Om du har läst eller tittat på nyheterna på sistone har du antagligen stött på någon artikel, utdrag eller ljudbit som rör olja och oljepriser. Även i dina dagliga rutiner finns det en god chans att någon nämner det. Oavsett om det är inom fordon, ekonomi, historia, geografi eller politik, har oljan lyckats filtrera in i nästan varje aspekt av vårt dagliga liv. Det är en av de mest diskuterade (och kontroversiella) varorna som konsumenter förlitar sig på dagligen.
Allt detta snack om oljegnistor fortsatte intresset för bensinalternativ . Saker som elbilar och vätgasbränsleceller pratas om som möjliga alternativ till olja. När tekniken förbättras kan dessa koncept bli verklighet. Men hur är det nu?
Förlorade i blandningen är biobränslena , bränslen gjorda av biologiska ingredienser istället för fossila bränslen. Dessa utgångsingredienser kan variera från majs till sojabönor till animaliskt fett, beroende på vilken typ av bränsle som tillverkas och produktionsmetoden.
I den här artikeln ska vi titta närmare på biodiesel , ett av de största biobränslena. Till att börja med skulle det vara en bra idé att kolla in hur bilmotorer fungerar och hur dieselmotorer fungerar för att få lite bakgrund. Efter det, gå tillbaka och vi skiljer biodieselfakta från fiktion.
Generellt sett är biodiesel ett alternativ eller tillsats till standarddieselbränsle som är tillverkat av biologiska ingredienser istället för petroleum (eller råolja). Biodiesel tillverkas vanligtvis av växt oljor eller animaliskt fett genom en rad kemiska reaktioner. Det är båda giftigt och förnybar . Eftersom biodiesel huvudsakligen kommer från växter och djur, kan källorna fyllas på genom jordbruk och återvinning.
Biodiesel är säker och kan användas i dieselmotorer med liten eller ingen modifiering som behövs. Även om biodiesel kan användas i sin rena form, är den vanligtvis blandad med vanligt dieselbränsle . Blandningar indikeras med förkortningen Bxx , där xx är andelen biodiesel i blandningen. Till exempel är den vanligaste blandningen B20 , eller 20 procent biodiesel till 80 procent standard. Så, B100 avser ren biodiesel.
Biodiesel är dock inte bara en övergripande term. Det finns också en formell, teknisk definition som erkänns av ASTM International (tidigare känt som American Society for Testing and Materials), den organisation som ansvarar för att tillhandahålla industristandarder. Enligt National Biodiesel Board (NBB) är den tekniska definitionen av biodiesel följande:
Det låter lite grovt, men det är mycket mer bekant än du kanske tror - du stöter på dessa fettsyror varje dag. Vi kommer att titta på dem mer i detalj i nästa avsnitt.
Innehåll
 Foto med tillstånd från National Biodiesel Board Sojabönor kan göras till biodiesel. |
En del av det som gör biodiesel så tilltalande och intressant är att den kan tillverkas från många naturliga källor. Även om animaliskt fett kan användas, växtolja är den största källan till biodiesel. Du har säkert använt några av dessa i köket. Forskare och ingenjörer kan använda oljor från välbekanta grödor som sojaböna, raps, raps, palm, bomullsfrö, solros och jordnötter för att producera biodiesel. Biodiesel kan till och med tillverkas av återvunnet matfett!
Den röda tråden som delas av alla biodieselkällor är att de alla innehåller fett i någon form. Oljor är bara fetter som är flytande vid rumstemperatur. Dessa fetter, eller triacylglyceroler (ibland kallade triglycerider) består av kol-, väte- och syreatomer bundna tillsammans och ordnade i ett specifikt mönster. Dessa triacylglyceroler är ganska vanliga. Förutom hushållens vegetabiliska oljor är de också vanliga saker som smör och ister. Du kanske har sett ett triglyceridtal listat om du har varit hos en läkare och fått blodprov.
Ett sätt att visualisera dessa triacylglyceroler är att tänka på ett stort "E". Bildar den vertikala ryggraden i detta E är en molekyl som kallas glycerol. Glycerol är en vanlig ingrediens som används för att göra saker som tvål, läkemedel och kosmetika. Fäst till denna glycerolryggrad och bildar de horisontella elementen i E är tre långa kedjor som består av kol, väte och syre. Dessa kallas fettsyror.
