211service.com
Czystsze paliwo do silników odrzutowych z węgla
Siły Powietrzne testują paliwo do silników odrzutowych wykonane z węgla i biomasy roślinnej, które może zastąpić paliwo ropopochodne i emitować mniej dwutlenku węgla w porównaniu z konwencjonalnymi paliwami do silników odrzutowych. Paliwo powstaje w procesie opracowanym przez Przyspieszenie , z siedzibą w Houston, przy użyciu technologii licencjonowanej przez ExxonMobil Research and Engineering Company oraz Energy and Environmental Research Center na Uniwersytecie Dakoty Północnej.
Sadzenie paliwa do silników odrzutowych: Ben Oster, inżynier ds. badań w Energy and Environmental Research Center na Uniwersytecie Północnej Dakoty, posiada próbkę paliwa do silników odrzutowych wyprodukowanego z olejów roślinnych. Accelergy posiada licencję na technologię wykorzystywaną do produkcji tego paliwa.
Inne ostatnio testowane eksperymentalne biopaliwa do odrzutowców wymagały, aby samolot nadal używał co najmniej 50 procent produktów na bazie ropy naftowej, aby spełnić wymagania dotyczące wydajności, szczególnie w przypadku najbardziej zaawansowanych odrzutowców wojskowych. Ale proces Accelergy wytwarza paliwa, które bardzo przypominają paliwa ropopochodne, co umożliwia całkowite wyeliminowanie ropy naftowej. Z tego powodu nowy proces może pomóc Siłom Powietrznym osiągnąć cel polegający na wykorzystaniu krajowych, niskoemisyjnych paliw do połowy zapotrzebowania na paliwo do 2016 r. . Chociaż pierwszymi produktami będą paliwa do silników odrzutowych, proces można również dostosować do produkcji benzyny i oleju napędowego.
Paliwo przeszło wstępną rundę testów, w tym testy silnika w skali laboratoryjnej, i jest na torze, który ma zostać przetestowany w locie za 18 miesięcy, mówi Rocco Fiato, wiceprezes ds. rozwoju biznesu w Accelergy.
Przetwarzanie węgla w paliwa płynne nie jest niczym nowym, ale takie procesy były nieefektywne i powodowały duże ilości emisji CO2. Podejście Accelergy jest inne, ponieważ wykorzystuje bezpośrednie skraplanie, które jest podobne do procesu stosowanego do rafinacji ropy naftowej. Polega na obróbce węgla wodorem w obecności katalizatora. Konwencjonalna technologia przetwarzania węgla na paliwa płynne rozbija węgiel na gaz syntezowy, który składa się głównie z tlenku węgla z niewielką ilością wodoru; wodór i węgiel są następnie rekombinowane w celu wytworzenia ciekłych węglowodorów, w procesie, który uwalnia dwutlenek węgla. Ponieważ proces Accelergy pomija potrzebę zgazowania całego węgla – który zużywa dużo energii – przed rekombinacją wodoru i węgla, jest bardziej wydajny i wytwarza mniej dwutlenku węgla. Nie niszczymy cząsteczki w węglu. Zamiast tego masujemy go, wstrzykujemy do niego wodór i przekształcamy go w pożądane węglowodory, mówi Timothy Vail, prezes i dyrektor generalny Accelergy.
Wodór do procesu Accelergy pochodzi z dwóch źródeł – węgla i biomasy. Akcelergia zgazowuje część wykorzystywanego węgla – około 25% – oraz biomasę celulozową, pochodzącą ze źródeł takich jak łodygi roślin i łuski nasion, do produkcji gazu syntezowego. Następnie firma przetwarza gaz syntezowy za pomocą pary. W tej reakcji tlenek węgla reaguje z wodą, tworząc wodór i dwutlenek węgla. Korzystanie z biomasy zmniejsza emisje netto dwutlenku węgla, ponieważ biomasa pochłaniała CO2 z atmosfery podczas wzrostu pierwotnych roślin.
Technologia wykorzystuje biomasę również w inny sposób. Firma przetwarza rośliny nasienne, takie jak soja czy lnianka, które zawierają duże ilości oleju. Po wyekstrahowaniu tego oleju (pozostawiającego materiały celulozowe, które ulegają zgazowaniu), olej jest przetwarzany w celu usunięcia atomów tlenu, tworząc długie łańcuchy prostych cząsteczek węglowodorów. Są one następnie przetwarzane w celu przekształcenia prostych molekuł w rozgałęzione molekuły, które pozostają płynne w niższych temperaturach, co czyni je użytecznymi w paliwie do silników odrzutowych.
Wykorzystanie biomasy zmniejsza emisje dwutlenku węgla netto, ale także fakt, że bezpośrednie skraplanie jest bardziej wydajne niż konwencjonalne zgazowanie, mówi Daniel Cicero, kierownik ds. technologii wodoru i gazu syntezowego w National Energy Technology Laboratory (NETL) Departamentu Energii USA. w Morgantown, WV. W zgazowaniu tylko około 45 procent energii zawartej w węglu jest przekazywane do produkowanego paliwa. Accelergy zapewnia wydajność sięgającą nawet 65 procent przy użyciu bezpośredniego skraplania. Wyższe są również uzyski paliw. Metody zgazowania wytwarzają około dwóch do 2,5 baryłek paliwa na tonę węgla. Bezpośrednie upłynnianie daje ponad trzy baryłki na tonę węgla, a dodanie biomasy daje w sumie cztery baryłki na tonę węgla.
Ogólnie rzecz biorąc, mówi Fiato, zgazowanie węgla w celu wyprodukowania paliwa płynnego wytwarza 0,8 tony dwutlenku węgla na baryłkę paliwa, podczas gdy proces Accelergy wytwarza tylko 0,125 tony CO2 na baryłkę. To sprawia, że jest konkurencyjny wobec rafinacji ropy naftowej, zwłaszcza rafinacji cięższych form ropy naftowej. (Paliwa wytwarzają mniej więcej taką samą ilość dwutlenku węgla podczas spalania).
Oprócz zmniejszenia emisji dwutlenku węgla w porównaniu z konwencjonalną technologią węgla do płynów, kluczową zaletą procesu jest możliwość wytwarzania wysokiej jakości paliw do silników odrzutowych. W wyniku bezpośredniego upłynniania węgla powstają cykloalkany, zapętlone cząsteczki o wysokiej gęstości energii, dające samolotom większy zasięg. Są również stabilne w wysokich temperaturach, dzięki czemu można je stosować w zaawansowanych samolotach.
Jedną z wad tego procesu jest to, że kosztuje więcej niż rafinacja ropy naftowej. Rzeczywiście, Cicero mówi, że badanie NETL dotyczące technologii węgla i biomasy do paliw płynnych sugeruje, że nie będzie ona konkurencyjna, dopóki ceny ropy naftowej nie utrzymają się powyżej 86-93 USD za baryłkę. (Badanie opierało się na konwencjonalnych procesach zgazowania.) Mówi, że dostarczanie paliwa do Sił Powietrznych może wystarczyć na jedną lub dwie małe elektrownie Accelergy, ale przekroczenie tego wymagałoby ceny emisji dwutlenku węgla w wysokości około 35 dolarów za tonę.