Ethanol, nhiên liệu sinh học dẫn đầu hiện hành đang có một số hạn chế. Butanol khắc phục được những điểm yếu này và có nhiều hứa hẹn như một thế hệ nhiên liệu quan trọng kế tiếp.
Nhiên liệu sinh học tại Mỹ, Braxin và một số quốc gia khác chủ yếu là ethanol được sản xuất từ quá trình lên men mía đường và bắp. Quá trình nổi tiếng hàng thế kỷ này còn được dùng cho sản xuất thực phẩm có cồn và các ứng dụng khác với mức quy mô công nghiệp. Sự phát triển công nghiệp sản xuất nhiên liệu ethanol tại Mỹ và nhiều nơi khác có động lực phát triển bởi những thách thức trước sự phát triển dân số, lệ thuộc năng lượng và sự biến đổi khí hậu toàn cầu.
Hình 1: Một góc của nhà máy sản xuất xăng sinh học từ cồn ethanol
Tuy nhiên, tính chất của ethanol làm nó phần nào không tương thích với hầu hết các sản phẩm tinh luyện từ dầu mỏ, cũng như cơ sở hạ tầng từ hệ thống phân phối nhiên liệu, đến nạp liệu, và sử dụng trong động cơ. Ngoài ra, các nhà sản xuất nhiên liệu theo kiểu phối trộn ethanol đang phải đối mặt trước áp lực nhu cầu gia tăng không phải là động lực bởi nhu cầu khách hàng hay kinh tế mà đến từ các yếu tố chính trị và xã hội. Chuỗi giá trị ethanol sát nhập thực phẩm và nông nghiệp với dầu mỏ và hóa dầu- hai khu vực này có những khách hàng, văn hóa , công nghệ, mô hình điều hành kinh tế vĩ mô và kinh doanh khác nhau. Mới đây, ethanol gốc tinh bột bắp bị chỉ trích là có có lượng khí thải chứa carbon toàn phần gây hiệu ứng nhà kính cao và làm gia tăng giá thực phẩm trên thị trường thế giới.Tương tự như vậy , ethanol gốc từ mía đường cũng chịu sự phê phán không kém.
Nhiên liệu sinh học gây hấp dẫn các nhà đầu tư và sản xuất là loại mà nó có thể được dùng trực tiếp như nguồn bổ sung phụ trợ hoặc thay thế cho xăng dầu từ dầu mỏ, rằng nó có ít lượng khí thải toàn phần chứa carbon, và không gây cạnh tranh với nguồn cung cấp lương thực. Xét trong dãy các giá trị sản phẩm từ sinh khối dùng cho nhiên liệu sinh học, chúng ta đang có một đầu là các hydrocarbon có từ khí hóa cellulose hoặc lên men sinh khối phải mất thêm nhiều thế kỷ đế thương mại hóa.Đầu kia là ethanol đi từ celllulose, không có cạnh tranh gì nhiều với sản xuất thực phẩm và có lượng phát thải khí chứa carbon thấp hơn vẫn hãy còn là một nhiên liệu chưa thuận tiện.
Những tiềm năng của butanol
Trong ngắn hạn, giải pháp cho vấn đề ethanol là butanol sinh học (xem như hỗn hợp gồm n butanol và 1 –butanol ). Nó là sản phẩm từ công nghệ lên men đã được thương mại hóa và ứng dụng trên nhiều loại nền hydrocarbon khác nhau.
Tinh chất butanol gây hấp dẫn trong lĩnh vực nhiên liệu sinh học vì nó có thể trộn với xăng, dùng chung hệ thống phân phối và nạp liệu xăng, và chạy các động cơ chạy xăng dầu hiện hành được.Bảng 1 giới thiệu các tính năng phù hợp của butanol có so sánh ethanol và xăng.
Những khác nhau về tính chất này đem lại cho butanol những ưu điểm chính yếu:
- Butanol có thể vận hành thuận tiện trong các cơ sở hạ tầng dành cho chế biến, lưu trữ dầu mỏ kể cả vận chuyển bằng đường ống.
- Butanol có thể trộn được với xăng hoặc dầu ở bất kỳ tỷ lệ nào. Vì vậy, nó làm giảm chi phí đầu tư liên quan đến việc làm mới lại nhà máy hoặc những thay đổi trong điều hành.
- Butanol không hòa tan hay hấp thụ nước hoặc cặn bùn trong ống, thùng và các dụng cụ thiết bị khác.
- Chỉ số octan và mật độ năng lượng của butano gần với xăng và vì thế giá trị kinh tế của nhiên liệu này sẽ không gây giảm cấp như hỗn hợp ethanol với xăng.
- Vì áp suất hơi của butanol thấp hơn xăng nên nókhông làm tăng áp suất hơi Reid (Reid vapor pressure- RVP) của nhiên liệu. Đây là đặt tính then chốt cho xăng thành phẩm. Từ đó, chất làm tăng chỉ số octan rẻ tiền hơn như butane có thể được dùng trong hỗn hợp xăng – butanol trong mùa nóng.
- Butanol có tính tan thấp trong nước và nước butanol làm giảm thiều sự rò rỉ và lan butanol vào nước ngầm.
- Giống như các rượu khác, butanol cũng có khả năng phân hủy sinh học giúp giới hạn các tác động xấu đến môi trường như biến cố rò rỉ hoặc chảy tràn.
(còn tiếp)
Nguồn: Chemical Engineering Magazine
Teppi
Butanol sinh học- Sự thay thế cho ethanol sinh học trong nhiên liệu?
Linear Mode