H H H H H
\ / | \ /
C-----------C--------C
| | |
O O O
\ \ \
C=O C=O C=O
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H-C-H H-C-H H-C-H
| | |
H H H
Så hur hamnar dessa triacylglyceroler i en bil, lastbil eller båt? Biodiesel är inte ren vegetabilisk olja. Även om rå vegetabilisk olja har använts för att driva dieselmotorer tidigare, har det vanligtvis orsakat problem. Det råa fettet eller oljan måste först genomgå en rad kemiska reaktioner för att bli bränsle. Det finns några olika sätt att tillverka biodiesel, men de flesta tillverkningsanläggningar producerar industriell biodiesel genom en process som kallas transesterifiering . I denna process renas fettet eller oljan först och reageras sedan med en alkohol, vanligtvis metanol (CH3OH) eller etanol (CH3CH2OH) i närvaro av en katalysator såsom kaliumhydroxid (KOH) eller natriumhydroxid (NaOH). När detta händer omvandlas triacylglycerol till estrar och glycerol. Estrarna som blir kvar är vad vi då kallar biodiesel.
Är det här gamla nyheter? I nästa avsnitt kommer vi att undersöka en del av historien och motivationen bakom biobränslerörelsen.
 Foto med tillstånd från Bob Allan Nuvarande amerikansk biodieselproduktion kommer främst från olja från sojabönor som dessa eller från återvunnen restaurangmatolja. |
Konceptet med biobränslen är förvånansvärt gammalt. Rudolf Diesel, vars uppfinning nu bär hans namn, hade tänkt sig vegetabilisk olja som bränslekälla för sin motor. Faktum är att mycket av hans tidiga arbete kretsade kring användningen av biobränsle. År 1900, till exempel, på världsutställningen i Paris, Frankrike, demonstrerade Diesel sin motor genom att köra den på jordnötsolja. På samma sätt förväntade Henry Ford att hans Model T skulle köras på etanol, en majsprodukt. Så småningom, i både Diesels och Fords fall, kom petroleum in i bilden och visade sig vara den mest logiska bränslekällan. Detta baserades bland annat på utbud, pris och effektivitet. Även om det inte var vanlig praxis, användes vegetabiliska oljor även för dieselbränsle under 1930- och 1940-talen.
Det var på 1970- och 1980-talen som idén om att använda biobränslen återupptogs i USA. En av de viktigaste händelserna inträffade 1970 med antagandet av Clean Air Act av Environmental Protection Agency (EPA). Detta gjorde det möjligt för EPA att närmare reglera utsläppsstandarder för föroreningar som svaveldioxider, kolmonoxid, ozon och kväveoxider (NOx). Detta satte scenen för att utveckla renare brinnande bränslen. Detta satte också standarder för bränsletillsatser.
Händelser utomlands som det arabiska oljeembargot 1973-1974 och den iranska revolutionen 1978-1979, tillsammans med en minskning av inhemsk oljeproduktion, tjänade till att driva upp priserna. Enligt US Department of Energy's Energy Information Administration skars importen av amerikansk råolja med 30 % under embargot, och "världspriset på råolja hoppade från cirka 14 dollar per fat i början av 1979 till mer än 35 dollar per fat i Januari 1981 innan det stabiliserades. Priserna sjönk inte märkbart förrän 1983, då världspriset stabiliserades mellan 28 och 29 dollar per fat."
Med stigande petroleumpriser började forskarna leta någon annanstans. I augusti 1982 hölls den första internationella konferensen om växt- och vegetabiliska oljor i Fargo, N.D. Denna konferens handlade om allt från bränslekostnader och effekterna av vegetabilisk olja till bränsletillsatser och extraktionsmetoder.
1990 ändrades Clean Air Act och inkluderade strängare begränsningar för fordonsutsläpp. Ändringen införde bestämmelser för sådant som ökad syrehalt i bensin (vilket sänker kolmonoxidutsläppen) och lägre svavelhalt i dieselbränslen.
1992 antog EPA Energy Policy Act, eller EPACT. Detta syftade till att öka mängden alternativt bränsle som användes av de amerikanska myndigheternas transportflottor för att minska beroendet av utländsk olja. 1998 års EPACT-tillägg inkluderade användningen av biodiesel i befintliga statliga dieselfordon som ett acceptabelt alternativ till att köpa alternativa bränslefordon, eller AFV, enligt den ursprungliga EPACT.
Med alla dessa regler och förordningar på plats är det förståeligt att alla livskraftiga petroleumalternativ skulle orsaka ett rop. Men biodiesel är inte ett perfekt substitut för bensin. Vi kommer att titta på dess för- och nackdelar i nästa avsnitt.
Utsläppskontroll är centralt i biodieselargumentet, särskilt i lagstiftningsärenden. Det finns några komponenter i utsläppen som är särskilt skadliga och orsakar oro bland forskare, lagstiftare och konsumenter. Svavel och dess relaterade föreningar bidrar till bildandet av surt regn; kolmonoxid är ett allmänt erkänt toxin; och koldioxid bidrar till växthuseffekten. Det finns också några mindre kända föreningar som orsakar oro, såsom polycykliska aromatiska kolväten (PAH), ringformade föreningar som har kopplats till bildandet av vissa typer av cancer. Partiklar (PM) har negativa hälsoeffekter och oförbrända kolväten bidrar till bildningen av smog och ozon.
