Biobränslen (Maj 2024)
Biobränsle, allt bränsle som härrör från biomassa - det vill säga växt- eller algmaterial eller djuravfall. Eftersom sådant råmaterial lätt kan fyllas på anses biobränsle vara en källa för förnybar energi, till skillnad från fossila bränslen som petroleum, kol och naturgas. Biobränsle förespråks ofta som ett kostnadseffektivt och miljövänligt alternativ till petroleum och andra fossila bränslen, särskilt inom ramen för stigande oljepriser och ökat oro över fossila bränslers bidrag till den globala uppvärmningen. Många kritiker uttrycker oro över omfattningen av utvidgningen av vissa biobränslen på grund av de ekonomiska och miljömässiga kostnader som är förknippade med förädlingsprocessen och det potentiella avlägsnandet av stora områden med åkermark från livsmedelsproduktion.
Typer av biodrivmedel
Vissa långutnyttjade biodrivmedel, till exempel trä, kan användas direkt som ett råmaterial som bränns för att producera värme. Värmen kan i sin tur användas för att driva generatorer i ett kraftverk för att producera el. Ett antal befintliga kraftanläggningar bränner gräs, trä eller annan biomassa.
Flytande biobränslen är av särskilt intresse på grund av den enorma infrastruktur som redan finns för att använda dem, särskilt för transport. Det flytande biobränslet i största produktion är etanol (etylalkohol), som tillverkas genom jäsning av stärkelse eller socker. Brasilien och USA är bland de ledande tillverkarna av etanol. I USA tillverkas etanolbensinbränsle främst av majs (majs) spannmål, och det blandas vanligtvis med bensin för att producera "gasol", ett bränsle som är 10 procent etanol. I Brasilien tillverkas etanolbensinbränsle främst av sockerrör, och det används vanligtvis som ett 100-procentigt etanolbränsle eller i bensinblandningar som innehåller 85 procent etanol. Till skillnad från den "första generationens" etanolbensinbränsle som produceras från livsmedelsgrödor, "andra generationens" cellulosaetanol härrör från lågvärdig biomassa som har ett högt cellulosainnehåll, inklusive träflis, grödrester och kommunalt avfall. Cellulosaetanol tillverkas vanligtvis från sockerrörsbagasse, en avfallsprodukt från sockerbearbetning eller från olika gräs som kan odlas på mark av låg kvalitet. Med tanke på att konverteringsgraden är lägre än med första generationens biodrivmedel, används cellulosat etanol dominerande som ett bensintillsats.
Det näst vanligaste flytande biobränslet är biodiesel, som framställs främst av oljiga växter (som sojabönor eller oljepalm) och i mindre utsträckning från andra oljiga källor (till exempel avfallsfett från friteringsrestauranger). Biodiesel, som har hittat största acceptans i Europa, används i dieselmotorer och blandas vanligtvis med petroleumdiesel i olika procentsatser. Användningen av alger och cyanobakterier som källa till ”tredje generationens” biodiesel lovar men har varit svårt att utveckla ekonomiskt. Vissa algarter innehåller upp till 40 viktprocent lipider, som kan omvandlas till biodiesel eller syntetisk petroleum. Vissa uppskattningar säger att alger och cyanobakterier kan ge mellan 10 och 100 gånger mer bränsle per enhetsareal än andra generationens biobränslen.
Andra biobränslen inkluderar metangas och biogas - som kan härledas från nedbrytning av biomassa i frånvaro av syre - och metanol, butanol och dimetyleter - som är under utveckling.
Ekonomiska och miljömässiga överväganden
Vid utvärderingen av de ekonomiska fördelarna med biodrivmedel måste den energi som krävs för att producera dem beaktas. Till exempel förbrukar processen för att odla majs för att producera etanol fossila bränslen i jordbruksutrustning, i gödningstillverkning, i majstransport och i etanoldestillation. I detta avseende representerar etanol tillverkad av majs en relativt liten energivinst; energivinsten från sockerrör är större och den från cellulosa etanol eller alger kan biodiesel bli ännu större.
