現代の車の燃料タンクから一口飲むのは悪い考えです。世界のほとんどの自動車に動力を供給するガソリンおよび石油ベースのディーゼル燃料は、栄養価の高い、あるいは安全に飲めるものからかなり離れています。
しかし、それは変化しています。成長産業は何十年にもわたって化石燃料の代替燃料を調査しており、その研究の多くはバイオ燃料、つまり天然植物油から作られた石油代替燃料に焦点を当てています[出典:Demirbas]。場合によっては、純粋な未加工の植物油が標準のディーゼルエンジンに動力を供給することができます。結局のところ、ルドルフディーゼルはもともと、農民が地元で栽培された燃料を使用して機器を操作できるようにするために、彼の名前を冠したエンジンを設計しました。しかし、純粋な植物油は確かにバイオ燃料ですが、限界があります。天然油に含まれるグリセリンは粘度を高め、低温で固化します。冷蔵庫に置いておくとベーコングリースはどうなるか考えてみてください。これは、たとえば、アラスカのエンジンの燃料ライン、フィルター、インジェクターにとっては悪いニュースになる可能性があります。
化学者には、この問題に対する2つの解決策があります。トウモロコシなどの一部の植物には、ビールや酒のように発酵すると、燃料として使用できるアルコールであるエタノールを生成する糖が含まれています。エタノールはガソリンのスモッグ低減添加剤として頻繁に使用されます。 E85のEです[出典:Chu]。
大豆などの他の植物は、バイオディーゼルの生産によく使用されます。このプロセスでは、触媒がオイルに混合され、グリセリンがオイルの脂肪酸アルキルエステルから分離されます[出典:ピメンテル]。グリセリンがなくなると、バイオディーゼルはほとんどのディーゼルエンジンをファウリングや寒冷時の問題を少なくして運転できます。
バイオ燃料インフラストラクチャは世界の多くの地域でまだ開発中であり、ある種のバイオ燃料を生産するプロセスは、大規模生産を正当化するのに十分なほど効率的ではありません[出典:ピメンテル]。しかし、化石燃料に代わるより環境に優しい代替燃料を見つける必要があるということは、遅かれ早かれ、ガスタンク内の燃料がプレート上にあるものと多くの共通点を持つことを意味します。バイオ燃料の未来がどこに向かっているのかを知るために、あなたの車と同じくらい簡単にあなたを養うことができる10のバイオ燃料について学ぶために読んでください。
西洋型食生活の主食であることに加えて、トウモロコシは非常に人気のあるバイオ燃料であることが判明しました。すぐに利用できることとエタノール生成糖の含有量が高いことのおかげで、このバイオ燃料は多くのドライバーに馴染みがあります。多くの場合、E85ガソリンブレンドのエタノール源です。
エタノール生産者は、最初にトウモロコシを基本的な成分に分解するシステムを使用して、トウモロコシを食品から燃料に変えます。リグニンは植物の細胞壁を形成および強化する物質であり、セルロースは植物の糖分を含みます。生産者はセルロースを発酵させてエタノールを生産します。これは本質的に、トウモロコシのマッシュから生産される種類のアルコールのハイテストバージョンです[出典:Shakashiri]。精製燃料エタノールは、スモッグ低減剤としてガソリンに混合されることがよくありますが、それ自体で燃料として使用することもできます。
米国では、トウモロコシベースのエタノールは、国の外国の化石燃料の使用の一部に代わる国内の代替品です。しかし、欠点がないわけではありません。研究によると、農場のトラクターのガスからトウモロコシの健康を維持するために使用される肥料まで、トウモロコシのエタノールを生産するためのエネルギーは、エタノールが置き換えるよりも多くの化石燃料を燃やします[出典:ピメンテル]。この負の和分方程式に加えて、乾燥した場所でトウモロコシを栽培するための灌漑需要は、特に農家が収入源としてエタノール生産に目を向けているため、水供給を圧迫する可能性があります[出典:マッケナ]。
そして、経済的要因があります。食料生産、動物飼料、その他の産業用途の間で、トウモロコシの需要は高くなっています。世界のトウモロコシ供給をめぐって競争するためにエタノール生産者を加えることは、作物(およびその後の製品)の価格がエタノール需要の増加に伴って急上昇する可能性があることを意味します。これらの要素を組み合わせると、有用なバイオ燃料ですが、世界の化石燃料への依存を和らげる唯一のバイオ燃料はトウモロコシではない可能性があります。
これは、リストで最も用途の広いバイオ燃料である可能性があります。大豆はアジアからアメリカへの主食であるだけでなく、インクやクレヨンから燃料製品に至るまであらゆるものになっています[出典:Scharlemann]。トウモロコシはスモッグと戦うためにガソリンとブレンドされるエタノールの最も人気のあるベースストックですが、大豆はバイオディーゼルの生産に使用される石油の主な供給源です。