Biodiesel minskar de skadliga utsläppen. Av de nuvarande biobränslena är biodiesel den enda som framgångsrikt har genomfört utsläppstester i enlighet med Clean Air Act.
| Genomsnittliga biodieselutsläpp jämfört med konventionell diesel | ||
| Emissionskomponent | B100 | B20 |
| Totalt oförbrända kolväten | -67 % | -20 % |
| Kolmonoxid | -48 % | -12 % |
| Partikelämnen | -47 % | -12 % |
| NOx | +10 % | +2 % |
| Sulfater | -100 % | -20 % |
| PAH | -80 % | -13 % |
| Källa:National Biodiesel Board | ||
Dessutom kan B100 minska CO2-utsläppen med 78 procent och sänka dieselbränslets cancerframkallande egenskaper med 94 procent (National Biodiesel Board, U.S. DOE Office of Transportation Technologies).
En annan egenskap hos biodiesel är att den är biologiskt nedbrytbar , vilket betyder att det kan sönderfalla som ett resultat av naturliga ämnen som bakterier. Enligt EPA bryts biodiesel ned i en hastighet fyra gånger snabbare än konventionellt dieselbränsle. På så sätt, i händelse av ett spill, skulle saneringen bli lättare och efterdyningarna inte lika skrämmande. Detta skulle även gälla för biodieselblandningar.
Biodiesel kan också minska USA:s beroende av importerad olja och öka vår energisäkerhet. Det mesta av biodiesel i USA är gjord av sojaolja , som är en stor inhemsk gröda. Med USA:s efterfrågan på petroleum ökar och världens utbud minskar, kan ett förnybart bränsle som biodiesel, om det implementeras korrekt, lindra en del av USA:s energibehov.
Biodiesel bidrar också till en motors smörjighet, eller dess lätthet att röra sig. Biodiesel fungerar som ett lösningsmedel, som hjälper till att lossa avlagringar och annat smuts från insidan av en motor som potentiellt kan orsaka igensättning. Eftersom ren biodiesel inte lämnar några egna avlagringar resulterar detta i förlängd motorlivslängd . Det uppskattas att en biodieselblandning på bara 1 procent skulle kunna öka bränslesmörjigheten med så mycket som 65 procent (U.S. DOE Office of Transportation Technology).
Biodiesel är också säkrare. Det är giftigt (cirka 10 gånger mindre giftigt än bordssalt) och har en högre flampunkt än vanlig diesel. Eftersom det brinner vid en högre temperatur är det mindre sannolikt att det förbränns av misstag. Detta gör rörelse- och förvaringsbestämmelser lättare att anpassa. Därefter ska vi titta på nackdelarna och framtiden för biodiesel.
Naturligtvis är ingenting utan straff, och biodiesel har sina nackdelar. Vissa har att göra med själva bränslet, och många har att göra med den större bilden.
Ett av problemen med själva bränslet är ökningen av NOx i biodieselutsläpp. Ofta, inom dieseltillverkning, när man minskar mängden partiklar i utsläppen, sker en motsvarande ökning av kväveoxider, som bidrar till smogbildning. Även om en del av detta kan åtgärdas genom att justera själva motorn, är det inte alltid möjligt. Det forskas på teknik för att minska mängden NOx i biodieselutsläppen.
Ett annat problem är biodiesels beteende som lösningsmedel . Även om den här egenskapen är användbar, är den typ av ett tveeggat svärd. Vissa äldre dieselfordon (som bilar tillverkade före 1992) kan uppleva igensättning med högre koncentrationer av biodiesel. På grund av dess förmåga att lossa avlagringar som byggts upp i motorn (som kan finnas där från gammalt dieselbränsle), kan biodiesel orsaka att bränslefiltret fastnar med de nyligen frigjorda avlagringarna. Tillverkare av biodiesel föreslår att man byter bränslepump kort efter byte till högkoncentrerade biodieselblandningar. Komponenter i dessa äldre bränslesystem kan också försämras. Förutom avlagringar i bränslesystemet bryter biodiesel även ner gummikomponenter. Vissa delar i de äldre systemen, såsom bränsleledningar och bränslepumpstätningar, kan gå sönder på grund av sin gummi eller gummiliknande sammansättning. Detta åtgärdas vanligtvis genom att byta ut sådana komponenter. Även om många tillverkare har inkluderat biodiesel i sina garantier, kan det fortfarande finnas problem. För mer information om biodiesel och fordonsgarantier, kolla in The Biodiesel Standard.
