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可再生燃料

可再生燃料是由可再生資源生產的燃料。例子包括：生物燃料（例如燃料植物油、乙醇、來自清潔能源和二氧化碳[1]或生物質的甲醇和生物柴油）和氫燃料（當採用可再生工藝生產時）。這與天然氣、液化石油氣（丙烷）、石油和其他化石燃料以及核能等不可再生燃料形成鮮明對比。可再生燃料可以包括由可再生能源合成的燃料，例如風能和太陽能。可再生燃料因其可持續性、對碳循環的貢獻低而受到歡迎。這些燃料的地緣政治影響也令人感興趣，特別是對於希望獨立於中東石油的工業化經濟體。

可再生燃料的基本原理

國際能源署的《 2006 年世界能源展望》得出結論，石油需求的增長如果不加以控制，將加劇消費國對嚴重供應中斷和由此產生的價格衝擊的脆弱性。用於運輸的可再生生物燃料是石油產品多樣化的關鍵來源。來自溫帶地區的穀物和甜菜的生物燃料可以發揮作用，但它們相對昂貴，而且它們的能源效率和 CO2減排效益各不相同。來自甘蔗和其他高產熱帶作物的生物燃料更具競爭力和效益。但所有第一代生物燃料最終都會與糧食生產爭奪土地、水和其他資源。需要更加努力地開發和商業化第二代生物燃料技術，例如生物精煉技術和纖維素乙醇，以實現從非食用植物材料靈活生產生物燃料和其他產品。 [2]

Hubbert 的石油峰值理論表明，石油是一種正在迅速枯竭的有限資源。全球剩餘石油總儲量約1,277,702,000,000桶（203.1384立方公里） （約為原始原始儲量的二分之一），全球使用率為25,000,000,000桶（4.0立方公里） 每年，預計只有大約 50 年的石油價值會以目前的消耗速度保持不變。石油對於以下行業是必不可少的：燃料（家庭取暖、噴氣燃料、汽油、柴油等）運輸、農業、製藥、塑料/樹脂、人造纖維、合成橡膠和炸藥。如果現代世界仍然依賴石油作為能源，原油價格可能會顯着上漲，從而破壞全球經濟的穩定。因此，可再生燃料的發展助力包括：高油價、貿易不平衡、世界石油出口地區的不穩定、2005 年能源政策法案、美國農民和工業獲得意外利潤的潛力、避免經濟蕭條、避免稀缺由於預計最早於 2021 年開始出現波動的「哈伯特頂點」情景， [3] （儘管石油峰值並不是一個新想法）以及全球變暖的放緩可能會導致前所未有的氣候變化，從而導致產品數量減少。

此外，人為溫室氣體排放正在導致氣候變化的結論，以及區域地緣政治的不穩定，已經對各國採取行動開發替代能源和碳中和能源提出了挑戰。因此，可再生燃料對許多政府越來越有吸引力，他們開始將可持續能源獨立視為一項寶貴資產。


根據國際能源署 (IEA) 的說法，纖維素乙醇的商業化可以讓乙醇燃料在未來發揮比以前想像的更大的作用。 [4]纖維素乙醇可以由植物物質製成，主要由不可食用的纖維素纖維組成，這些纖維素纖維形成大多數植物的莖和枝。專用能源作物，如柳枝稷，也是可在美國許多地區生產的有前途的纖維素來源。 [5]

生物燃料

 
關於乙醇燃料混合泵的信息 10%，加利福尼亞
 
以生物柴油為燃料的公共汽車

生物燃料是一種燃料，其能量來源於生物碳固定。生物燃料包括來自生物質轉化的燃料，以及固體生物質、液體燃料和各種沼氣。 [6]儘管化石燃料起源於古老的碳固定，但根據普遍接受的定義，它們不被視為生物燃料，因為它們所含的碳已經「脫離」了碳循環很長時間了。在油價飆升、提高能源安全的需要、對化石燃料溫室氣體排放的擔憂以及政府補貼的支持等因素的推動下，生物燃料越來越受到公眾和科學界的關注。

生物乙醇是一種通過發酵製成的酒精，主要來自糖類或澱粉作物（如玉米或甘蔗）中產生的碳水化合物。源自樹木和草等非食物來源的纖維素生物質也被開發作為乙醇生產的原料。乙醇可以以其純淨形式用作車輛燃料，但通常用作汽油添加劑以增加辛烷值並改善車輛排放。生物乙醇在美國和巴西廣泛使用。當前的工廠設計不提供通過發酵將植物原材料的木質素部分轉化為燃料成分。

生物柴油由植物油和動物脂肪製成。生物柴油可以以其純淨形式用作車輛的燃料，但通常用作柴油添加劑以降低柴油動力車輛的顆粒物、一氧化碳和碳氫化合物的含量。生物柴油是通過酯交換由油或脂肪生產的，是歐洲最常見的生物燃料。