大豆を使用してバイオディーゼルを生産するには、メーカーは最初に豆から油を圧搾します。大豆の高い油分(豆の約20%は使用可能な油)は、このプロセスの理想的な候補です。オイルが抽出されてろ過されると、グリセリンを除去する触媒と混合されます。残りのオイルは、ディーゼルエンジンのガソリンタンクに直接注ぐことができます。
バイオディーゼルには、再生可能な資源であるだけでなく、石油ディーゼルに比べて多くの利点があります。それはよりきれいに燃焼します。つまり、バイオディーゼルを動力源とするエンジンは、スモッグや健康上の問題を引き起こす可能性のある粒子状物質をより少なく生成します。
ヤシの木は、熱帯の風景やココナッツ以上のものに適しています。彼らの果実の高炭素殻は浄水フィルターに変えることができ、木の葉と木質部分は何千年もの間構造と避難所に使用されており、種子油は現在、潜在的に大量販売可能なバイオ燃料として検討されています。
しかし、パーム油は、バイオ燃料の広範な生産を妨げる大きな問題の最も明白な例である可能性があります。生の在庫を生産するために必要なスペース、エネルギー、および財源は、最終結果のメリットをはるかに上回ります。
パーム油は東南アジアの主要作物です。バイオディーゼルを生産するためのパーム油の需要が高まるにつれ、マレーシアやインドネシアなどの国のプランテーションは、より多くの石油生産のヤシのための場所を作るために広大な熱帯雨林を伐採しています。そして、パーム油をこれらの国から自動車やトラックの多い西部に移動するために使用されるトラック、船、生産施設は、このグリーン燃料を市場に出すために、燃焼燃料と排出量を増やします。このジレンマに直面しているバイオ燃料はパーム油だけではありませんが、その人気と低コストは、それに続く多くの食用燃料よりも広く、より一般的な規模で問題に直面していることを意味します[出典:Rosenthal]。
最近、フライドポテト、オニオンリング、フィッシュアンドチップスを食べたことがあれば、別の人気のある食用バイオ燃料である使用済み食用油に貢献した可能性があります。
食品の揚げ物に使用されてきた食用油には、一部のディーゼルエンジンで実行可能な燃料となる脂肪酸アルキルエステルが含まれています。独創的なバイオ燃料メーカーは、油を濾して食品やパン粉を取り除くことで、バイオディーゼルを生産したり、いわゆる「グリースカー」技術を使用して油をディーゼルエンジンに直接流したりすることができます。
一見どこにでもあるファーストフードレストランと、多くの国の食事の一般的な部分である揚げ物で、揚げ油はすべてのバイオ燃料の中で最も容易に入手できるように思われます。ただし、欠点もあります。
まず、使用済みの揚げ油には、揚げた食べ物がたくさん含まれています。特に大量の小麦粉が使用された場合、これを取り除くことは時間と労力を要するプロセスです。大量のオイルをろ過すると、大量生産に時間がかかりすぎる可能性があります。さらに、最終結果は混合バッグになる可能性があります。揚げ油は、ピーナッツ、トウモロコシ、または他の植物のブレンドから得られる可能性があります。つまり、燃料がバッチごとにどれほど強力であるかを判断するのは困難です。
しかし、多くのグリースカーとバイオディーゼルの支持者は、これらの問題に我慢することをいとわない。また、フライオイルは、種子や穀物から有用な部品を引き出すために高価なプレス装置を必要としないため、予算内で石油から解放されたい発明家、実験者、ガレージ科学者にとって最適な燃料です。
ああ、これまでにない用途の広いピーナッツ。ピーナッツは、実際のナッツではなくマメ科植物と見なされていますが、間違いなく、西洋型食生活でこのタイプの最も人気のある食品の1つです。ミックスナッツの海、ピーナッツキャンディー、そして毎日何百万ものお弁当を埋めるピーナッツバターサンドイッチの間で、私たちは低ピーナッツに深く愛着を持っています。
ピーナッツには食品以外にも多くの用途があり、その多くは有名なアフリカ系アメリカ人の植物学者であるジョージワシントンカーバー博士によって宣伝されました。彼のアーカイブには、染料やプラスチックから、バイオ燃料として使用できる可能性のある油まで、ピーナッツの300以上の用途のリストが含まれています[出典:Fishbein]。
しかし、ピーナッツはバイオ燃料に関しては彼ら自身の人気の犠牲者です。ピーナッツオイルは多くの食品、薬用、工業用に使用できるため、バイオ燃料に安価に変換するには価値が高すぎます。単純な経済学の場合、需要が高すぎるため、ピーナッツオイルを実用的で食用のバイオ燃料にすることはできません。
綿は食品として多くの人の頭に浮かぶことはありません。結局のところ、現代の世界での綿の主な用途は、布の繊維としてです。しかし、綿実からの油は、1860年代からアメリカで料理に使用されてきた、軽くて中性の風味の植物油です[出典:NCPA]。綿実は動物飼料としても使用されていますが、使用しすぎると家畜の栄養問題につながる可能性があります[出典:オズボーン]。
