Combustibil obţinut din apa mării

Spune cuiva că ai inventat o maşină care funcţionează cu apă şi este foarte probabil să te catalogheze drept un mincinos. Însă, acest lucru nu a oprit oamenii de ştiinţă şi inginerii de la Laboratorul de Cercetare Navală SUA (NRL) să îşi dorească să facă navele de luptă să funcţioneze pe bază de apă, sau cel puţin să transforme apa mării în combustibil pentru avioane, relatează Gizmag.com.

 Ideea presupune extragerea dioxidului de carbon şi a hidrogenului din apa mării şi apoi transformarea acestora în combustibil pentru avioane printr-un proces de transformare în lichid a gazelor. Dacă această idee se dovedeşte a fi practică, vasele navale americane s-ar  putea alimenta singure din mare.

La început pare ciudat ca NRL să îşi dorească să creeze combustibil pentru avioane, însă multe nave moderne funcţionează acum pe bază de turbine de gaz, un tip de motor de avion. În fiecare an flota navală americană de 15 petroliere transportă 2,27 miliarde de litri de combustibil către navele aflate pe mare. Aceasta este o problemă de logistică majoră, agravată de dependenţa dată de naţiuni ostile şi instabile care poate opri furnizarea de combustibili în vremuri de criză. Nu mai trebuie menţionat faptul că o navă care îşi poate crea propriul combustibil în timp ce se deplasează este un avantaj imens.

Apa de mare conţine aproximativ 3% dioxid de carbon sub forma acidului carbonic dizolvat, a carbonatului şi a bicarbonatului. Asta înseamnă cu 140% mai mult decât aerul.

Împreună cu hidrogenul captiv în moleculele de apă, aici se găseşte tot ce este necesar pentru a face combustibili de hidrocarburi pe mare. Problema este cum să faci acest lucru.

Potrivit cercetării dotorului în chimie Heather Willauer, abordarea NRL se bazează pe o tehnologie stabilită. “Reducerea şi hidrogenarea emisiilor de dioxid de carbon pentru a forma hidrocarbon este realizată folosind un catalizator care este asemănător cu cele folosite pentru reducerea Fischer-Tropsch şi hidrogenarea monoxidului de carbon”, a spus aceasta. “Prin modificarea suprafeţei compoziţiei catalizatorilor de fier în reactoare fixate, NRL a îmbunătăţit cu succes eficienţa conversiilor de CO2 cu până la 60%”.

Reducerea Fischer-Tropsch a fost inventată de către Franz Fischer şi Hans Tropsch în Germania în anii ’20. Această reducerea transformă cărbunele, gazul natural sau biomasa în combustibil prin intermediul catalizatorilor de fier sau de altă natură şi este o metodă folosită în ţări cu mult cărbune, dar puţin petrol. În ciudat faptului că este extrem de ineficient şi costisitor, Departamentul de Apărare American a fost îndelung interesat de acest proces.

Procesul NRL începe prin extragerea dioxidului de carbon şi a hidrogenului din apa de mare. Pentru a face acest lucru se folosesc celule electrochimice de acidificare cu trei camere. Pe măsură ce apa de mare trece prin celule, apa este supusă la un curent electric slab. Acest lucru determină apa de mare să schimbe ionii de hidrogen produşi la anod cu ioni de sodiu. Ca şi rezultat, apa de mare este acidificată.

Între timp, la catod, apa este redusă la gaz de hidrogen şi este format hidroxidul de sodiu. Celulele recuperează dioxidul de carbon dizolvat şi legat prin reechilibrarea carbonatului şi a bicarbonatului la gazul de dioxid de carbon din apa de mare acidificată. Produsul final este gaz de hidrogen şi dioxid de carbon. Ca un bonus, hidroxidul de sodiu este adăugat la apa de mare rămasă pentru a neutraliza aciditatea sa.

În următorul pas, hidrogenul şi dioxidul de carbon ajung într-o cameră de reacţie încălzită cu un catalizator de fier. Gazele se combină şi formează hidrocarburi nesaturate lungi, iar metanul este un produs secundar. Hidrocarburile nesaturate sunt apoi oligomerizate, adică sunt determinate să formeze molecule de hidrocarbon mai lungi conţinând între şase şi nouă atomi. Folosind un catalizator de nichel, acestea sunt transformate în combustibil de avion.

