Різниця між біопаливом та викопним паливом

Що таке біопаливо?

Біопаливо - це рідке паливо, яке виробляється з біомаси, спільний термін, що відноситься до сільськогосподарських культур, рослинних залишків, органічних відходів і всього, що походить від живого організму. Найпоширеніші форми біопалива - це етанол та біодизель.

Види біопалива

Біопаливо може виходити в різних формах залежно від способу його виготовлення та матеріалу, з якого воно виробляється.

Етанол

Етанол зазвичай виготовляється із цукрів, які містяться в зернах, таких як кукурудза, ячмінь та сорго. Етанол, як правило, використовується як заміна бензину, отриманого в нафті, в автомобілях та інших технологічних системах, які традиційно використовують бензин. Деякий етанол використовується майже у всіх газах США. В даний час в США використовуються дві форми етанолово-нафтових бензинових сумішей, суміш з 10% етанолом (Е10) і суміш приблизно 50-80% етанолу (Е85). Більшість автомобілів на бензині можуть використовувати бензин E10. Автомобілі, що працюють на бензині, модель 2007 року чи новіші, можуть використовувати бензин, який становить E15 або 15% етанол. Наразі лише бензини E85 можуть використовувати лише гнучкі паливні машини.

Більшість етанолу в даний час виробляється з рослинних цукрів, які містяться в зернах, але в даний час проводяться дослідження, чи можна виготовляти етанол з целюлозних частин рослин. Цей етанол називають целюлозним етанолом.

Біодизель

Біодизель виготовляється з рослинних олій та тваринних жирів. Він також може бути виготовлений з жиру для приготування їжі. Він використовується для заміни дизельного бензину в двигунах із стисненням. Використання біодизеля не вимагає зміни або модифікації двигуна за умови, що це дизельний двигун.

Плюси і мінуси біопалива

Біопаливо рекламується як поновлювана, зелена альтернатива викопним паливам. З іншого боку, існують певні виклики щодо корисності та стійкості біопалива як заміни палива на основі нафти.

Плюси

На відміну від палив на основі нафти, біопаливо, як правило, нетоксичне. Крім того, їх часто рекламують як нейтральне вуглецеве джерело палива. Аргументація полягає в тому, що оскільки рослини, використовувані для виробництва біопалива, завжди відроджуються, нові установки повторно поглинають вуглекислий газ, який виділяється в атмосферу при спалюванні біопалива. Ще однією причиною сприяння розвитку біопалива є те, що вони потенційно дозволяють зменшити залежність від імпортної нафти і можуть забезпечити більшу стійкість для місцевих країн, якщо у неї є багато землі, на якій можна вирощувати врожаї палива.

Мінуси

Незважаючи на те, що біопаливо пропонувалося замінити викопне паливо, останні дослідження показують, що енергії, виробленої біопаливом, недостатньо для заміни викопного палива, не перетворюючи більшу частину неміських земельних ділянок планети на сільськогосподарські угіддя для отримання сільськогосподарських культур, необхідних для виробництво біопалива.

Наприклад, в одному з досліджень було встановлено, що для заміни 5% споживання дизельного палива біодизелем потрібно буде перетворити 60% поточних ферм сої на виробництво біопалива. Дослідження в університеті Корнелла також свідчать, що для виробництва біопалива потрібно більше енергії, ніж енергія, що надається кінцевим продуктом. Це робить сумнівом, чи можна застосовувати біопаливо в тому ж масштабі, що і викопне паливо. Крім того, використання біопалива може створити конкуренцію між землею за продовольчі культури та посівами. Це може стати викликом забезпечити достатню кількість палива для країни і одночасно прогодувати всіх в цій країні.

Ще одна проблема біопалива полягає в тому, що не всі біопалива є вуглецевими. Останні дослідження показують, що біопаливо, виготовлене із зернових культур, виробляє приблизно стільки ж викидів вуглецю, як і викопне паливо. Повторне вирощування сільськогосподарських культур, що використовуються для виробництва біопалива, також не обов'язково зменшує викиди вуглецю. Це відбувається тому, що нові паливні культури не поглинають вуглекислий газ досить швидко, щоб компенсувати викиди, що є результатом спалювання біопалива. З іншого боку, біопаливо, що виробляється з рослинних залишків або відходів, як правило, зменшує викиди вуглецю.

Ці проблеми не означають, що біопаливо не можна використовувати, але вони припускають, що масштаб, при якому вони можуть бути використані, обмежений так само, як викопні види палива.

Викопне паливо

Викопне паливо - це паливо, яке отримують із залишків мертвих організмів, які жили мільйони років тому. До викопних видів палива відносяться нафта, вугілля та природний газ, а також дьоготь та бітум. Викопні види палива є невідновлюваними, оскільки процес, який формує їх, потребує мільйонів років, унеможливлюючи поповнення за шкалою часу, характерною для людських цивілізацій.

Види викопних палив

Викопні види палива створені з раніше живого матеріалу, наприклад рослини та водорості, піддаючись природному нагріванню та тиску. Викопне паливо може зустрічатися у рідкій, твердій та газовій формах.

Нафта

Нафта - рідка речовина, що складається з вуглеводнів, які колись складали живі організми. Як правило, нафта буде знаходитися в проникному шарі гірської породи, такому як пісковик або вапняк, покритий непроникним шаром гірської породи, як правило, іспарителями, що не дозволить нафті випливати. Внизу проникного гірського шару буде шар сланців. Олія походить із сланцевого шару.

Зараз Сполучені Штати є найбільшим у світі споживачем нафти. Найбільшими експортерами нафти до США є Саудівська Аравія, Канада, Мексика та Нігерія. Нафта, як правило, є джерелом бензину та інших рідких викопних палив, які використовуються для живлення наземних транспортних засобів та літаків. Це дуже важливе джерело палива для транспортування.

