Różnica między biopaliwem a paliwem kopalnym

Co to jest biopaliwo?

Biopaliwo jest paliwem płynnym, które zostało wytworzone z biomasy, zbiorowego terminu odnoszącego się do upraw, resztek roślinnych, odpadów organicznych i wszystkiego, co pochodzi z żywego organizmu. Najczęstszymi formami biopaliw są etanol i biodiesel.

Rodzaje biopaliw

Biopaliwo może przybierać różne formy w zależności od sposobu jego wytworzenia i materiału, z którego jest wytwarzany.

Etanol

Etanol jest zwykle wytwarzany z cukrów znajdujących się w ziarnach, takich jak kukurydza, jęczmień i sorgo. Etanol jest ogólnie stosowany jako zamiennik benzyny ropopochodnej w samochodach i innych systemach technologicznych, które tradycyjnie stosowały benzynę. Część etanolu jest używana w prawie całym gazie w Stanach Zjednoczonych. Obecnie w USA stosuje się dwie postacie mieszanin etanol-benzyna-benzyna, mieszanina z 10% etanolem (E10) i mieszanina z około 50-80% etanolem (E85). Większość pojazdów napędzanych benzyną może korzystać z benzyny E10. Pojazdy napędzane benzyną, model 2007 lub nowszy, mogą używać benzyny, która jest E15 lub 15% etanolu. Obecnie tylko pojazdy z elastycznym paliwem mogą korzystać z benzyny E85.

Większość etanolu jest obecnie wytwarzana z cukrów roślinnych znajdujących się w ziarnach, ale obecnie trwają badania nad tym, czy etanol można wytwarzać z celulozowych części roślin. Ten etanol jest określany jako etanol celulozowy.

Biodiesel

Biodiesel jest wytwarzany z olejów roślinnych i tłuszczów zwierzęcych. Może być również wykonany ze smaru kuchennego. Służy do zastąpienia oleju napędowego na bazie ropy naftowej w silnikach wysokoprężnych. Zastosowanie biodiesla nie wymaga wymiany ani modyfikacji silnika, pod warunkiem że jest to silnik wysokoprężny.

Plusy i minusy biopaliw

Biopaliwa były promowane jako odnawialna, zielona alternatywa dla paliw kopalnych. Z drugiej strony istnieją pewne wyzwania dotyczące przydatności i zrównoważenia biopaliw jako zamiennika paliw ropopochodnych.

Plusy

W przeciwieństwie do paliw ropopochodnych biopaliwa są na ogół nietoksyczne. Ponadto są często promowane jako neutralne pod względem emisji węgla źródło paliwa. Powodem jest to, że ponieważ rośliny wykorzystywane do produkcji biopaliw są zawsze regenerowane, nowe rośliny będą ponownie absorbować dwutlenek węgla uwalniany do atmosfery w wyniku spalania biopaliw. Innym powodem promowania biopaliw jest to, że potencjalnie pozwalają one na mniejszą zależność od importowanej ropy naftowej i mogą pozwolić na większą lokalną zrównoważoność dla kraju, jeśli ma dużo ziemi pod uprawę roślin energetycznych.

Cons

Chociaż sugerowano, że biopaliwa stanowią substytut paliw kopalnych, ostatnie badania sugerują, że ilość energii wytwarzanej przez biopaliwa nie wystarcza do zastąpienia paliw kopalnych bez przekształcania większości pozamiejskiej powierzchni ziemi na grunty uprawne w celu produkcji plonów potrzebnych do produkcji produkcja biopaliw.

Na przykład w jednym badaniu stwierdzono, że zastąpienie 5% zużycia oleju napędowego biodieslem wymagałoby przekształcenia 60% obecnych gospodarstw soi w produkcję biopaliw. Badania na Uniwersytecie Cornell sugerują również, że potrzeba więcej energii do produkcji biopaliw niż energia dostarczana przez produkt końcowy. To budzi wątpliwości, czy biopaliwa mogą być stosowane na taką samą skalę jak paliwa kopalne. Ponadto zastosowanie biopaliw może stworzyć konkurencję między gruntami pod uprawy roślin spożywczych i roślinami paliwowymi. Może to stanowić wyzwanie, aby zapewnić wystarczającą ilość paliwa dla kraju i jednocześnie wyżywić wszystkich w tym kraju.