I vissa motorer kan det också finnas en liten minskning i bränsleekonomi och effekt . I genomsnitt är det cirka 10 procents effektminskning. Med andra ord, det tar cirka 1,1 liter biodiesel för att vara lika med 1 gallon standarddiesel.
De stora nackdelarna med biodiesel är kopplade till helheten, nämligen marknaden och tillhörande logistik. Av dessa är den viktigaste kostnaden . Enligt EPA kan ren biodiesel (B100) kosta allt från $1,95 till $3,00 per gallon, medan B20-blandningar i genomsnitt cirka 30 till 40 cent mer per gallon än standarddiesel. Allt detta beror på variabler som den använda råvaran och marknadsförhållandena.
Den andra, kanske viktigare frågan är den om mängd och tillgänglighet . Även om biodiesel inte nödvändigtvis produceras i alla 50 stater, kan den göras tillgänglig i alla. Det finns tre stora sätt att få biodiesel, där varje metod är bättre lämpad för vissa typer av kunder. Biodiesel kan köpas direkt från leverantören, från en petroleumdistributör eller från offentliga pumpar. Det finns för närvarande 19 NBB-medlemmar som producerar och marknadsför biodiesel i USA. För att få reda på hur man skaffar biodiesel, kontakta National Biodiesel Board. Alternative Fuels Data Center har också en sökfunktion som låter dig hitta tankstationer efter stad eller stat.
För information om hur du hittar biodieselstationer utanför USA, kontakta din lokala biobränslebyrå.
Så hur mycket tjänar vi? Med tanke på antalet olika producenter (d.v.s. federala, privata, industriella) och växtkällor är det svårt att bifoga en snygg siffra. Just nu producerar USA cirka 75 miljoner liter biodiesel per år (National Biodiesel Board). Denna produktion är flexibel och kan ökas eller minskas efter behov.
Oavsett om det griper rampljuset som ockuperas av flashigare teknologier eller inte, kommer biodiesel definitivt att vara ett ständigt pågående arbete.
För närvarande är den största biodieselmarknaden fordonsparker. Enligt National Biodiesel Board finns det över 100 sådana flottor som använder biodiesel i USA. Dessa inkluderar federala och offentliga organisationer som U.S. Postal Service, U.S. Air Force, U.S. Army, NASA, U.S. Department of Energy, Duke Energy och Florida Power &Light. Många kollektivtrafiktjänster söker också biodiesel för att komplettera petroleumanvändningen. Stadsbussar som Cincinnati Metro använder också biodiesel. Potentiella framtida mål inkluderar områden som marina och jordbruksapplikationer och hemuppvärmning.
När allmänhetens medvetenhet ökar kan biodiesel och biobränslen i allmänhet lätt hitta vägen till middagssamtal. Det politiska stödet ökar också och i kölvattnet av lagstiftning som 1998 års EPACT-tillägg kommer alternativa bränslekällor att vara en nödvändighet inom en inte så avlägsen framtid.
För mer information om biodiesel, biobränslen och relaterade ämnen, kolla in länkarna på nästa sida.
AutobränsleekonomiHur fungerar alternativa bränslepriserAutoAlternativa bränslenAlternativa bränsleAutoAlternativa bränslen10 Alternativa bränsleidéer som aldrig kom ur labbetAutohybridteknikVilka är de svåraste standarderna att uppfylla för en alternativbränslebil?AutohybridteknikHur alternativa bränsletankstationer ArbeteAutohybridbilsteknikVad är billigast världens alternativa bränsle? AutoBiobränslenÄr algerbiobränsle ett lönsamt alternativ till olja?AutoBiobränslen Främjar oljebolag alternativ energi?AutohybridteknikTopp 10 alternativa bränslen på vägen just nuBiobränslenÄr biobränsle ett rimligt (och säkert) flygbränslealternativ?Autoalternativa bränslenAlternativa bränslenAlternativa bensinfordonAlternativa bränslenAlternativa bränslenAlternativa bränslenAutomatiska bränslenAlternativa bränslen Bränsleceller ArbeteAutoalternativa bränslenHur biodiesel fungerarAutoalternativa bränslenÄr etanol verkligen mer miljövänligt än gas?Autoalternativa bränslenHur mycket majs för etanolAutoalternativa bränslenKan saltvattenbränsle ca. rs?AutoAlternative FuelsHur fungerar naturgasfordonAutoAlternative FuelsE85 Etanol Flex Fuel ÖversiktAutoAlternative FuelsKan etanol skada din motor?AutoAlternative FuelsVad är toppbränsle och hur skiljer det sig från bensin?AutoAlternative FuelsKan en bil köras på kärnkraft?
Relaterade artiklar
Fler bra länkar