Хоча нафта забезпечила багато енергії, вона також має значні недоліки. Методи видобутку небезпечні для природного середовища, як показали недавні розливи нафти. Також, як відомо, при спалюванні олії виділяються частинки повітря, які негативно впливають на легені людини та тварин. Крім того, спалювання нафти також виділяє значну кількість вуглекислого газу в атмосферу, що спричиняє підвищення середньої глобальної температури, змінюючи глобальний клімат способами, не вигідними людській цивілізації або багатьом видам рослин і тварин.

Вугілля

Вугілля складається з твердої маси вуглеводнів, що утворюються від тепла і тиску. Вугілля утворюється насамперед із мертвих рослин. Вугілля також має кілька різних марок.

Попередник вугілля - торф, м'який органічний матеріал, виготовлений з гниючих рослинних речовин. Якщо торф зазнати нагрівання і тиску, він перетвориться на вугілля. Лігніт або буре вугілля - це найнижчий сорт вугілля. Він має відносно низьку концентрацію вуглецю і піддається формуванню відносно низького тепла і тиску.

Суббітумінозний та бітумінозний вугілля - це форми вугілля, які є проміжними між антрацитом, найвищою формою вугілля та лігнітом. Суббітумінозне вугілля тьмяне, тоді як бітумінозне вугілля блискуче і гладке. Бітумне вугілля - це також найпоширеніший вид вугілля, що використовується для виробництва електроенергії. Антрацит містить найбільшу концентрацію вуглецю і зазнав найбільшого нагрівання та тиску. Він твердий і крихкий порівняно з іншими формами вугілля.

Вугілля відіграло дуже важливу роль в промисловій революції і використовується в багатьох країнах світу як дешеве джерело електроенергії. Вугілля в основному використовується для виробництва електроенергії. В даний час найбільшим виробником вугілля є Китай, який виробляє 48% світової запаси вугілля. США видобувають близько 11% світового вугілля, особливо в таких штатах, як Пенсильванія, Вайомінг, Іллінойс та Кентуккі.

Хоча вугілля може забезпечити значну потужність електроенергії, воно також є одним із найбільш шкідливих для навколишнього середовища викопних видів палива, які зараз використовуються. Як відомо, видобуток вугілля знищує велику кількість рослинності та забруднює річки токсичними відходами шахт. При спалюванні вугілля також утворюються ртуть, діоксид сірки та оксиди азоту, які можуть викликати кислотні дощі. Крім того, вугілля значно сприяє викидам вуглекислого газу, що виробляються людською цивілізацією.

Природний газ

Природний газ в основному використовується для опалення та електроенергії і вважається більш чистою, відносно низьковуглецевою альтернативою іншим викопним паливам. США є значним користувачем та виробником природного газу.

При спалюванні природного газу утворюється набагато менше вуглекислого газу, ніж спалювання нафти чи вугілля, і викидається набагато менше забруднюючих речовин в атмосферу. Однак це все ще є причиною 29% викидів вуглецю в Сполучених Штатах.

Подібність між біопаливом та викопним паливом

Біопаливо та викопне паливо виготовляються з колись живої речовини. Вони також використовуються для виробництва тепла та електроенергії, а також для електромобілів та генераторів у всьому світі. Вони також виробляють значні викиди вуглецю, а стійкість їх подальшого використання сумнівна з огляду на їх вплив на навколишнє середовище.

Відмінності між біопаливом та викопним паливом

Хоча існує багато подібності між викопними паливами та біопаливом, є й суттєві відмінності, які включають наступне.

• Біопаливо поновлюється, тоді як викопні види палива є невідновлюваними.
• Біопаливо в основному вирощують із сучасних зерен або органічних залишків сучасних рослин, тоді як організми, з яких виробляється викопне паливо, мертві мільйони років.
• Токсичні гази та частинки, які викликають подразнення легені або пошкодження, утворюються як побічні продукти спалювання викопного палива, тоді як біопаливо, як правило, не токсичне саме по собі..
• Використання викопних видів палива наразі суперечливо, і в даний час багато країн роблять значні спроби відійти від викопних видів палива. З іншого боку, біопаливо вважається екологічно чистим і стає все більш популярним.

Біопаливо проти викопного палива

Підсумок

Біопаливо виробляється з рослин та інших органічних речовин, які перетворюються на рідке паливо. Типи біопалива включають етанол та біодизельне паливо. Етанол зазвичай виготовляється із зерен, за винятком целюлозного етанолу. Біодизель виготовляється з рослинної олії, тваринного жиру та використовуваного кулінарного жиру. Етанол виготовляється для заміни бензину, тоді як біодизель використовується для заміни дизеля. Біопаливо, як правило, нетоксичне і може зробити країну менш залежною від іноземного імпорту викопного палива. З іншого боку, біопаливо не забезпечує достатньо енергії, щоб повністю замінити викопні види палива. Використання біопалива також створює конкуренцію між культурами, вирощеними на продукти харчування, та культурами, вирощеними на пальне. Крім того, він створює приблизно таку ж кількість викидів вуглецю у багатьох випадках, як викопне паливо. Викопне паливо виробляється з організмів, які загинули мільйони років тому і залишки яких зазнавали тепла і тиску. Викопні види палива вважаються невідновлюваними, оскільки на формування їх потрібні мільйони років. Викопне паливо та біопаливо подібні тим, що вони утворюються з колись живої речовини і обидва виділяють вуглекислий газ, коли спалюються для отримання енергії. Вони відрізняються тим, що біопаливо є відновлюваним, як правило, нетоксичним та зростаючою галуззю, тоді як викопні види палива є невідновлюваними, часто мають значно токсичні двопродукти та є слабкою галуззю.