Biobränslen ger också miljömässiga fördelar, men beroende på hur de tillverkas kan de också ha allvarliga miljöbrister. Som en förnybar energikälla bidrar växtbaserade biobränslen i princip litet netto till den globala uppvärmningen och klimatförändringen. koldioxiden (en viktig växthusgas) som kommer in i luften under förbränningen kommer att ha tagits bort från luften tidigare när växande växter deltar i fotosyntes. Ett sådant material sägs vara "koldioxidneutralt." I praktiken kan emellertid den industriella produktionen av jordbruksbiobränslen resultera i ytterligare utsläpp av växthusgaser som kan kompensera fördelarna med att använda ett förnybart bränsle. Dessa utsläpp inkluderar koldioxid från förbränning av fossila bränslen under produktionsprocessen och kväveoxid från jord som har behandlats med kvävegödsel. I detta avseende anses cellulosabiomassa vara mer fördelaktigt.
Markanvändning är också en viktig faktor för att utvärdera fördelarna med biobränslen. Användningen av regelbundet råmaterial, till exempel majs och sojabönor, som en primär komponent i första generationens biobränslen ledde till debatten om ”mat kontra bränsle”. Vid avledning av åkermark och råmaterial från den mänskliga livsmedelskedjan kan biobränsleproduktion påverka ekonomin i livsmedelspriset och tillgängligheten. Dessutom kan energigrödor som odlas för biobränsle konkurrera om världens naturliga livsmiljöer. Till exempel betonar etanol som härstammar från majs flyttar gräsmarker och borstmarker till majsmonokulturer, och betoning på biodiesel är att föra ned antika tropiska skogar för att ge plats för oljepalmplantager. Förlust av naturlig livsmiljö kan förändra hydrologin, öka erosionen och generellt minska den biologiska mångfalden i djurlivsområden. Rensningen av mark kan också resultera i plötsligt frisläppande av en stor mängd koldioxid eftersom växtmaterialet som den innehåller bränns eller får ruttna.
Några av nackdelarna med biobränslen gäller främst för biodrivmedel med låg mångfald - majs, sojabönor, sockerrör, oljepalmer - som är traditionella jordbruksgrödor. Ett alternativ innefattar användningen av mycket olika blandningar av arter, med den nordamerikanska tallgräs prärien som ett specifikt exempel. Omvandling av nedbrutna jordbruksmark som är ur produktion till sådana biodrivmedel med hög mångfald kan öka djurlivsområdet, minska erosion, rena vattenburna föroreningar, lagra koldioxid från luften som kolföreningar i jorden och i slutändan återställa fruktbarheten till nedbrutna länder. Sådana biobränslen kan brännas direkt för att generera el eller konverteras till flytande bränslen när teknologier utvecklas.
Det rätta sättet att odla biodrivmedel för att tillgodose alla behov samtidigt kommer att fortsätta vara en fråga om mycket experiment och debatt, men den snabba tillväxten inom biobränsleproduktionen kommer sannolikt att fortsätta. I Förenta staterna föreskrev 2007 års energiavhängighet och säkerhetslag användning av 136 miljarder liter (36 miljarder liter) biobränslen år 2022, mer än en sexfaldig ökning jämfört med 2006 års produktionsnivåer. Lagstiftningen kräver också, med vissa bestämmelser, att 79 miljarder liter (21 miljarder liter) av det totala beloppet är biobränslen annat än majs härledd etanol, och det fortsatte vissa statliga subventioner och skatteincitament för biobränsleproduktion.
Ett utmärkande löfte om biobränslen är att i kombination med en ny teknik som kallas koluppsamling och lagring kan processen att producera och använda biobränslen evigt avlägsna koldioxid från atmosfären. Enligt denna vision skulle biobränslegrödor ta bort koldioxid från luften när de växer, och energianläggningar skulle fånga upp den koldioxid som avges när biobränslen bränns för att generera kraft. Fångad koldioxid kan sekvesteras (lagras) i långvariga förvar såsom geologiska formationer under marken, i sediment av djuphavet eller tänkbart som fasta ämnen som karbonater. Se även kolbindning.
