I "Back to the Future" slänger Doc bananskal och öl i Mr. Fusion för att driva sin DeLoreantime-maskin. Vi är inte riktigt i mål med kallfusionssystem i hemmet – eller tidsmaskiner för den delen – men vi är inte långt ifrån att kunna driva bilar på skräp som bananskal med ett bränsle som inte är så långt från öl .
Att driva fordon med skräp låter lika långsökt som Mr Fusion, men det görs redan i liten skala. Att skapa flytande bränsle från fast sopor involverar en process som kallas förgasning, där värme – inte flamma – omvandlar kolbaserade fasta ämnen till syntetisk gas, som sedan kan destilleras till etanol, en alkohol som redan är tillsatt i bensinförsörjningen i många stater och används i bilar som redan är på väg.
Syntetisk gas, eller syngas kort sagt, kan skapas från en mängd olika råvaror, eller källmaterial, inklusive:
Idén att skapa flytande bränsle av fast biomassa har funnits länge. Förgasningsprocessen upptäcktes i Belgien 1609, med trä och kol. Syngas var också känd som "stadsgas", och den användes i gatlyktor som måste tändas manuellt av en lamptändare. Under andra världskrigets bränslebrist var europeiska fordon utrustade för att använda syngas gjord av träflis, och apartheidtidens Sydafrika använde samma teknik när det var under världsomspännande sanktioner.
Med andra ord, det här har funnits väldigt länge. Låt oss sedan ta en titt på hur modern skräpbaserad syngas görs och omvandlas till etanol som kan användas utan någon modifiering av din bil.
Innehåll
Det första steget är att separera soporna, eller kommunalt fast avfall, vid en överföringsstation. Glas och metall fungerar inte i förgasningsprocessen och bör ändå återvinnas; saker som träflis, gräs, däck och blöjor kommer att fungera. "Om det blir riktigt varmt och smälter är det inte ett bra ämne", säger Wes Bolsen, marknadschef på Coskata, Inc. "Om det blir varmt och förvandlas till gas, som ved i en öppen spis, är det bra." Alla kolbaserade ämnen passar som råvara.
När soporna har sorterats kan det börja förgasas. Råvaran värms - men bränns inte - under tryck tills den sönderdelas. Föreställ dig kompostbehållaren på din bakgård, som har organiskt material inuti. Som det är blir de gamla salladsbladen och morotstopparna ganska varma och sönderdelas för att göra kompost. Föreställ dig nu att behållaren inte har några ventiler, så det finns inget syre som orsakar förbränning, och ännu mer värme och tryck appliceras. Samma nedbrytningsprocess skulle inträffa, men mycket mer intensivt. Nedbrytningsprocessen bryter isär kolbindningarna i de gamla grönsakerna och förvandlas till något som naturgas - syngas.
Du kan sluta här, efter att förgasningsprocessen har gjort syngas. Vissa experimentella fordon, som Honda Civic NGV eller till och med staden Torontos nya flotta av sopbilar, körs på komprimerad naturgas. Syngas skulle förmodligen kunna användas som bränsle för dessa bilar. Men hur är det med de miljontals bilar som redan är på vägen som inte kan använda syngas? Coskata lägger till ett par steg till sin process för att göra etanol från syngas som enkelt kan introduceras till nästan alla fordon som kör på vägen idag utan att ändra någonting om bilarna.
När syngasen har skapats i Coskatas anläggning, jäss den från en gas till en vätska av bakterier i en vattenhaltig miljö - vilket egentligen betyder insekter som lever i tankar med vatten. Dessa patenterade bakteriestammar andas in syngas (CO, CO2 och H2) och eliminerar etanol (C2). Allt som återstår att göra är att destillera etanolen från vattnet. Etanolen är motorklar och vattnet går tillbaka till insekterna utan att mycket lite slösas bort i processen.
Och nu när vi vet hur bränsle kan tillverkas av sopor, låt oss ta reda på varför vi skulle bry oss om att använda det.
MånskenLite känt faktum:Att göra etanol är nästan identiskt med att göra moonshine. Faktiskt så nära att Coskata lägger till lite bensin till sitt färdiga bränsle -- en process som kallas denaturering. Om de inte lade till så mycket bensin skulle de bli föremål för en spritskatt på 27 USD per gallon. Plus, om någon är desperat nog att dricka etanol med bensin i... ja, de kommer att spy.
Oavsett om du har kört i tre år eller trettio, vet du att bensinpriserna är volatila - för att uttrycka det artigt. Politisk oro, stormar, naturkatastrofer -- hur många saker som helst kan störa flödet av olja och bensin till USA, och ett stört flöde innebär högre priser. Att hitta nya inhemska bränslekällor har flyttat upp på vår prioriteringslista de senaste åren.