Innym problemem związanym z biopaliwami jest to, że nie wszystkie biopaliwa są neutralne pod względem emisji dwutlenku węgla. Ostatnie badania pokazują, że biopaliwa wytwarzane z roślin zbożowych wytwarzają mniej więcej tyle samo emisji dwutlenku węgla, co paliwa kopalne. Ponowny wzrost upraw wykorzystywanych do produkcji biopaliw niekoniecznie obniża emisję dwutlenku węgla. Wynika to z faktu, że nowe uprawy paliwowe nie absorbują dwutlenku węgla wystarczająco szybko, aby zrekompensować emisje powstałe w wyniku spalania biopaliw. Z drugiej strony biopaliwa produkowane z resztek pożniwnych lub odpadów mają tendencję do zmniejszania emisji dwutlenku węgla.

Problemy te nie oznaczają, że biopaliwa nie mogą być stosowane, ale sugerują, że skala, na jakiej można je stosować, jest ograniczona, podobnie jak paliwa kopalne.

Paliwo kopalne

Paliwa kopalne to paliwa pochodzące z pozostałości martwych organizmów, które żyły miliony lat temu. Paliwa kopalne obejmują ropę naftową, węgiel i gaz ziemny, a także smołę i bitum. Paliwa kopalne są nieodnawialne, ponieważ proces ich powstawania wymaga milionów lat, co uniemożliwia ich uzupełnienie w czasie typowym dla cywilizacji ludzkiej.

Rodzaje paliw kopalnych

Paliwa kopalne powstają z wcześniej żywych materiałów, takich jak rośliny i glony, naturalnie poddanych działaniu ciepła i ciśnienia. Paliwa kopalne mogą występować w postaci płynnej, stałej i gazowej.

Olej

Olej to płynna substancja złożona z węglowodorów, która kiedyś składała się z organizmów żywych. Zazwyczaj olej znajduje się w przepuszczalnej warstwie skalnej, takiej jak piaskowiec lub wapień, nałożonej na nieprzepuszczalną warstwę skalną, zwykle odparowuje, która powstrzyma olej przed ucieczką. Pod przepuszczalną warstwą skalną będzie warstwa łupka. Olej pochodzi z warstwy łupkowej.

Stany Zjednoczone są obecnie największym na świecie konsumentem ropy. Najwięksi eksporterzy ropy do Stanów Zjednoczonych to Arabia Saudyjska, Kanada, Meksyk i Nigeria. Ropa naftowa jest zazwyczaj źródłem benzyny i innych ciekłych paliw kopalnych wykorzystywanych do zasilania pojazdów lądowych i samolotów. Jest to bardzo ważne źródło paliwa do transportu.

Chociaż ropa naftowa zapewniła bogactwo energii, ma ona również znaczące wady. Metody ekstrakcji są niebezpieczne dla środowiska naturalnego, jak pokazały ostatnie wycieki ropy. Wiadomo również, że spalanie oleju uwalnia cząsteczki do powietrza, które niekorzystnie wpływają na płuca ludzi i zwierząt. Ponadto spalanie ropy naftowej uwalnia także znaczne ilości dwutlenku węgla do atmosfery, co powoduje wzrost średniej globalnej temperatury, zmieniając globalny klimat w sposób, który nie jest korzystny dla ludzkiej cywilizacji lub wielu gatunków roślin i zwierząt.

Węgiel

Węgiel składa się ze stałej masy węglowodorów wytwarzanych z ciepła i ciśnienia. Węgiel tworzy się głównie z martwych roślin. Węgiel ma również kilka różnych gatunków.

Prekursorem węgla jest torf, miękki materiał organiczny wykonany z rozkładającej się materii roślinnej. Jeśli torf zostanie poddany działaniu ciepła i ciśnienia, przekształci się w węgiel. Węgiel brunatny lub węgiel brunatny jest najniższym gatunkiem węgla. Ma stosunkowo niskie stężenie węgla i podczas formowania podlega stosunkowo niskiemu ciepłu i ciśnieniu.

Węgiel podbitumiczny i bitumiczny to formy węgla pośrednie między antracytem, ​​najwyższą formą węgla i lignitem. Węgiel podbitumiczny jest matowy, a węgiel bitumiczny jest błyszczący i gładki. Węgiel bitumiczny jest również najczęstszym rodzajem węgla wykorzystywanym do wytwarzania energii. Antracyt zawiera najwyższe stężenie węgla i został poddany największej temperaturze i ciśnieniu. Jest twardy i kruchy w porównaniu do innych form węgla.

Węgiel odegrał bardzo ważną rolę w rewolucji przemysłowej i jest wykorzystywany w wielu krajach na całym świecie jako tanie źródło energii. Węgiel wykorzystywany jest głównie do wytwarzania energii elektrycznej. Obecnie największym producentem węgla są Chiny, które wytwarzają 48% światowych zasobów węgla. Stany Zjednoczone produkują około 11% światowego węgla, szczególnie w stanach takich jak Pensylwania, Wyoming, Illinois i Kentucky.

