Ucuz, karbon nötr biyoyakıtlar nihayet mümkün

[™ Admin]

Ucuz, karbon nötr biyoyakıtlar nihayet mümkün

Bitkilerden yakıt elde etmeye gelince, ilk adım her zaman en zoru olmuştur; bitki maddesini parçalamak. Yeni bir çalışma, ön arıtma aşamasına basit, yenilenebilir bir kimyasalın dahil edilmesinin, yeni nesil biyoyakıt üretimini hem uygun maliyetli hem de karbon nötr hale getirebileceğini ortaya koyuyor.

Biyoyakıtların petrolle rekabet edebilmesi için, biyorafineri operasyonlarının lignini daha iyi kullanacak şekilde tasarlanması gerekir. Lignin bitki hücre duvarlarının ana bileşenlerinden biridir. Bitkilere mikrobiyal saldırılara karşı daha fazla yapısal bütünlük ve dayanıklılık sağlar. Ancak ligninin bu doğal özellikleri, biyokütle olarak da bilinen bitki maddesinden ekstrakte edilmesini ve kullanılmasını da zorlaştırmaktadır.

UC Riverside Doçent Araştırma Profesörü Charles Cai, "Lignin kullanımı, biyokütleden istediğinizi mümkün olan en ekonomik ve çevre dostu şekilde elde etmenin kapısıdır" dedi. "Biyokütlede bulunan hem lignini hem de şekerleri daha iyi kullanabilecek bir proses tasarlamak, bu alandaki en heyecan verici teknik zorluklardan biridir."

Cai, lignin engelinin üstesinden gelmek için ortak solventle güçlendirilmiş lignoselülozik fraksiyonlamayı temsil eden CELF'i icat etti. Yenilikçi bir biyokütle ön arıtma teknolojisidir.

Cai, "CELF, biyokütle ön arıtımı sırasında suyu desteklemek ve asidi seyreltmek için tetrahidrofuran veya THF kullanıyor. Genel verimliliği artırıyor ve lignin ekstraksiyon yeteneklerini artırıyor" dedi. "En iyisi, THF'nin kendisi biyokütle şekerlerinden yapılabilir."

Enerji ve Çevre Bilimi dergisinde yayınlanan çığır açıcı bir makale, CELF biyorafinerisinin hem petrol bazlı yakıtlara hem de daha önceki biyoyakıt üretim yöntemlerine göre ne ölçüde ekonomik ve çevresel faydalar sunduğunu ayrıntılarıyla anlatıyor.

Makale, Cai'nin UCR'deki araştırma ekibi, Oak Ridge Ulusal Laboratuvarları tarafından yönetilen Biyoenerji İnovasyon Merkezi ve Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı arasındaki bir işbirliğinin ürünüdür. Burada araştırmacılar iki ana değişkeni göz önünde bulunduruyor: Ne tür bir biyokütle en ideali ve lignin çıkarıldıktan sonra ne yapılacağı.

Birinci nesil biyoyakıt operasyonlarında mısır, soya ve şeker kamışı gibi gıda ürünleri hammadde veya hammadde olarak kullanılıyor. Bu hammaddeler toprağı ve suyu gıda üretiminden uzaklaştırdığı için bunların biyoyakıt olarak kullanılması ideal değildir.

İkinci nesil operasyonlarda yenilebilir olmayan bitki biyokütlesi hammadde olarak kullanılıyor. Biyokütle hammaddelerinin bir örneği, öğütme operasyonlarından, şeker kamışı küspesinden veya mısır ocağından elde edilen odun artıklarını içerir; bunların tümü ormancılık ve tarım operasyonlarının bol miktarda düşük maliyetli yan ürünleridir.

Enerji Bakanlığı'na göre, yalnızca ABD'de biyoyakıt ve biyoürünlerin üretimi için yılda bir milyar tona kadar biyokütle sağlanabilir; bu, petrol tüketimimizin %30'unu karşılarken aynı zamanda yeni ev içi istihdam da yaratabilir.

Bir CELF biyorafinerisi, bitki maddesini daha önceki ikinci nesil yöntemlere göre daha tam olarak kullanabildiğinden, araştırmacılar, daha fazla ekonomik ve çevresel fayda sağlamak için sert ağaç kavağı gibi daha ağır, daha yoğun bir ham maddenin, daha az karbon yoğunluğuna sahip mısır fırınına göre tercih edildiğini buldu.