綿実油のバイオ燃料としての使用は理にかなっています。一部のアナリストによると、最も人気のあるバイオ燃料源の2つであるトウモロコシや大豆よりも綿から1エーカーあたりに利用できる油が多い[出典:Journey]。しかし、綿実油には、他の多くのバイオ燃料と同様に、エンジニアリング上の困難な課題を提示するという1つの欠点があります。
綿実油は低温で固化し始めます。純粋な綿実油で走行する車両は、バイオ燃料をゲル化点より上に保つ何らかの種類の油加熱システムが含まれていない限り、冬には使用できません。大豆バイオディーゼルなどのより人気のあるバイオ燃料も、この問題に直面しています。しかし、大豆バイオディーゼルは摂氏約-16度でゲル化しますが、綿実油は摂氏-1度でしかゲル化しません。世界の多くは定期的に低温に直面しているため、純粋な綿実油はバイオ燃料として広く使用するには最適ではありません。
ベニバナは長い歴史を持つ植物で、おそらく古代のミイラ化プロセスで使用されていた布のラッピングを染色するために黄色い花と油を含む種子が使用されたときに始まります。ベニバナのより現代的な用途には、東洋と西洋の両方の文化における自然医学としての広範な使用が含まれます。同様に、ベニバナの種子からの油は、他の食用油のより心臓に健康的な代替品として使用されます。
ベニバナ油はゲル化点が低いため、バイオディーゼル生産で検討するのに興味深い油です。しかし、燃料源としてのベニバナの広範な使用は、農業の世界でのその人気(またはその欠如)によって制限される可能性があります。 2004年に世界中で生産された604,000メートルトンのベニバナは、トウモロコシや大豆の生産に比べて小さく、90年代半ばに通常年間生産された80万トンから90万トンに大幅に減少しています。バイオ燃料の需要を満たすためにベニバナの収穫を適応させることは、この傾向を逆転させ、この古代の多目的植物を大幅に多く生産することを意味します[出典:ジマーソン]。
亜麻仁油、または亜麻仁油は、バイオ燃料の可能性を秘めた多くの植物油の多様性の良い例です。木彫り職人は、このオイルをテレビン油などの間伐剤と混合し、室内で家具、備品、堅木張りの床を整えるために使用します。油が木材に浸透し、乾燥しすぎてひび割れや擦り傷を防ぐことができます。屋外でも、同様の処理により、木材が水分を吸収しすぎて風化や腐敗を早めるのを防ぎます[出典:DIY]。
間引き剤を含まない亜麻仁油は、人間の健康にとっても貴重な防腐剤であることが示されています。この記事で言及されている他の多くの植物油と同様に、亜麻仁油はコレステロールを低下させ、心臓の健康を促進するようです[出典:リッジス]。
亜麻の植物繊維はリネンの製造に使用されます。つまり、このバイオ燃料作物は、種子の油と茎の繊維の両方に使用できます。この多目的な性質により、亜麻仁油は、非種子部分が亜麻の価値を欠いている他の作物よりも魅力的なバイオ燃料になる可能性があります[出典:Shirke]。
ソルガムは、世界で最も重要な穀物の1つであり、米国の主要な農業輸出品です[出典:評議会]。飲料からケーキやクッキーに至るまでの食品に使用されており、一部の品種には抗酸化作用が高くグルテンを含まない性質があるため、健康志向のパン屋にとって価値のある穀物です。
ソルガムはまた、バイオ燃料のノックアウトになる可能性があります。穀物のさまざまな菌株はさまざまな気候で成長する可能性があり、その生化学的構成は、エタノール生産プロセスでトウモロコシと交換できることを意味します。研究者たちは特にバイオ燃料生産のためにソルガムのハイブリッド株を開発しているので、やがてガソリン車のタンクに入れたE85は、コンビニエンスストアで購入した糖蜜クッキーと共通点がある可能性があります[出典:Lau ]。
OK、水は技術的にはバイオ燃料ではありません。それがなければ生命は存在しなかったであろう重要な天然資源です。しかし、一見単純な技術のおかげで、水はいつの日か考えられる燃料源になる可能性があります。
電流が水を通過する電気分解の単純なプロセスは、液体をその基本要素である水素と酸素に分解します[出典:Nave]。水素は優れた燃料です。ガソリン1ポンドあたり3倍のエネルギーを運び、石油燃料の有害な排出物なしで燃焼します[出典:スタンフォード]。
しかし、水素の生産と貯蔵には問題があります。大量の超軽量で可燃性の高いガスを世界中に移動させると、安全上の大きな問題が発生する可能性があります。また、長距離の移動で車に電力を供給するために必要な水素の量は、安全な方法で十分な燃料を搭載するために、実用的でないほど重い燃料タンクを必要とします。 [出典:惑星]。
しかし、水素は失われた原因にはほど遠いです。謎のギャレットウォーターキャブレターで有名になった技術の1つは、水素生成セルを車両に取り付け、エンジンの発電機からの電気で稼働させることです。このアイデアの最新バージョンは、ガソリンエンジンに水素を注入し、よりクリーンな排出量とより良い走行距離を生み出します。この技術には、克服すべきコスト、信頼性、開発のハードルがありますが、車の近未来の燃料の一部が家の栓から来る可能性があります[出典:ブルックス]。