ресурси: Тъй като се основават на негодни за консумация отпадъци и микроорганизми, тези биогорива не ускоряват хранителната криза и не оказват натиск върху цените на храните.
- Гъвкавост и разнообразие: Биогоривата от трето поколение използват голямо разнообразие от източници, от отпадъци до микроводорасли, което позволява по-голяма гъвкавост при тяхното производство и приложение.
Предизвикателства и предизвикателства при производството на биогорива
Въпреки че потенциалът на биогоривата е огромен, тяхното производство все още е изправено пред някои предизвикателства. Едно от основните предизвикателства е висока производствена цена, особено в случай на биогорива от трето поколение. Отглеждането на водорасли или генетично модифицирани микроорганизми изисква голяма първоначална инвестиция и специализирана технология.
Друго предизвикателство е наличието на инфраструктура и адаптирането на рафинериите и производствените инсталации за обработка и обработка на тези нови видове биогорива. Въпреки че има напредък в тази област, има още много какво да се направи, за да се подобри ефективността и да се направи производството по-икономически жизнеспособно.
И накрая, важно е да се обърне внимание регулации и обществени политики, които се различават значително между страните, което затруднява широкото приемане на биогорива. В световен мащаб са необходими по-голяма държавна подкрепа, стимули и регулации за насърчаване на инвестициите в тези технологии.
С този технологичен напредък и по-голям фокус върху прилагането на зелени политики, биогоривата от второ и трето поколение имат потенциала да бъдат истински устойчиви решения за декарбонизацията на транспорта.
Тези биогорива представляват бъдещето на възобновяемата енергия, използвайки нехранителни източници и позволявайки значително намаляване на емисиите на парникови газове. Ако настоящите предизвикателства по отношение на разходите и производството могат да бъдат преодолени, тези горива ще играят съществена роля в борбата срещу изменението на климата.