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新的研究超越了碳效率 以改进先进的生物燃料战略发展

2019-06-10 11:19:30 编辑: 来源:
导读 生物燃料研究中的传统观点认为,碳效率是决定生物燃料生产有前景的战略的最重要因素。对于研究人员而言,这意味着作物中碳含量越多,燃料中

生物燃料研究中的传统观点认为,碳效率是决定生物燃料生产有前景的战略的最重要因素。对于研究人员而言,这意味着作物中碳含量越多,燃料中的碳越多越好。

但碳效率可能不是全部:燃料质量和能源需求也是选择下一代生物燃料战略的关键因素,根据今天的一项研究[9月]。来自威斯康星大学麦迪逊分校和大湖区生物能源研究中心(GLBRC)的研究人员。

在Joule杂志的一篇新论文中,GLBRC研究人员Christos Maravelias和Peyman Fasahati旨在确定碳效率之外的关键驱动因素,以评估新的生物燃料战略,并发现还有另外两个重要参数:生产燃料所需的能源生物精炼厂和燃料在车辆发动机中的效率。

进行他们的分析,Maravelias,Vilas杰出成就和Paul A. Elfers化学和生物工程教授; 与Maravelias合作的博士后研究员Fasahati比较了从玉米秸秆生产生物燃料的两个过程:生物转化为乙醇(BCE)和催化转化为烯烃(CCA)。烯烃是含有至少一个双键的长碳链; 由CCA工艺生产的那些用于制造柴油。

他们的结果表明,所有三个参数 - 碳效率,过程能量需求和燃料效率 - 都很重要,而且碳效率最高的策略可能不会自动成为最有效的策略。

“例如,生产乙醇的BCE具有非常高的碳效率,但燃料本身具有较低的能量含量,”Fasahati说。“使用CCA,生产的燃料中最初的碳含量较少,但燃料在汽车中燃烧时效率更高。”

Fasahati和Maravelias还因素电发电到他们的每一个战略能源生产效率计算。电是生物炼油厂将生物质转化为燃料的副产品:废物(主要是木质素和转化残渣)被燃烧,产生热量,为转化过程提供动力并产生可以出售给电网的电力。

Fasahati和Maravelias认识到,当发电纳入其分析时,这两种策略都有可能为运输产生更多的总机械能,因为所产生的电力可用于为电动汽车提供动力,而燃料本身可为传统的内燃机提供动力。

然而,需要较少能量转换的过程也产生更多的电力用于分配。正因为如此,CCA工艺已经生产出燃烧效率更高的燃料(柴油),与BCE工艺相比,其电力形式的机械能也增加了近60%。

因此,尽管碳效率较低,但CCA 策略总体上取得了更好的结果,因为它可以从电力和燃料中产生更多的机械能。

该论文表明,关于优化生产替代生物燃料和生物产品的策略的研究仍然很重要,即使它没有达到像生产乙醇的BCE这样的策略的高碳效率。

“一般的理解是,如果你有更多的碳,你可以运行更长时间,”Fasahati说。“但我们发现故事还有更多内容。”

作者希望他们的论文能够帮助该领域的其他人重新思考碳效率模型,采取更全面的方法,因为他们致力于开发下一代生物燃料,这将有助于在未来满足能源部的可再生燃料标准。

Maravelias说:“展望未来,考虑到这项工作中讨论的参数,我们很高兴新的生物燃料生产战略超越碳效率的可能性。”


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