Chociaż węgiel może zapewnić znaczną energię elektryczną, jest również jednym z najbardziej szkodliwych dla środowiska paliw kopalnych obecnie używanych. Wiadomo, że wydobycie węgla niszczy duże połacie roślinności i zanieczyszcza rzeki toksycznymi odpadami kopalnianymi. Podczas spalania węgla powstaje również rtęć, dwutlenek siarki i tlenki azotu, które mogą powodować kwaśne deszcze. Ponadto węgiel przyczynia się znacząco do emisji dwutlenku węgla wytwarzanych przez ludzką cywilizację.

Gazu ziemnego

Gaz ziemny jest głównie wykorzystywany do ogrzewania i elektryczności i jest uważany za czystszą, stosunkowo niskoemisyjną alternatywę dla innych paliw kopalnych. Stany Zjednoczone są znaczącym użytkownikiem i producentem gazu ziemnego.

Spalanie gazu ziemnego wytwarza znacznie mniej dwutlenku węgla niż spalanie ropy naftowej lub węgla i uwalnia znacznie mniej zanieczyszczeń do atmosfery. Nadal jednak powoduje 29% emisji dwutlenku węgla w Stanach Zjednoczonych.

Podobieństwa między biopaliwem a paliwem kopalnym

Zarówno biopaliwa, jak i paliwa kopalne powstają z materii niegdysiejszej. Są one również wykorzystywane do produkcji ciepła i energii elektrycznej, a także do napędzania pojazdów i generatorów na całym świecie. Wytwarzają również znaczną emisję dwutlenku węgla, a zrównoważony charakter ich dalszego użytkowania jest wątpliwy w świetle ich wpływu na środowisko.

Różnice między biopaliwem a paliwem kopalnym

Chociaż istnieje wiele podobieństw między paliwami kopalnymi a biopaliwami, istnieją również znaczące różnice, które obejmują następujące.

• Biopaliwa są odnawialne, podczas gdy paliwa kopalne są nieodnawialne.
• Biopaliwa są głównie uprawiane z nowoczesnych zbóż lub pozostałości organicznych współczesnych roślin, podczas gdy organizmy, z których wytwarzane są paliwa kopalne, są martwe od milionów lat.
• Toksyczne gazy i cząsteczki powodujące podrażnienie lub uszkodzenie płuc są wytwarzane jako produkty uboczne spalania paliw kopalnych, podczas gdy biopaliwa same w sobie nie są toksyczne.
• Wykorzystanie paliw kopalnych jest obecnie kontrowersyjne i wiele krajów podejmuje obecnie znaczące próby odejścia od paliw kopalnych. Z drugiej strony biopaliwa są uważane za przyjazne dla środowiska i stają się coraz bardziej popularne.

Biopaliwo kontra paliwo kopalne

streszczenie

Biopaliwa są wytwarzane z roślin i innych substancji organicznych, które zostały przetworzone na paliwo płynne. Rodzaje biopaliw obejmują etanol i biodiesel. Etanol jest zwykle wytwarzany z ziaren, z wyjątkiem etanolu celulozowego. Biodiesel jest wytwarzany z oleju roślinnego, tłuszczu zwierzęcego i zużytego smaru kuchennego. Etanol zastępuje benzynę, a biodiesel zastępuje olej napędowy. Biopaliwa są na ogół nietoksyczne i mogą sprawić, że kraj będzie mniej zależny od zagranicznego importu paliw kopalnych. Z drugiej strony biopaliwa nie dostarczają wystarczającej ilości energii, aby całkowicie zastąpić paliwa kopalne. Wykorzystanie biopaliw powoduje również konkurencję między uprawami przeznaczonymi na żywność a uprawami przeznaczonymi na paliwo. Co więcej, w wielu przypadkach wytwarza mniej więcej taką samą emisję węgla jak paliwa kopalne. Paliwa kopalne są wytwarzane z organizmów, które zmarły miliony lat temu, a których szczątki poddano działaniu ciepła i ciśnienia. Paliwa kopalne uważa się za nieodnawialne, ponieważ ich formowanie zajmuje miliony lat. Paliwa kopalne i biopaliwa są podobne, ponieważ oba powstają z niegdyś żywej materii i oba emitują dwutlenek węgla po spaleniu w celu uzyskania energii. Różnią się tym, że biopaliwa są odnawialne, generalnie nietoksyczne i rozwijają się w przemyśle, podczas gdy paliwa kopalne są nieodnawialne, często mają znacznie toksyczne produkty uboczne i są słabnącym przemysłem.