亚博APP官方下载:為何英國政府會歡迎燒威士忌的汽車?

日期:2019-09-14 11:14:23 作者:亚博APP官方下载

為何英國政府會歡迎燒威士忌的汽車? 來源:財新-無所不能 更新時間:2015-09-17 07:40:45 [我要投稿]

  酒糟發酵驅動汽車是指酒糟發酵生成可再生的生物丁醇,利用與汽油性能相近的生物丁醇作為燃料驅動汽車。酒糟是生產飲用酒的剩餘殘渣。人類可食用的糧食、薯類等經由發酵隻有約7%轉化為乙醇,其他的都是帶酒味的廢渣,俗稱酒糟。中國五糧液、俄羅斯伏特加、英國威士忌等算得上世界名酒,都是采用糧食、薯類等發酵生產的。中國是個產酒產詩的國傢,唐朝詩人杜甫《飲中八仙歌》寫到“李白鬥酒詩百篇”。喝瞭酒,智商就高瞭,作文就好寫瞭,當然是誇張的寫法,高考絕不能喝酒。

  最近,英國凱爾特再生能源公司利用酒糟生產生物乙醇紅火,實際上利用醣類、淀粉、谷物、纖維素、半纖維素和木質素等都能生產生物丁醇。

  英國的威士忌早就跟能源掛上鉤。泥炭是一種緩慢生成的可再生燃料,其發熱量超過12.6kJ/kg以上時,可以作為燃料。在英國蘇格蘭地區,泥炭被大量用於制造蘇格蘭威士忌酒的過程中,作為烘烤已發芽大麥所需的燃料來源。使用泥炭烘幹的大麥具有獨特的煙熏味,已經變成蘇格蘭威士忌酒的風味特色,稱為“泥炭度(Peatiness)”。

凱爾特再生能源公司工作區

  制酒過程產生的的酒糟廢料數量巨大,除瞭把豬牛吃得爛醉以外,還有一種利用方式是生產生物丁醇,將低價值的廢物轉化為可持續發展的高價值燃料。

  大傢都知道,生物甲醇(methanol fuel)、生物乙醇(bio-ethanol)是替代汽油的可持續發展的燃料,生物丁醇卻是第二代生物燃料,更上檔次。

  生物丁醇特性

  生物丁醇(biobutanol),或稱“丁醇燃料(butanol fuel)”。生物丁醇比乙醇的含能量高,蒸汽壓力低,不溶於水。它與乙醇不同的是,丁醇可以完全取代汽油,而且單位丁醇燃燒釋放的能量比同等量乙醇釋放的能量高。丁醇可按高比例與汽油進行混合作為燃料,而不需要對汽車進行改裝。丁醇的低蒸汽壓力和疏水性,使得丁醇的運輸依靠現有的汽油輸送管道及分銷渠道成為可能,這樣就不需要額外建設混合設施、存儲罐以及零售管道。環境效益顯著,能減低溫室氣體的環境排放,並不影響食品供應。

  生物丁醇的含能量接近汽油(乙醇隻有汽油的61%)。與乙醇燃料相比,可多走30%的路程。

  由生物質制取的生物醇類作為燃料的性質,包括生物汽油、生物丁醇、生物乙醇。生物醇類作為燃料的性質見表。

  生物丁醇發展

  最早采用微生物發酵生產丁醇是在1861年由路易·巴斯德( Louis Pasteur,1822~1895年)進行的。1905年沙丁爾(F.Schardinger)發現丙酮也可以按同樣的方法生產。1911年費巴齊(Fernbach)研究使用馬鈴薯淀粉作為原料生產丁醇。開發ABE(丙酮-丁醇-乙醇,即aceton、n-butanol 和ethanol的縮寫)工業發酵始於1916年,由魏茨曼采用丙酮丁醇梭桿菌(Clostridium acetobutylicum,也稱為“魏茨曼微生物(Weizmann Organism)”)實施生物質發酵,並申請瞭美國專利。

