211service.com
Schonere vliegtuigbrandstof uit steenkool
De luchtmacht test een vliegtuigbrandstof gemaakt van steenkool en plantaardige biomassa die op aardolie gebaseerde brandstof zou kunnen vervangen en minder koolstofdioxide zou kunnen uitstoten in vergelijking met het gebruik van conventionele vliegtuigbrandstoffen. De brandstof is gemaakt met een proces dat is ontwikkeld door versnelling , gevestigd in Houston, met behulp van technologie onder licentie van ExxonMobil Research and Engineering Company en het Energy and Environmental Research Center van de University of North Dakota.
Vliegtuigbrandstof planten: Ben Oster, een onderzoeksingenieur bij het Energy and Environmental Research Center van de Universiteit van North Dakota, heeft een monster van vliegtuigbrandstof gemaakt van plantaardige oliën. Accelergy heeft een licentie verleend voor de technologie die wordt gebruikt om deze brandstof te maken.
Andere recentelijk geteste experimentele biobrandstoffen voor jets vereisen dat de vliegtuigen nog steeds ten minste 50 procent op aardolie gebaseerd product gebruiken om aan de prestatie-eisen te voldoen, met name voor de meest geavanceerde militaire jets. Maar het Accelergy-proces produceert brandstoffen die sterk lijken op op aardolie gebaseerde brandstoffen, waardoor aardolie helemaal kan worden afgeschaft. Hierdoor kan het nieuwe proces de luchtmacht helpen haar doel te bereiken om binnenlandse, koolstofarme brandstoffen te gebruiken voor de helft van haar brandstofbehoeften tegen 2016 . Hoewel de eerste producten vliegtuigbrandstoffen zullen zijn, kan het proces ook worden aangepast om benzine en diesel te produceren.
De brandstof heeft een eerste testronde doorlopen, inclusief motortests op laboratoriumschaal, en ligt op schema om over 18 maanden te worden getest, zegt Rocco Fiato, vice-president bedrijfsontwikkeling bij Accelergy.
Steenkool omzetten in vloeibare brandstoffen is niets nieuws, maar dergelijke processen waren inefficiënt en veroorzaakten grote hoeveelheden CO2-emissies. De aanpak van Accelergy is anders omdat er gebruik wordt gemaakt van directe vloeibaarmaking, vergelijkbaar met het proces dat wordt gebruikt om aardolie te raffineren. Hierbij wordt de steenkool behandeld met waterstof in aanwezigheid van een katalysator. Conventionele technologie voor het omzetten van steenkool in vloeibare brandstoffen breekt de steenkool af tot synthesegas, dat meestal koolmonoxide is met een klein beetje waterstof; de waterstof en koolstof worden vervolgens opnieuw gecombineerd om vloeibare koolwaterstoffen te produceren, een proces waarbij koolstofdioxide vrijkomt. Omdat het Accelergy-proces de noodzaak overslaat om alle steenkool - die veel energie verbruikt - te vergassen voordat waterstof en koolstof opnieuw worden gecombineerd, is het efficiënter en produceert het minder koolstofdioxide. We vernietigen het molecuul in steenkool niet. In plaats daarvan masseren we het, injecteren we er waterstof in en herschikken we het om de gewenste koolwaterstoffen te vormen, zegt Timothy Vail, president en CEO van Accelergy.
De waterstof voor het proces van Accelergy is afkomstig van twee bronnen: steenkool en biomassa. Accelergy vergast een deel van de steenkool die ze gebruiken - ongeveer 25 procent ervan - evenals cellulosebiomassa, uit bronnen zoals plantenstengels en zaadschillen, om syngas te produceren. Het bedrijf behandelt het syngas vervolgens met stoom. Bij deze reactie reageert koolmonoxide met water om waterstof en kooldioxide te vormen. Het gebruik van biomassa vermindert de netto-uitstoot van kooldioxide, aangezien de biomassa CO2 uit de atmosfeer heeft geabsorbeerd terwijl de oorspronkelijke planten groeiden.
De technologie maakt ook op een andere manier gebruik van biomassa. Het bedrijf verwerkt zaadgewassen, zoals sojabonen of camelina, die grote hoeveelheden olie bevatten. Na het extraheren van die olie (waarbij cellulosematerialen achterblijven die worden vergast), wordt de olie verwerkt om zuurstofatomen te verwijderen, waarbij lange ketens van rechte koolwaterstofmoleculen worden gevormd. Deze worden vervolgens behandeld om de rechte moleculen om te vormen tot vertakte moleculen die bij lagere temperaturen vloeibaar blijven, waardoor ze bruikbaar zijn in vliegtuigbrandstof.
Het gebruik van biomassa vermindert de netto-uitstoot van kooldioxide, maar dat geldt ook voor het feit dat directe vloeibaarmaking efficiënter is dan conventionele vergassing, zegt Daniel Cicero, de technologiemanager voor waterstof en syngas bij het National Energy Technology Laboratory (NETL) van het Amerikaanse Department of Energy. in Morgantown, W.V. Bij vergassing wordt slechts ongeveer 45 procent van de energie in de steenkool overgedragen aan de geproduceerde brandstof. Accelergy claimt efficiënties tot wel 65 procent bij gebruik van directe liquefactie. Ook de brandstofopbrengsten zijn hoger. Vergassingsmethoden produceren ongeveer twee tot 2,5 vaten brandstof per ton steenkool. Directe liquefactie produceert meer dan drie vaten per ton steenkool, en het toevoegen van de biomassa brengt het totaal op vier vaten per ton steenkool.
Alles bij elkaar, zegt Fiato, produceert het vergassen van steenkool om vloeibare brandstof te produceren 0,8 ton koolstofdioxide per vat brandstof, terwijl het proces van Accelergy slechts 0,125 ton CO2 per vat produceert. Dat maakt het concurrerend met aardolieraffinage, vooral de raffinage van zwaardere vormen van aardolie. (De brandstoffen produceren ongeveer dezelfde hoeveelheid koolstofdioxide wanneer ze worden verbrand.)
Naast het verminderen van de koolstofemissies in vergelijking met conventionele technologie van kolen naar vloeistoffen, is een belangrijk voordeel van het proces de mogelijkheid om hoogwaardige vliegtuigbrandstoffen te maken. De directe vloeibaarmaking van steenkool produceert cycloalkanen, lusvormige moleculen met een hoge energiedichtheid, waardoor vliegtuigen een groter bereik krijgen. Ze zijn ook stabiel bij hoge temperaturen, waardoor ze kunnen worden gebruikt in geavanceerde vliegtuigen.
Een nadeel van het proces is dat het meer kost dan het raffineren van aardolie. Cicero zegt inderdaad dat een NETL-onderzoek naar de technologie van steenkool en biomassa naar vloeibare brandstoffen suggereert dat het niet concurrerend zou zijn totdat de aardolieprijzen boven $ 86 tot $ 93 per vat blijven. (Het onderzoek was gebaseerd op conventionele vergassingsprocessen.) Hij zegt dat het leveren van brandstof aan de luchtmacht een of twee kleine Accelergy-fabrieken zou kunnen ondersteunen, maar om verder te gaan zou een prijs voor kooldioxide-emissies van ongeveer $ 35 per ton nodig zijn.