Procesul a fost testat în condiţii de ape deschise în Golful Mexic şi NRL lucrează acum la îmbunătăţirea acestuia la o scară mai largă până la un nivel practic. Costul estimat al combustibilului este preconizat a fi între 0,79 şi 1,56 dolari pe litru, iar acest aspect ar putea reprezenta o problemă deoarece preţul actual al combustibilului pentru avion este de aproximativ 0,87 dolari pe litru, ceea ce face produsul NRL să fie aproape de două ori mai scump.

O altă problemă este că procsele care se bazează pe reducerea Fischer-Tropsch suntfoarte intensive şi ineficiente din punct de vedere energetic, un aspect care se adaugă la costul final. De asemenea, produsul final este foarte pur şi poate provoca probleme de lubrifiere şi de sigilare la motoare.

Totuşi, întrebarea cea mai importantă este, de unde vine energia pentru a face combustibilul în timp ce navele se află pe mare? Majoritatea proceselor de reducere Fischer-Tropsch funcţionează din cauză că materialul brut este el însuşi un combustibil. Pentru a face combustibil din cărbune, arzi cărbunele pentru a alimenta procesul. Acelaşi principiu se aplică şi în cazul gazelor naturale, a biomasei şi alte exemple.

În ceea ce priveşte procesul NRL, materialul brut este apa de mare, aşa că ce anume alimentează maşinăria? Combustibilul de avioane produs este doar un mediu de depozitare a energiei, nu o sursă energetică.  Până când nu se răspunde la această întrebare, o piesă vitală din puzzle lipseşte.

Sursa:  www.financiarul.ro

Statul scoţian vrea să alimenteze cu whisky maşinile în viitor

Un profesor împreună cu echipa lui de cercetători din Scoţia au descoperit o modalitate de a produce combustibil bio din resturile rămase în urma producerii de whisky, care să poată alimenta ecologic motoarele maşinilor, scrie Bloomberg.

"Whiskyul este sinonim cu Scoţia, precum cimpoiul sau fustanelele (kilts - n.r.)", a declarat Martin Tangney, fondatorul companiei de cercetare Celtic Renewables.

Tangney a dezvoltat o tehnologie care permite producerea de biobutanol din reziduurile producţiei de whisky. Un producător de whisky din Scoţia, Tulibardine, a semnat un contract cu Celtic Renewables luna trecută, devenind astfel, prima distilerie din lume care îşi va converti deşeurile în combustibil bio, capabil să alimenteze autovehicule.

Tulibardine poate produce materie primă pentru Celtic Renewables de până la 6.500 de tone de drojdie rămasă în urma procesului de obţinere a whiskyului şi până la 2 milioane de litri de bere "ale".

Tangley spune că procedeul nu este o noutate, ideea obţinerii de butanol din plante datează de acum un secol, fiind folosită la scară largă în Primul Război Mondial pentru a obţine acetonă pentru explozibili. Tehnologia a fost abandonată în 1960 din cauza competiţiei petrochimicalelor, relatează cercetătorul.

"Dacă reuşim cu acest proiect în Scoţia, îl putem adapta oriunde. India produce whisky, Japonei produce whisky, Irlanda. Şi procesul de obţinere a coniacului este similar. Multe reziduuri (rezultate în urma producerii distilatelor - n.r.) se pierd prin aruncarea lor în mare", a explicat Tangley.

Whiskyurile deţin supremaţia în exporturile Scoţiei. Industria distilatelor este în continuă creştere, cu vânzări către pieţele emergente care sfidează climatul economic dificil.

Scoţia şi-a propus ca până în anul 2020, să-şi asigure electricitate 100% din energie regenerabilă. În prezent, 35% din energia consumată de către scoţieni provine din surse regenerabile. De asemenea, guvernul scoţian proiectează o investiţie de 30 de miliarde de lire sterline (37,3 mld. euro) şi crearea a 40.000 de locuri de muncă în industria energiei regenerabile.

Celtic Renewables este sprijinită printr-un program guvernamental cu un grant de 155.000 de lire sterline (193.000 euro) şi de către un investitor privat, Donald Houston care deţine Adelphi Distillery.

Sursa: http://www.zf.ro

Aerul lichid – combustibil al viitorului

Foto: EPA

Aerul lichid poate fi folosit în calitate de combustibil pentru automobile şi centrale electrice. Tehnologia respectivă a fost elaborată de oamenii de ştiinţă britanici de la ImechE. „Noul carburant” poate concura cu bateriile electrice şi hidrogenul, deoarece este un depozit de energie stabil.

Aerul obişnuit, care nu conţine vapori de apă şi bioxid de carbon acumulează energia în stare lichidă atunci când este răcit până la 190 de grade Celsius. Când aerul lichid este încălzit sub influenţa mediului înconjurător, el se transformă brusc în gaz. Atunci este eliberată energia, care creează o presiune mare şi pune în mişcare motoarele cu piston sau turbinele. În baza acestei tehnologii noi a fost creat deja prototipul unui automobil.

