I biocarburanti stanno diventando una soluzione economicamente competitiva e rispettosa del clima per ridurre le emissioni di carbonio di automobili e camion, secondo due nuovi studi.
L'Argonne National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) ha condotto la ricerca in collaborazione con il National Renewable Energy Laboratory (NREL), il Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) e l'Idaho National Laboratory (INL) del DOE. I risultati mostrano che i biocarburanti combinati con il design avanzato del motore possono ridurre le emissioni di gas serra di circa il 60%, migliorando l'efficienza del carburante o riducendo le emissioni dallo scarico.
Biocarburanti hanno evidenti vantaggi rispetto alla benzina fossile. Ma anche l'efficienza energetica del motore stesso è fondamentale. La progettazione di carburanti e motori a basse emissioni di carbonio per lavorare insieme può massimizzare l'efficienza energetica e le prestazioni del veicolo.
"Siamo all'intersezione di nuove innovazioni nei motori e nei biocarburanti", ha affermato Troy Hawkins, Argonne fuels e product group manager. “Il nostro obiettivo è sviluppare nuovi biocarburanti che possano essere miscelati con carburanti convenzionali per migliorare le prestazioni del motore. Ciò significa che un'auto o un camion a benzina può andare più lontano con la stessa quantità di carburante. Oppure un'auto diesel può soddisfare standard di emissioni più severi".
In entrambi gli studi, gli scienziati Argonne hanno collaborato con altri laboratori nazionali per identificare carburanti promettenti per diversi tipi di motori. I ricercatori hanno considerato il costo, l'impatto ambientale e il potenziale di espansione nei mercati commerciali.
La ricerca è stata supportata dal programma Co-Optimization of Fuels and Engines (Co-Optima), guidato congiuntamente dall'Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, dall'Office of Bioenergy Technologies e dall'Office of Automotive Technologies del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.
Argonne fa parte del consorzio Co-Optimas di nove laboratori nazionali e più di 20 partner universitari e industriali. Il consorzio studia come innovare contemporaneamente nei carburanti e nei motori per migliorare il risparmio di carburante e le prestazioni del veicolo riducendo le emissioni.
Trovare percorsi per i biocarburanti
La ricerca nel progetto Co-Optimas si basa sull'obiettivo di identificare e comprendere i biocarburanti. I biocarburanti sono prodotti dal materiale organico della biomassa, comprese piante, rifiuti agricoli e rifiuti umidi.
Biocarburanti può essere miscelato con carburanti convenzionali per ridurre le emissioni e migliorare le prestazioni del carburante e del motore.
Lavorando con gli esperti di carburante Co-Optima, i ricercatori hanno utilizzato un processo di screening per sviluppare un elenco di biocarburanti per il loro studio, ha affermato Benavid.
"Abbiamo lavorato con altri esperti e utilizzato criteri specifici per restringere il campo
biocarburante candidati a una breve lista per il nostro studio", ha detto Benavid, "basato sulle prestazioni desiderate e sui modelli di combustione del motore. La conversione della biomassa in biocarburanti è un processo complesso che coinvolge variabili nella materia prima, nella tecnologia di conversione e nel tipo di combustibile. Trovare percorsi per i biocarburanti che soddisfino contemporaneamente obiettivi economici, tecnologici ed energetici è particolarmente impegnativo".
Benavid è co-primo autore di uno degli studi. Il team ha valutato 12 percorsi di produzione di biocarburanti per ottimizzare i motori a combustione interna multimodali. I motori a combustione interna multimodali possono ottenere una maggiore efficienza e risparmi sui costi utilizzando diversi metodi di accensione, combustione e preparazione del carburante in base alle esigenze di guida. I ricercatori hanno utilizzato materie prime di biomassa rinnovabile derivate da sottoprodotti agricoli e forestali come scarti di legno e sottoprodotti agricoli come la stufa di mais. Le tecniche di conversione utilizzate includevano la fermentazione, la catalisi HPHT o una combinazione di entrambe.
"Abbiamo scoperto che non solo i sette biocarburanti erano competitivi in termini di costi da produrre, ma i sette biocarburanti variavano anche nelle materie prime e nelle tecnologie di conversione utilizzate", ha affermato Buterin. Ciò significa che le bioraffinerie hanno maggiore flessibilità nella scelta di dove e come costruire le proprie strutture". costi del petrolio," ha detto Phillips.
I ricercatori hanno anche analizzato gli impatti ambientali. Un'analisi del ciclo di vita dei percorsi utilizzando il modello Argonnes GREET (Greenhouse Gases, Regulated Emissions and Energy Used in Technology) mostra risultati impressionanti. Dieci biocarburanti hanno il potenziale per ridurre le emissioni di gas serra del 60% rispetto alla benzina fossile. L'elenco comprende alcoli, miscele di furano e alcheni.