2010 年全球生物燃料產量達到 1050 億升（280 億加侖美國），比 2009 年增長 17%，生物燃料提供了 2.7% 的世界道路運輸燃料，主要包括乙醇和生物柴油。 [7] 2010年全球乙醇燃料產量達到860億升（230億加侖），美國和巴西是世界最大的生產國，合計佔全球產量的90%。世界上最大的生物柴油生產國是歐盟，占 2010 年所有生物柴油產量的 53%。 [7]截至 2011 年，在 31 個國家的國家層面和 29 個州/省存在混合生物燃料的授權。 [8]據國際能源署稱，到 2050 年，生物燃料有可能滿足世界四分之一以上的交通燃料需求。 [9]

熱解油是衍生自生物質的木質纖維素部分的另一種燃料。通過在沒有氧氣的情況下快速加熱生物質（熱解），可以形成液體原油，可以進一步加工成可用的生物油。與其他生物燃料不同，熱解油使用生物質的不可食用部分，並且可以在毫秒級發生，並且不需要大型發酵反應器。 [10]

氫燃料

 
氫燃料需要開發用於加工、運輸和儲存的特定基礎設施。

氫燃料是指使用氫氣（H2）作為能量載體。從廣義上講，可再生氫燃料的生產方式可分為兩大類：生物衍生生產和化學生產。 [11]這是當前研究的一個領域，在迅速發展過程中。

自 1970 年代以來，氫燃料的生物生產就是一個重要的研究主題。氫氣可以從農業和森林殘餘物、消費廢物和其他特定農作物等生物質來源生產。 [11]具體而言，氫燃料通過稱為氣化的過程生產，其中生物質被加工成可燃氣體然後燃燒，或通過熱解，可產生適用於燃料電池應用的氫氣的相關過程。一個持續的研究主題是在這兩個過程中產生不需要的副產品。其他污染氣體的存在通常取決於生物質源的特定組成，這可能難以控制。 [11]另一個生物生產氫燃料的來源是藻類。在 1990 年代後期，人們發現如果藻類被脫硫，它們會像正常的光合作用一樣從產生氧氣轉向產生氫氣。 [12]實驗性藻類農場正試圖使藻類成為經濟上可行的能源。 [13]


還有幾種產生氫氣的物理化學方法。大多數這些方法都需要電解水。當這個過程從風力渦輪機或光伏電池等可再生能源中獲取電力時，生產幾乎不需要消耗不可再生資源。當由風能或太陽能等可再生能源生產時，氫燃料是一種被稱為綠氫的可再生燃料[11] 。

加工工程燃料

PEF 是水泥窯中化石燃料的部分替代品。它具有顯着的熱值，可在高燃燒設施中用作煤和天然氣的燃料替代品。 PEF 設施通常將垃圾從垃圾填埋場轉移，從而減少對不可再生煤的需求並減少垃圾填埋場。

另見

參考資料

  1. ^ Technology. Carbon Recycling International. 2011 [2012-07-11]. （原始內容存檔於2013-06-17）. 
  2. ^ Contribution of Renewables to Energy Security (PDF). [2022-10-12]. （原始內容存檔 (PDF)於2009-03-18）. 
  3. ^ Biomass for biofuel isn't worth it. [2022-10-12]. （原始內容存檔於2013-02-08）. 
  4. ^ International Energy Agency (2006). World Energy Outlook 2006 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2007-09-28. p. 8.
  5. ^ Biotechnology Industry Organization (2007). Industrial Biotechnology Is Revolutionizing the Production of Ethanol Transportation Fuel 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2006-02-12. pp. 3-4.
  6. ^ Demirbas, A. . Political, economic and environmental impacts of biofuels: A review. Applied Energy. 2009, 86: S108–S117. doi:10.1016/j.apenergy.2009.04.036. 
  7. ^ 7.0 7.1 Biofuels Make a Comeback Despite Tough Economy. Worldwatch Institute. 2011-08-31 [2011-08-31]. （原始內容存檔於2012-05-30）. 
  8. ^ REN21. Renewables 2011: Global Status Report (PDF): 13–14. 2011 [2022-10-12]. （原始內容 (PDF)存檔於2011-09-05）. 
  9. ^ IEA says biofuels can displace 27% of transportation fuels by 2050 Washington. Platts. 20 April 2011 [2022-10-12]. （原始內容存檔於2011-06-04）. 
  10. ^ Huber, George. Breaking the Chemical and Engineering Barriers to Lignocellulosic Biofuels: Next Generation Hydrocarbon Biorefineries. 2007. 
  11. ^ 11.0 11.1 11.2 11.3 New Horizons for Hydrogen (PDF), National Renewable Energy Laboratory, 2003, （原始內容 (PDF)存檔於2016-03-04） 
  12. ^ Wired, It Came from the Swamp: Reengineering Algae To Fuel The Hydrogen Economy （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, accessed September 17, 2007.
  13. ^ The Register, Pond life: the future of energy （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, accessed September 17, 2007.
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