Синтетичне паливо
Синтетичне паливо— вуглеводневе паливо, яке відрізняється від звичайного палива процесом виробництва, тобто одержуване шляхом переробки вихідного матеріалу, який до переробки має непридатні для споживача характеристики.
Як правило, цей термін відноситься до рідкого палива, отриманого з твердого палива (вугілля, тирси, сланців) або з газоподібного палива. Такі процеси, як, наприклад, процес Фішера — Тропша, використовувалися державами, які не мають доступу до рідкого палива.
Зміст
Під час Другої світової війни Німеччина значною мірою, до 50 % в окремі роки [1] , задовольняла свої потреби в паливі за рахунок створення виробничих потужностей для переробки вугілля в рідке паливо. Як вважав «особистий архітектор Гітлера» Альберт Шпеєр, у технічному відношенні Німеччина зазнала поразки 12 травня 1944 року, коли внаслідок масованих бомбардувань союзників було знищено 90 % заводів, які виробляють синтетичне пальне [2] [3] . Аналогічно цьому, Південна Африка з тією ж метою створила підприємство Sasol Limited, яке за часів Апартеїду допомагало економіці цієї держави успішно функціонувати, незважаючи на міжнародні санкції.
| Синтетичне рідке паливо та газ із твердих горючих копалин виробляють зараз у обмеженому масштабі. Подальше розширення виробництва синтетичного палива стримується його високою вартістю, що значно перевищує вартість палива на основі нафти. Тому зараз інтенсивно ведеться пошук нових економічних технічних рішень у галузі синтетичного палива. Пошук спрямований на спрощення відомих процесів, зокрема, зниження тиску при зрідженні вугілля з 300—700 атмосфер до 100атмосфер і нижче, збільшення продуктивності газогенераторів для переробки вугілля та горючих сланців, а також розробку нових каталізаторів синтезу метанолу та бензину на його основі. |
Зараз використання технології Фішера – Тропша можливе лише за стійких нафтових цін вище 50-55 дол. за барель. [4]
Природні бітуми - це складова частина горючих копалин. Бітуми містять значно більше водню, ніж вугілля, тому виробництво рідкого палива з бітуму може бути набагато простіше і може коштувати значно менше, ніж виробництво рідкого палива методом Фішера — Тропша. Горючий сланець - це корисна копалина з групи твердих каустобіолітів, що дає при сухій перегонці значну кількість смоли (близька за складом до нафти). Бітумінозні піски Оріноко (нафтоносні піски Оріноко) є депозитами нетрадиційної нафти у вигляді горючих сланців у районі річки Оріноко у Венесуелі, яка тече від венесуельсько-бразильського кордону та впадає в Атлантичний океан. Бітумінозні піски Оріноко вважаються одним із двох найбільших родовищ нетрадиційної нафти (друге, бітумінозні піски Атабаскі, розташоване в Канаді).
«За різними оцінками, у світових запасах сланцю міститься від 550 до 630 мільярдів тонн сланцевої смоли (штучної нафти), тобто вчетверо більше, ніж усі розвідані запаси натуральної нафти»
Е. П. Волков, академік РАН. [5]
Останнім часом зростає роль спиртів як палива (метанол – у паливних елементах, етанол та суміші з ним – у двигунах внутрішнього згоряння).
Питома теплота випаровування Октанове число (RON) Октанове число (MON)
Етанол може використовуватися як паливо, у т. ч. для ракетних двигунів, двигунів внутрішнього згоряння у чистому вигляді. Обмежено через свою гігроскопічність (відшаровується) використовується в суміші з класичними рідкими нафтовими паливами. Застосовується для вироблення високоякісного палива та компонента бензинів - Етил-трет-бутилового ефіру, більш незалежного від викопної органіки, ніж МТБЕ.
Лідером у використанні біопалива є Бразилія, що забезпечує 40 % своїх потреб у паливі за рахунок спирту [7] завдяки високим урожаям цукрової тростини та низької вартості робочої сили. Біопаливо формально не призводить до викидів парникового газу: в атмосферу повертаються лише вуглекислий газ (СО2), вилучений із неї під час фотосинтезу, та вода.