  為瞭使ABE發酵盈利,就地開發瞭許多產品回收系統。這些包括氣提、滲透蒸發、膜萃取、吸附、反滲透。然而此時並沒有實現工業規模生產。對於氣提工藝,常用氣體是發酵本身產生的含有二氧化碳和氫的排出氣。

  在二戰後,與石油生產的溶劑相比,ABE發酵基本上無利可圖。 20世紀50年代美國許多丁醇商業性生產的原料來自化石燃料。常用的工藝是用丙烯,經過加氫甲酰化反應生成丁醛,然後用氫還原為正丁醇和異丁醇。叔丁醇是由氧化丙烯生產的副產品—異丁烷衍生的。這類丁醇稱為“石油丁醇”。因此,許多ABE發酵工廠已不再運行瞭。在20世紀50~60年代,ABE發酵已被石油化工所取代。由於原料成本不同,ABE發酵在南非仍然可行,直到1983年關閉,但隨著油價上漲和環境保護的要求,局勢又開始發生變化。

  生物丁醇生產路線和用途

  由生物質生產生物丁醇有兩條基本路線:發酵和熱化學轉化。

  ⑴ 生物質發酵生產生物丁醇。生物質包括醣類、淀粉、谷物、纖維素、半纖維素和木質素,通過各種不同的處理方法,最終都經由ABE發酵生成丙酮、丁醇和乙醇。

  ⑵ 生物質熱化學加工生產生物丁醇。醣類、淀粉和谷類都不是最好的熱解原料。因此,隻有采用纖維素、半纖維素和木質素通過生物質熱化學加工生產丁醇及其他醇類。該法沒有厭氧消化和分離的步驟,而且原料為非糧食生物質。

  生物丁醇的主要用途:

  ⑴ 生物丁醇作為生物燃料。生物丁醇的含能量接近汽油,其物理性能優於乙醇,將是一個更好的替代能源。

  ⑵ 生物丁醇作為有機化工原料。丁醇是一種重要的有機化工原料,用途非常廣泛,主要用於生產鄰苯二甲酸正丁酯、脂肪二元酸和磷酸丁酯、丙烯酸丁酯及醋酸丁酯等;經過氧化生產丁醛或丁酸;用作油脂、醫藥和香料的提取溶劑以及醇酸樹脂的添加劑等:用作有機染料和印刷油墨的溶劑、脫蠟劑。

  生物丁醇發展前途

  生物丁醇是生物燃料的一種,使用生物丁醇不會增加大氣中的二氧化碳含量,與環境和諧,但是丁醇燃料能否工業化生產取決於原油價格。

  由於石油價格上漲和人們對環境的日益關註已經導致瞭ABE工業發酵的復興,並致力於提高生物丁醇的產量。在經濟上,當每桶原油超過80美元時,丁醇燃料便有利可圖。

  近年來,原油價格暴跌,生產丁醇燃料無利可圖,但是不管是否有利可圖,研究工作都在進行,最近紅火的是,英國有個凱爾特再生能源公司每年都副產幾十萬噸的廢棄薏米仁以及數十億公升的液體殘渣,即酒糟。英國政府已經投資 1100 萬英鎊幫助開發利用威士忌副產酒糟采用魏茨曼發酵技術(Weizmann fermentation process)生產汽車燃油。

  全球能源從化石燃料朝著清潔能源發展,其中生物燃料占據重要地位。2014年已達70 792 000噸油當量,比2013年增長7.4%。中國較為後進,隻占全球總量的3%,低於美國、巴西、德國、阿根廷、印度尼西亞和法國,居世界第七位。在全球生物燃料產量中,生物柴油和生物乙醇占主導地位,生物丁醇極少。生物丁醇生產的特點是采用瞭丙酮丁醇梭桿菌,使其產物性能接近汽油。顯然,生物丁醇是可再生的生物燃料發展的方向。目前,原油價格暴跌是暫時現象,總會反彈的,因此,研究者仍然不辭勞苦的研究減低生產成本的方法。(【無所不能專欄作傢,龐名立,曾在中國計量科學院(北京)和中石油(四川)工作。著有多本石油和天然氣書籍。】)

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