Växthusgasutsläpp och globala klimatförändringar är också på vår radar. Fossila bränslen bidrar till växthusgaser i miljön i nästan varje skede av deras cykel, från att få dem upp ur marken till att bearbeta dem för användning till att faktiskt använda dem i våra bilar. Att minska dessa utsläpp skulle räcka långt för att lätta belastningen på vår miljö.
Department of Energy (DOE) noterar att syngas, oavsett vilket råmaterial som används, möjliggör en produktionsprocess med nästan nollutsläpp och är konfigurerbar för lagring av kolavskiljning. Den uppfyller också de strängaste amerikanska miljöutsläppsbestämmelserna för svaveldioxid, partiklar och giftiga föroreningar.
Att förvandla syngasen till etanol gör det ännu lättare att driva bilar med skräp. Etanol är redan godkänt för användning och kan hittas på 10 till 15 procent på många bensinstationer idag. Flexbränslefordon skulle kunna använda ännu mer etanol, ofta 85 procent etanol blandat med 15 procent bensin, i tanken.
Det finns massor av sorters sopor som kan användas som råmaterial, från skräpet som samlas in i Seattle till majsavfallet i Mellanvästern till rester från massa- och pappersindustrin i sydost. Det finns inget behov av att använda riktig mat som folk kan äta, som majs, när du kan använda skräp som annars skulle plockas upp vid trottoarkanten och hamna på en soptipp. "Det finns inget sätt att du skulle betala för att lägga ditt skräp i ett hål i marken när du kan tjäna pengar på det", säger Coskatas Bolsen. "Det är som att begrava kontanter."
Städer som Chicago, som nästan har fyllt sin deponi med kommunalt avfall, tittar på system som Coskatas för att hantera sopor i framtiden. Det måste finnas en hake, eller hur? Kanske.
Fortsätt läsa för att lära dig några av de utmaningar som denna nya teknik står inför.
Chips ChipsHemförgasning är möjlig, om inte lätt. Fråga bara Chip Beam, som svetsade ihop sin egen behållare för att förgasa träflis och monterade den på baksidan av sin 1988 Isuzu Trooper. Genom att använda en förgasningsprocess som liknar den som användes av européerna under andra världskriget, går han 20 miles (32,2 kilometer) för varje 25 pund (11,3 kg) chips han kastar i behållaren. Han körde den i det första Green Grand Prix på Watkins Glen, där den vann priset "Most Unusual Car".
Vissa råvaror, som träflis, är ganska enhetliga. Varje liten träbit är av samma material, och maskiner kan göra alla bitar av samma storlek. Träflis, gräs och liknande enhetliga råmaterial är nästan idealiska för att omvandla avfall till bränsle genom förgasningsprocessen.
Fast kommunalt avfall är dock en annan historia. Ja, du kan använda däck och blöjor som råmaterial, men det är väldigt olika material som kräver väldigt olika behandling innan de kan påbörja förgasningsprocessen. För det första finns det mer att sortera för att ta bort det användbara skräpet på en överföringsstation än för att hämta träavfallet vid ett massabruk. Mer sortering och förberedande arbete innebär mer kostnad.
Det är inte det enda problemet med den förberedelse som krävs för sopor i förgasningsprocessen. Många avfallsmaterial, inklusive kommunalt fast avfall och vissa biomassaråvaror som gräs eller majs, har en högre fukthalt. Dessa föremål skulle behöva torkas innan de matas in i tratten för förgasning.
Det finns ett potentiellt problem i andra änden av processen också:kommunalt avfall skulle ha en högre askhalt. Träflis är ett mycket effektivt råmaterial, med bara lite - kanske 2 procent - som slutar som aska. Resten av dess massa omvandlas till gas (tänk på en stock i den öppna spisen). Varje anläggning som bearbetar kommunalt fast avfall som däck och blöjor till syngas måste ha utrustning för att ta hand om den överblivna askan.
Och, som varje ny bränslekälla från el till väte, måste tillräckligt med syngas skapas för att den ska kunna användas i stor utsträckning. Nationens största soptransportör, Waste Management, har pratat med Coskata om ett partnerskap, men utbredd användning av sopdrivna bilar ligger fortfarande 3 till 5 år framåt i tiden. Men om de etanolspydande bakterierna har sin vilja kan din bil snart nog bli en sopdriven bil som Doc's DeLorean -- inga bananer eller galna kablar krävs.
För mer information om sopdrivna bilar, syntetisk gas och andra relaterade ämnen, följ länkarna på nästa sida.
