研究人员正在提出一种新的“灵活”方法,用于生产城市固体废物,农业废弃物,森林残余物和污水污泥的替代燃料,氢和电,每年可在提供高达20%的运输燃料。
该方法提供了可能通过使用玉米粒作为原料的常规方法增加乙醇产量而产生的问题的潜在解决方案。用传统方法促进乙醇生产需要额外的作物和大量使用肥料,增加径流进入水道和威胁生态系统。
然而,普渡大学研究人员称之为灵活的碳 - 液体燃料工艺的新概念不需要额外的作物,主要使用废物作为原料,普渡大学机械工程助理教授傅昭说。
“这种技术比传统方法更灵活,因为我们可以处理更多种类非常不同的原料,同时,我们可以生产更广泛的终端产品 - 不仅仅是汽油和柴油,还有乙醇和氢气。或者我们可以直接从产生的天然气发电,“他说。
该方法还可以免受玉米和其他作物的市场波动的影响,并且受原料供应冲击和市场需求变化等干扰的影响较小。与石油衍生汽油相比,该方法还可以减少50%以上的温室气体排放。
9月29日在韩国釜山举行的第六届可持续产品开发和生命周期工程全球会议上发表的一篇论文详细介绍了调查结果。初步分析由赵写; 普渡大学博士生Dongyan Mu; P. Suresh Rao,Lee A. Rieth土木工程和农学杰出教授; 和罗彻斯特理工学院Golisano可持续发展研究所副教授Thomas Seager。
该系统首先要求将含碳废物(例如纸,木材,塑料和橡胶)加工成直径为几毫米或千分之一米的小块。然后将这些碎片送入“气化器”,在那里材料将变成含有氢气,一氧化碳,二氧化碳,甲烷和其他碳氢化合物的气体。
这种气体将被进一步处理以除去除氢和一氧化碳之外的所有物质,称为合成气或合成气。然后,该气体可用于直接运行涡轮机以发电,或者可使用称为费 - 托合成的工艺将其转化为汽油和柴油燃料用于运输。该技术可用于从固体废物中生产乙醇,喷气燃料和其他生物燃料。
数据表明产生了足够的废物来支持使用该系统的大型生产设施。农业部和能源部编写的一份报告发现,每年产生约13亿吨生物质 - 包括农业和城市废物。赵说,如果需要,煤可以用来补充废物原料。
分析表明,使用这种灵活工艺生产的液体可以替代每日消耗的15%至20%的运输燃料。他说,这些估计数基于目前的消费水平,每天约为3.9亿加仑。
研究人员估计该方法在经济上与石油基燃料竞争,并计划开发“综合过程模拟模型”,以测试该技术与各种原料,包括废塑料。将使用在Purdue建造的实验气化器生成该模型的原始数据。
这项研究得到了普渡大学探索公园能源中心和环境中心的支持。这项工作还得到了机械工程学院和土木工程学院的支持。