Biobutanol je čtyřuhličitý alkohol získaný fermentací biomasy. Pokud se vyrábí z ropných surovin, běžně se nazývá butanol. Biobutanol je ve stejné rodině jako jiné běžně známé alkoholy, jmenovitě metanol s jedním atomem uhlíku a známější alkohol s dvěma atomy uhlíku ethanol. Důležitost počtu atomů uhlíku v jakékoli dané molekule alkoholu přímo souvisí s energetickým obsahem této konkrétní molekuly. Čím více atomů uhlíku je přítomno, zejména v dlouhých vazebných řetězcích uhlík-uhlík, tím hustší je energie v alkoholu.
Průlom v metodách zpracování biobutanolu, jmenovitě objev a vývoj geneticky modifikovaných mikroorganismů, připravil půdu pro to, aby biobutanol překonal ethanol jako obnovitelné palivo. Jakmile byl biobutanol považován za použitelný pouze jako průmyslová rozpouštědla a chemická surovina, vykazuje jako motor velký slib palivo díky své příznivé hustotě energie a vrací lepší spotřebu paliva a je považován za vynikající motorové palivo (ve srovnání s ethanolem).
Výroba biobutanolu
Biobutanol je odvozen hlavně z fermentace cukrů v organických surovinách (biomasa). Historicky až do poloviny 50. let byl biobutanol fermentován z jednoduchých cukrů v procesu, který kromě butanolové složky produkoval aceton a ethanol. Tento proces je známý jako ABE (Acetone Butanol Ethanol) a používá neofistikované (a nikoli zvláště vydatné) mikroby, jako je Clostridium acetobutylicum. Problém s tímto typem mikrobu je v tom, že je otráven samotným butanolem, který produkuje, jakmile se koncentrace alkoholu zvýší nad přibližně 2 procenta. Tento problém se zpracováním způsobený inherentní slabostí generických mikrobů a navíc levným a hojným (v té době) ropa ustoupila jednodušší a levnější metodě rafinace destilací z ropy butanol.
Můj, jak se časy mění. V posledních letech se ceny ropy stále zvyšovaly a celosvětové zásoby rostly přísnější a přísnější, vědci přehodnotili fermentaci cukrů pro výrobu biobutanol. Vědci zaznamenali velké pokroky ve vytváření „značkových mikrobů“, které mohou tolerovat vyšší koncentrace butanolu, aniž by byly zabity.
Schopnost odolat drsným alkoholickým prostředím s vysokou koncentrací plus lepší metabolismus těchto geneticky vylepšených bakterií obohatil je o vytrvalost nezbytnou pro degradaci tuhých celulózových vláken surovin z biomasy, jako jsou buničiny a rozvaděč. Dveře byly otevřeny a realita cenově konkurenceschopných, ne-li levnějších, obnovitelných alkoholických motorových paliv je na nás.
Výhody
Takže veškerá tato fantastická chemie a intenzivní výzkum, biobutanol má oproti současnému snadnějšímu výrobě ethanolu mnoho výhod.
- Biobutanol má vyšší energetický obsah než etanol, takže dochází k mnohem menší ztrátě spotřeby paliva. S energetickým obsahem přibližně 105 000 BTU / gallon (oproti přibližně 84 000 BTU / gallon v ethanolu) je biobutanol mnohem blíže energetickému obsahu benzínu (114 000 BTU / gallon).
- Biobutanol lze snadno mísit s konvenčním benzínem ve vyšších koncentracích než ethanol pro použití v nemodifikovaných motorech. Experimenty ukázaly, že biobutanol může běžet v nemodifikovaném konvenčním motoru na 100 procent, ale dosud žádný výrobce nezaručuje použití směsí vyšších než 15 procent.
- Protože je méně náchylný k oddělení v přítomnosti vody (než ethanolu) může být distribuována prostřednictvím konvenční infrastruktury (potrubí, míchací zařízení a skladovací nádrže). Není potřeba samostatná distribuční síť.
- Je méně korozivní než ethanol. Nejen, že biobutanol je palivem s vyšší energetickou náročností, ale je také méně výbušný než ethanol.
- Výsledky testů EPA ukazují, že biobutanol snižuje emise, jmenovitě uhlovodíky, oxid uhelnatý (CO) a oxidy dusíku (NOx). Přesné hodnoty závisí na stavu vyladění motoru.
Ale to není všechno. Biobutanol jako motorové palivo - se svou dlouhou řetězcovou strukturou a převahou atomů vodíku - by mohl být použit jako odrazový můstek při uvádění vozidel na vodíkové palivové články do hlavního proudu. Jednou z největších výzev, kterým čelí vývoj vodíkových palivových článků, je skladování palubního vodíku pro udržitelný dosah a nedostatek infrastruktury vodíkových paliv pro zásobování palivem. Vysoký obsah vodíku v butanolu by z něj dělal ideální palivo pro palubní reformování. Namísto spalování butanolu by reformátor extrahoval vodík, který by poháněl palivový článek.
Nevýhody
Pro jednoho to není běžné typ paliva mít tolik zjevných výhod bez alespoň jedné zářící nevýhody; s argumentem biobutanol versus ethanol se to však nezdá.
V současné době je jedinou skutečnou nevýhodou, že existuje mnohem více zařízení na rafinaci ethanolu než rafinerie na bázi biobutanolu. A zatímco zařízení na rafinaci ethanolu daleko převyšují počet zařízení na výrobu biobutanolu, je možné provést dodatečnou montáž rostlin na výrobu biobutanolu. A jak pokračují upřesňování geneticky modifikovaných mikroorganismů, stává se přeměna rostlin stále větší.
Je jasné, že biobutanol je tou nejlepší volbou ethanol jako benzín aditivní a případně i výměna benzínu. Za posledních 30 let měl ethanol většinu technologické a politické podpory a nasazoval trh s motorovým palivem z obnovitelných zdrojů alkoholu. Biobutanol je nyní připraven vyzvednout plášť.