På den mest grundläggande nivån är det förmågan att uppfylla energikraven som styr välståndet i världen. Historien är ett bevis på detta faktum, med tanke på antalet civilisationer som misslyckades på grund av energiutarmning. Dessutom påskyndade upptäckten av fossila bränslen industriell utveckling, avancerad teknik och infrastruktur avsevärt och ökade levnadsstandarden över hela världen. Det var inte förrän långt senare som vi insåg att det också skulle ta slut en dag. Otaliga krig har utkämpats om olja, allt för att regioner över hela världen är beroende av den för att möta sina energibehov och tillväxt innan reserverna tar slut.
Som en lösning riktar vi blicken mot biobränslen. En källa till förnybar energi med potential att förändra vårt sätt att se på bränsle. Låt oss ta en närmare titt på vad det är och hur det kan gynna vårt primära konsumtionsområde – bränsle för fordon.
Bränsle är i grunden en energibärare. De lagrar energi i kemisk form. Energin frigörs och används normalt efter förbränning omvandlar den till värmeenergi, den mest ursprungliga energiformen. Det kan sedan användas som bränsle för uppvärmning, generering av kraft och drift av maskiner.
Det som skiljer biobränslen från fossila bränslen är att de kommer från organiska källor som animaliskt och växtavfall. Däremot är fossila bränslen energidepåer som ett resultat av naturliga geotermiska processer i jordskorpan. Det tar miljontals år att visa användbara bränslen som olja, naturgas och kol. Dessutom, till skillnad från fossila bränslen, är biobränslen för det mesta koldioxidneutrala. Det betyder att kolet som frigörs under deras konsumtion är mindre än eller lika med det kol som fångas upp under deras tillväxtstadium.
Konceptet med biobränslen är inte nytt. Det var faktiskt den primära energikällan innan upptäckten av fossila bränslen. Vi använde trä som en källa till bränsle långt innan vi började använda kol. Den odlades dock normalt inte för att användas som bränsle. Du kan fortfarande se rester av primär biobränsleanvändning i träindustrin.
Primära biobränslen är obearbetade. Bränslen som ved kan skördas snabbt och enkelt och brännas för att frigöra energi. Även om det är en förnybar källa, kan skörden av trä som en kassaskörd inte matcha den takt med vilken energibehovet ökar. Som ett resultat måste vi drabbas av storskalig avskogning, en kolpositiv process. Dessutom kan trä inte användas i våra fordon. För att möta detta växande behov måste vi rikta vår uppmärksamhet mot sekundära biobränslen.
Sekundära biobränslen är där det finns. Dessa är härledda produkter av växtbaserade råvaror som producerar raffinerat bränsle. Det som är bra med sekundära biobränslen är att de resulterar i bränsleblandningar som redan kan integreras med vår transportindustris infrastruktur.
Användningen av nästa generations biobränslen som för närvarande undersöks kommer att göra det möjligt för oss att göra processen mer effektiv, vilket resulterar i en mer hållbar process för produktion och leverans. Nedan finns några biobränslen som har funnits ett tag och som redan används i fordon.
Bioetanol är det biobränsle som används mest. Det finns två huvudcentra runt om i världen som producerar bioetanol, USA och Brasilien; dock är processen mer eller mindre densamma.
Det är i huvudsak att brygga ett socker genom jäsning, en biokemisk process som förändrar de kemiska egenskaperna hos sockerarter i närvaro av jäst så att det producerar etanol. Ungefär som att brygga alkohol för konsumtion. Men det denatureras normalt med andra föreningar, som metanol, vilket gör det olämpligt att dricka.
Brasilien är världsledande inom produktion av bioetanol tack vare sina stora sockerrörsgrödor. Det beror främst på det faktum att Brasilien krävde att fordon som säljs i landet skulle vara FlexFuel-fordon (FFV) sedan 2003. Dessa fordon körs på en blandning av 85 % bensin och 15 % etanol, marknadsförda som E85-bränsle. Kort därefter började biltillverkare över hela världen tillverka modeller som kunde hålla upp till denna standard.