Sursa: romanian.ruvr.ru

Bacteriile modificate genetic – „fabricile” de combustibil ale viitorului

O bacterie modificată genetic ar putea transforma butanolul într-un biocombustibil atât de ieftin, încât să intre în competiţie cu etanolul. Intervenind într-un proces metabolic foarte eficient, cercetătorii de la Universitatea Rice, SUA, au modificat o tulpină de E.coli astfel încât aceasta să transforme zaharurile în butanol de zece ori mai eficient decât orice alt organism asemănător.

Butanolul, care este fabricat în mod obişnuit prin fermentarea zaharurilor, produce mai multă energie pe unitatea de volum decât etanolul şi, spre deosebire de acesta, poate fi transportat prin conductele de petrol existente.

Numeroase companii încearcă să comercializeze în prezent biobutanol, incluzând unele care caută să adapteze instalaţiile de producere a etanolului. Cu toate acestea, bacteriile folosite în mod obişnuit pentru producerea butanolului nu îl tolerează foarte bine, astfel încât se pot produce doar cantităţi mici de butanol.

Dacă în urma procesului de fermentaţie se obţine entanol cu un randament de peste 10%, butanolul se obţine în cantitaţi mult mai mici: 1-2%, susţine Jonathan Mielenez, un specialist de la Laboratorul Naţional Oak Ridge, SUA.

Noua E.coli produsă la Universitatea Rice acţionează însă mai repede decât alte microorganisme producătoare de combustibili şi produce de cinci până la zece ori mai mult combustibil din aceeaşi cantitatea de zaharuri. Asta înseamnă că are nevoie de mai puţină materie primă şi poate fi cultivată în recipiente mai mici, costurile fiind astfel mai scăzute.

Ramon Gonzalez, chimist şi inginer în biologia moleculară, susţine că numeroase companii şi-au arătat interesul faţă de această tehnologie şi speră să o vadă pe piaţă în următorii trei ani.

Cobalt Biofuels, o companie cu sediul în Montainview, California, a utilizat bacterii din genul Clostridium pentru a descompune materia vegetală şi a transforma zaharurile într-un amestec de butanol, acetonă şi etanol.

Gevo, o companie din Englewood, Colorado, lucrează cu bacteria E.coli, modificată astfel încât anumiţi produşi celulari, în mod obişnuit folosiţi de celulă pentru sintetizarea aminoacizilor, să fie utilizaţi pentru a produce alcool.

Gonzalez a prezentat, împreună cu colegii, săi noua lor abordare şi a publicat documentul în jurnalul online Nature.
Cercetătorii au exploatat o cale prin care microorganismele descompun acizii graşi pentru a genera energie. Ei au modificat aproximativ o duzină de gene ale bacteriei E.coli pentru a inversa procesul beta-oxidării, astfel încât bacteria să producă acizi graşi.

Metoda este mai eficientă deoarece adaugă doi atomi de carbon dintr-o dată, în loc să adauge doar câte unul, pentru a se forma molecule de hidrocarburi, printr-un mecanism care nu necesită energie.

Prin manipularea selectivă a genelor, cercetătorii pot “programa” microbii pentru a sintetiza diferite alte substanţe chimice şi combustibili. Astfel, în plus faţă de butanol, bacteria poate produce diverşi acizi graşi utili, în loc ca aceştia să fie obţinuţi din grăsimi animale şi vegetale.

Deoarece beta-oxidarea este întâlnită la aproximativ toate organismele, aceste mecanism ar putea fi modificat şi în cazul unor drojdii sau alge, fapt ce va veni în ajutorul multor companii care doresc să adopte această tehnologie, susţine Gonzalez. El studiază modificarea diferitelor organisme cu scopul de a face procesul mai ieftin şi mai eficient. Drojdia, de exemplu, este mai tolerantă faţă de butanol şi etanol, însă E.coli creşte mai repede.

Cu toate acestea, toate procesele de creare a biobutanolului se confruntă cu o mare dificultate: în cele din urmă, va fi necesar să se treacă de la utilizarea unor plante precum porumbul, trestia de zahăr, sfecla de zahăr (cu conţinut mare de zaharuri) la folosirea biomasei celulozice, a cărei transformare în combustibili este mai costisitoare.

Sursa: Technology Review

Sursa: BLOG ENCICLOPEDIC 2 – DESCOPERA