Проте різке зростання виробництва біопалива потребує великих територій посіву рослин. Ці території або розчищаються шляхом спалювання лісів (що призводить до величезних викидів вуглекислого газу в атмосферу), або віднімається від фуражних та харчових культур (що призводить до зростання цін на продовольство). [8]
Крім того, вирощування сільськогосподарських культур потребує великих витрат енергії. Для багатьох культур EROEI (ставлення отриманої до витраченої енергії)лише трохи перевищує одиницю чи навіть нижче за неї. Так, у кукурудзи EROEI становить лише 1,5. Всупереч поширеній думці, це правильно не для всіх культур: так, у цукрової тростини коефіцієнт EROEI становить 8, у пальмової олії 9. [9]
Щорічно на нашій планеті утворюється близько 200 млрд т рослинної біомаси, що містить целюлозосодержащіе. Біосинтез целюлози — найбільший синтез у минулому, теперішньому і, принаймні, у найближчому майбутньому. Але у зв'язку з потребами людства, що збільшуються, в ресурсах не можна точно стверджувати, що синтез целюлози буде наймасштабнішим і в майбутньому, наприклад, і через 50 років. Для порівняння: виробництво сталі у всьому світі на 2009 рік становило 1,3 млрд т, а світовий видобуток нафти на 2006 рік становив 3,8 млрд т на рік.
За орієнтовними оцінками, світові розвідані запаси нафти приблизно дорівнюють запасам деревини на планеті, проте ресурси нафти швидко виснажуються, тоді як у результаті природного приросту запаси деревини збільшуються. Значним резервом підвищення ресурсів сировини є збільшення виходу цільових продуктів з деревини. Переробка біомаси рослинної сировини базується в основному на поєднанні хімічних та біохімічних процесів. Гідроліз рослинної сировини — найбільш перспективний метод хімічної переробки деревини, оскільки у поєднанні з біотехнологічними процесами дозволяє отримувати мономери та синтетичні смоли, паливо для двигунів внутрішнього згоряння та різноманітні продукти для технічних цілей.
Загальне виробництво біопалива (біоетанолу та біодизелю) у 2005 році склало близько 40 млрд л.
На думку деяких вчених, масове використання двигунів на етанолі (не плутати з біодизелем) збільшить концентрацію озону в атмосфері, щоможе призвести до зростання кількості респіраторних захворювань та астми. [11]
Невеликі добавки метанолу можна використовувати у паливі існуючих транспортних засобів, додаючи інгібітори корозії. Так звана європейська директива якості палива (European Fuel Quality Directive) дозволяє використовувати до 3% метанолу з рівною кількістю присадок у бензині, що продається в Європі. Сьогодні в Китаї використовується понад 1 млрд галонів метанолу на рік як транспортне паливо в сумішах низького рівня, що використовуються в існуючих транспортних засобах, а також високорівневі суміші в транспортних засобах, призначених для використання метанолу як паливо. Крім застосування метанолу як альтернатива бензину, існує технологія застосування метанолу для створення на його базі вугільної суспензії, яка в США має комерційне найменування «метакол» (methacoal [12] ). Таке паливо пропонується як альтернатива мазуту, який широко використовується для опалення будівель (топковий мазут). Така суспензія, на відміну водовуглецевого палива, не вимагає спеціальних котлів і має більш високу енергоємність. З екологічного погляду таке паливо має менший «вуглецевий слід», ніж традиційні варіанти синтетичного палива, одержуваного з вугілля з використанням процесів, у яких частина вугілля спалюється під час виробництва рідкого палива.
Бутиловий спирт
Може використовуватися як добавка до традиційних видів палива. Енергія бутанолу близька до енергії бензину. Бутанол може використовуватися в паливних елементах як сировина для водню.
У 2007 році у Великобританії почалися продажі біобутанолу як добавка до бензину.