CELF biyorafinerisinde kavak kullanan araştırmacılar, sürdürülebilir havacılık yakıtının, benzin eşdeğerinin galonu başına 3,15 dolar kadar düşük bir başabaş fiyatıyla yapılabileceğini gösteriyor. ABD'de bir galon jet yakıtının mevcut ortalama maliyeti 5,96 dolardır.

ABD hükümeti, yerli biyoyakıt üretimini desteklemeyi amaçlayan bir sübvansiyon olan yenilenebilir kimlik numarası kredileri biçiminde biyoyakıt üretimi için krediler veriyor. İkinci nesil biyoyakıtlar için verilen bu kredilerin kademesi olan D3 kademesi, genellikle galon başına 1 ABD Doları veya daha yüksek bir fiyatla işlem görmektedir. Makale, kredi başına bu fiyatla operasyondan %20'nin üzerinde bir getiri oranı beklenebileceğini gösteriyor.

Cai, "Kavak gibi karbon açısından daha zengin bir ham maddeye biraz daha fazla harcama yapmak, mısır sobası gibi daha ucuz bir ham maddeye göre hâlâ daha fazla ekonomik fayda sağlıyor çünkü ondan daha fazla yakıt ve kimyasal üretebilirsiniz" dedi.

Makale aynı zamanda lignin kullanımının, karbon ayak izini mümkün olduğu kadar düşük tutarken genel biyorafineri ekonomisine nasıl olumlu katkıda bulunabileceğini de gösteriyor. Biyokütlenin su ve asitte pişirildiği eski biyorafineri modellerinde, lignin çoğunlukla ısıl değerinden daha fazla kullanılamaz hale geliyor.

Cai, "Eski modeller, bu biyorafinerilerde ısı ve enerji takviyesi yapmak için lignini yakmayı seçiyordu çünkü çoğunlukla yalnızca biyokütledeki şekerlerden yararlanabiliyorlardı; bu da çok fazla değeri masanın dışında bırakan maliyetli bir öneri" dedi.

CELF biyorafinerisi modeli, daha iyi lignin kullanımının yanı sıra yenilenebilir kimyasallar üretmeyi de önermektedir. Bu kimyasallar biyoplastikler ve yiyecek ve içecek aroma bileşikleri için yapı taşları olarak kullanılabilir. Bu kimyasallar, bitki biyokütlesindeki karbonun bir kısmını alır ve bu karbon, CO2 olarak atmosfere geri salınmaz.

"THF eklemek, ön arıtmanın enerji maliyetini azaltmaya yardımcı olur ve lignini izole etmeye yardımcı olur, böylece artık onu yakmanıza gerek kalmaz. Bunun da ötesinde, sıfıra yakın bir küresel ısınma potansiyeli elde etmemize yardımcı olan yenilenebilir kimyasallar yapabiliriz." Cai söz konusu. "Sanırım bu, iğneyi 2. Nesil biyoyakıtlardan 2. Nesil+'ye taşıyor."

Ekibin son zamanlardaki başarılarının ışığında, Enerji Bakanlığı Biyoenerji Teknoloji Ofisi, araştırmacılara UCR'de küçük ölçekli bir CELF pilot tesisi kurmaları için 2 milyon dolarlık bir hibe verdi. Cai, fosil yakıtlardan enerji elde edilmesinin küresel ısınmaya katkıda bulunması ve gezegene zarar vermesi nedeniyle pilot tesisin gösteriminin teknolojiye daha büyük ölçekli yatırımlara yol açacağını umuyor.

Cai, "Bu çalışmaya on yıldan fazla bir süre önce başladım çünkü bir etki yaratmak istedim. Fosil yakıtlara ve meslektaşlarıma uygulanabilir bir alternatif bulmak istedim ve bunu başardım" dedi. "CELF'i kullanarak biyokütle ve ligninden uygun maliyetli yakıtlar üretmenin ve atmosfere karbon emisyonu katkımızı azaltmanın mümkün olduğunu gösterdik."

Kaynak: Tech Xplore