USA använder i första hand majssocker som råvara för att producera etanol för bränsle; Men industrin är fortfarande i debatt om produktionsprocessen är energinegativ eller inte. Det betyder att det krävs mer energi för att producera bioetanol från majs än vad bränslet släpper ut. Så varför produceras den så här? Det mest sannolika svaret pekar mot statliga subventioner som skyddar bönder och miljontals av dem som är anställda i branschen. Dessutom tillåter den koldioxidnegativa processen oss att lita mindre på fossila bränslen och gå mot en hållbar framtid.
För att se om ditt fordon kan köras på E85-bränslen måste du titta på dess fordonsidentifikationsnummer (VIN). De åtta tecknen i det 17-siffriga VIN-numret ger denna indikation. Det är normalt placerat på framsidan av motorblocket, framtill på bilramen under huven, i bakhjulet eller under reservdäcket och innanför förarsidans dörrkarm eller dörrpost. Vissa fordon kommer också med ett klistermärke inuti bränsleluckan som visar deras FlexFuel-kapacitet.
Ett annat problem med att använda jordbruksråvara för bränsleproduktion misslyckas med att ta hänsyn till markanvändningen och matkostnaderna som följer med det. När efterfrågan på bränsle ökar kommer åkermark för grödor avsedda för livsmedel att omvandlas till jordbruksmark för bränsle. Cellulosaetanol ger en lösning på detta problem. Det är ett andra generationens biobränsle som producerar etanol genom samma process men med jordbruksavfall som bagass, trä, gräs och oätliga växtdelar.
Att använda cellulosaetanol dämpar effekten på den mänskliga näringskedjan samtidigt som man skördar fördelarna med ett kolnegativt bränsle. Jordbruksavfall hamnar normalt på deponier eller torkas för att användas som primärbränsle. Genom att omvandla den till etanol kan den användas för en bredare marknad.
En stor del av transportbranschen, särskilt logistiska servicefordon som lastbilar och godståg, är beroende av diesel som primärt bränsle. Det är dock ett av de mest förorenande bränslena och producerar en högre andel oxider av kväve, svavel och kol.
Biodiesel är svaret på att ersätta dieselbaserade petroleumprodukter. Första generationens biodiesel produceras med hjälp av oljor som utvinns från växter. Till och med vegetabilisk olja från snabbmatsindustrin kan användas för att tillverka biodiesel. Liksom etanol är den också blandad (normalt 20%) men kan också användas i sin rena form.
Den kemiska process som omvandlar oljor till biodiesel kallas transesterifiering. Processen innebär att oljor reagerar med alkohol i närvaro av en katalysator. Ren biodiesel erhålls, liksom glycerin – en biprodukt som kan användas inom läkemedels- och kosmetikindustrin.
Andra generationens biodiesel ser till att odla mikroorganismer, som alger, som innehåller en hög koncentration av oljereserver i förhållande till deras vikt. Alger är också fotosyntetiserande organismer, och kompenserar därigenom kolet i miljön samt uppvisar potential att producera biodiesel i stor skala.
Biogas är kanske det minst använda bränslet för transporter; den har dock den största inverkan på klimatförändringen om den används. Problemet med biogas är att den produceras som en naturlig biprodukt av nedbrytning. Som ett resultat av detta bidrar deponier och animaliskt avfall till att producera dess huvudkomponent, metan, i stora mängder. Metan, en växthusgas, som är cirka 40 gånger starkare för att värma jorden än koldioxid, försvinner ut i atmosfären.
För att mildra dess påverkan skulle ett bättre alternativ vara att samla in det och använda det som bränsle för förbränning. Bussar som körs på biogas experimenteras redan i delar av Europa genom att utnyttja biogas som produceras via rötkammare nära nötkreatursgårdar.
Det kan samlas in genom att låta naturliga bakterier hjälpa till med dess nedbrytning i en anaerob miljö. Anledningen till att den inte har vunnit stor popularitet beror på att processen är långsam och att produktionshastigheten kräver enorma investeringar för skalbarhet. Dessutom kommer massinförandet att kräva en drastisk förändring av infrastrukturen, inte bara på bensinstationer utan även inom bilar. För att inte tala om säkerhetskraven man måste följa när man har en trycksatt cylinder i bilen.