Prospettive di biocarburanti per motori diesel
Il secondo studio è stato co-autore di Butlin. I ricercatori hanno analizzato 25 percorsi ottimizzati per la produzione di biocarburanti per migliorare la combustione nei motori ad accensione per compressione a controllo ibrido. Questo è un motore diesel utilizzato principalmente per il trasporto merci. Per sviluppare percorsi di produzione di biocarburanti, i ricercatori hanno utilizzato una varietà di materie prime, che vanno dal materiale vegetale, come trucioli di legno o foraggio di mais, agli oli di soia e papaia, ai rifiuti umidi e al grasso riciclato. Le tecnologie di conversione che utilizzano includono la fermentazione, la gassificazione e la liquefazione idrotermale.
Damon Hartley, capo del gruppo di analisi e ricerca operativa dell'INL, ha affermato che le varie risorse di biomassa disponibili hanno un enorme potenziale per sostituire alcuni combustibili e sostanze chimiche derivate dal petrolio. Uno dei maggiori ostacoli, tuttavia, è la qualità variabile delle materie prime. Questo ha un grande impatto sul comportamento del materiale nelle transizioni. Come nel primo studio, la maggior parte delle tecniche ha funzionato bene. La maggior parte dei biocarburanti ha un costo competitivo rispetto agli attuali prezzi del gas naturale.
In termini di impatto ambientale, secondo l'analisi del ciclo di vita GREET, 12 dei 25 percorsi hanno ridotto le emissioni di gas serra di oltre il 60%. "Abbiamo valutato le emissioni di gas serra del ciclo di vita per ogni percorso del motore ibrido con accensione a compressione controllata", ha affermato Hawkins. emissioni a monte”.
Creazione di percorsi per i biocarburanti
I ricercatori non hanno in programma di sviluppare un elenco definitivo di biocarburanti, ha affermato Benavid. Invece, questi studi forniscono una guida alle parti interessate per scegliere il percorso dei biocarburanti che meglio soddisfa le loro esigenze. "Forniamo una guida ai ricercatori e all'industria per le valutazioni dei biocarburanti basate su molte variabili complesse", ha affermato. Il ciclo di vita e l'analisi tecnico-economica sono importanti per guidare le parti interessate nella fase iniziale. Non possiamo dire agli stakeholder quali scelte fare. Ma questi strumenti possono indirizzarli nella giusta direzione fin dall'inizio. Sebbene molti percorsi dei biocarburanti possano essere competitivi in termini di costi, è troppo presto per bloccare i prezzi in un mercato volatile del gas naturale.
A lungo termine, ha affermato Hawkins, la sfida è offrire prezzi competitivi in termini di costi. Mentre questi percorsi di produzione di biocarburanti si rivolgono alle autovetture e ai camion diesel, i ricercatori di Argonne stanno anche studiando il loro potenziale per l'uso in settori difficili da elettrificare come l'aviazione e il marittimo. L'obiettivo è introdurre i biocarburanti sul mercato in una vasta gamma di settori il più rapidamente possibile.
"Il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) ha lavorato per sviluppare soluzioni di decarbonizzazione sostenibili per il settore dei trasporti", ha affermato Hawkins, con i biocarburanti in gran parte. "Continueremo ad espandere l'importante lavoro di Co-Optimas".
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A proposito di Kingwood
Kingwood situato nel parco industriale di Zhongguancun della città di Liyang, provincia di Jiangsu, Cina. È un'impresa high-tech dedicata allo sviluppo di attrezzature per l'energia rinnovabile a basse emissioni di carbonio e all'industria avanzata dei mangimifici. Fondata nel 1999, Kingwood ha fornito una soluzione unica nell'ingegneria della biomassa, nell'ingegneria dei mangimi per animali e nel commercio di pezzi di ricambio per i nostri stimati clienti. I servizi di Kingwood includono consulenza, progettazione, produzione, logistica, installazione, messa in servizio, formazione e assistenza post-vendita per la linea di produzione di biomasse/mangimi. Kingwood dispone attualmente di sistemi ISO9000 e ISO14000, certificati da CE, e ha vinto numerosi premi nel settore delle attrezzature per la biomassa. Kingwood ha attualmente un grande centro di punzonatura CNC, un assemblaggio di macchine a pellet, un centro di test, una grande base di forgiatura di embrioni, una base di produzione di attrezzature ausiliarie per la linea di produzione, un centro di test per la produzione di pellet e così via. I prodotti sono soggetti a severi controlli di qualità dall'approvvigionamento delle materie prime, alla lavorazione dei pezzi di ricambio, al trattamento termico, alla saldatura e all'assemblaggio fino alla spedizione del prodotto finito. Kingwood è sinonimo di qualità, servizio e prezzo ragionevole, valori fondamentali a cui l'azienda si impegna.
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