Hvordan søppeldrevne biler kan fungere

Bildegalleri: Eksotiske biler Den ettermonterte DeLorean DMC-12 på 25-årsjubileet Trilogy Blu-Ray utgivelsesfeiring på 'Back To The Future' på Gustavino's 25. oktober 2010, i New York City. Se flere bilder av eksotiske biler. FilmMagic / Getty Images

I "Back to the Future" kaster Doc bananskall og øl inn i Mr. Fusion for å gi sin DeLorean tidsmaskin. Vi er ikke helt i poenget med kalde fusjonssystemer - eller tidsmaskiner, for den saks skyld - men vi er ikke langt fra å kunne drive biler på søppel som bananskall med drivstoff som ikke er så langt fra øl.

Å drive kjøretøy med søppel høres like langsiktig ut som Mr. Fusion, men det gjøres allerede i liten skala. Å lage flytende drivstoff fra fast søppel innebærer en prosess som heter gassifisering, der varme - ikke flamme - forvandler karbonbaserte faste stoffer til syntetisk gass, som deretter kan destilleres til etanol, en alkohol som allerede er lagt til bensinforsyningen i mange stater, og brukt i biler allerede på veien.

Syntetisk gass, eller syntesegass kort sagt, kan opprettes fra en rekke råstoff, eller kildemateriell, inkludert:

• Fossilt brensel, for eksempel kull, olje og naturgass
• Asfalt
• Kloakk
• plast
• Biomasse, for eksempel tre- eller landbruksavfall
• Kommunalt fast avfall, også søppel

Ideen om å lage flytende drivstoff ut av fast biomasse har eksistert i lang tid. Forgassingsprosessen ble oppdaget i Belgia i 1609 ved bruk av tre og kull. Syngas ble også kjent som "bygass", og den ble brukt i gatelamper som måtte tennes manuelt av en lampe. Under drivstoffmangelen under andre verdenskrig ble europeiske kjøretøy montert for å bruke syngass laget av flis, og Sør-Afrika i apartheid-tiden brukte den samme teknologien da den var under verdensomspennende sanksjoner.

Med andre ord, dette har eksistert i veldig lang tid. La oss deretter se på hvordan moderne søppelbasert syngas lages og gjøres om til etanol som kan brukes uten noen endring i bilen din.

innhold

1. Hvordan lage søppel til gass
2. Hvorfor drive biler med søppel?
3. Potensielle fallgruver for søppeldrevne biler

Det første trinnet er å skille søppel, eller kommunalt fast avfall, på en overføringsstasjon. Glass og metall vil ikke fungere i forgassingsprosessen og bør resirkuleres uansett; ting som flis, gress, dekk og bleier vil fungere. "Hvis det blir veldig varmt og smelter, er det ikke et godt stoff," sier Wes Bolsen, markedsdirektør i Coskata, Inc. "Hvis det blir varmt og blir til gass, som tre i en peis, er det bra." Ethvert karbonbasert stoff vil passe regningen som råstoff.

Når søppelet er sortert, kan det begynne gassføring. Råstoffet blir oppvarmet - men ikke brent - under trykk til det brytes ned. Se for deg kompostkassen i hagen din, som har organisk materiale inne. Som det er blir de gamle salatbladene og gulrotoppene ganske varme og dekomponeres for å lage kompost. Tenk deg at søppelkassen ikke har noen ventilasjonsåpninger, så det er ikke oksygen som forårsaker forbrenning, og enda mer varme og trykk blir brukt. Den samme nedbrytningsprosessen ville forekomme, men mye mer intenst. Nedbrytningsprosessen bryter sammen karbonbindingen i de gamle grønnsakene og blir til noe som naturgass - syngass.

Du kan stoppe her, etter at forgasningsprosessen har laget syngass. Noen eksperimentelle kjøretøyer, som Honda Civic NGV eller til og med byen Torontos nye bilpark med søppelbiler, kjører på komprimert naturgass. Syngas kan trolig brukes som drivstoff for disse bilene. Men hva med de millionene biler som allerede er på veien som ikke kan bruke syngass? Coskata legger til et par trinn i prosessen for å lage etanol fra syngassen som lett kan introduseres til nesten alle kjøretøyer som kjører nedover veien i dag uten å endre noe om bilene.

Når syngassen er opprettet på Coskatas fabrikk, fermenteres den fra en gass til en væske av bakterier i et vandig miljø - noe som egentlig betyr feil som lever i vannbeholdere. Disse patenterte bakteriestammene puster inn gass (CO, CO2 og H2) og eliminerer etanol (C2). Alt som er igjen å gjøre er å destillere etanolen fra vannet. Etanolen er motorklar, og vannet går tilbake til feilene med veldig lite bortkastet i prosessen.

Og nå som vi vet hvordan drivstoff kan lages av søppel, la oss finne ut hvorfor vi gidder å bruke det.

Moonshine

Lite kjent faktum: Å lage etanol er nesten identisk med å lage moonshine. Så nær, faktisk, at Coskata tilfører litt bensin til det ferdige drivstoffet - en prosess som heter denaturering. Hvis de ikke la til den bensinen, ville de bli pålagt en åndsavgift på $ 27 per gallon. I tillegg, hvis noen er desperate nok til å drikke etanol med bensin i seg… vel, vil de kikke.

Enten du har kjørt i tre år eller tretti, vet du at bensinprisene er ustabile - for å si det høflig. Politisk uro, uvær, naturkatastrofer - et hvilket som helst antall ting kan forstyrre strømmen av olje og bensin til USA, og en forstyrret strøm betyr høyere priser. Å finne nye innenlandske drivstoffkilder har kommet opp på listen over prioriteringer de siste årene.

Utslipp av klimagasser og globale klimaendringer er også på radaren vår. Fossilt brensel bidrar til drivhusgasser i miljøet i nesten alle faser av syklusen, fra å få dem ut av bakken til å bearbeide dem til bruk til å faktisk bruke dem i våre biler. Å redusere disse utslippene vil gå langt i retning av å lette belastningen på miljøet.

Department of Energy (DOE) bemerker at syngass, uansett hvilket råstoff som brukes, gir mulighet for en nær prosess med null utslipp og er konfigurerbar for lagring av karbonfangst. Det oppfyller også de strengeste amerikanske miljøutslippsbestemmelsene for svoveldioksid, partikler og giftige forurensninger.

Å gjøre syngassen om til etanol gjør det enda enklere å drive biler med søppel. Etanol er allerede godkjent for bruk og finnes på 10 til 15 prosent på mange bensinstasjoner i dag. Fleksibiler vil kunne bruke enda mer etanol, ofte 85 prosent etanol blandet med 15 prosent bensin, i tanken.

Det er mange slags søppel som kan brukes som råstoff, fra søpla samlet i Seattle til maisavfall i Midtvesten til rester av masse- og papirindustri i Sørøst. Det er ingen grunn til å bruke faktisk mat som folk kan spise, som mais, når du kan bruke søppel som ellers ville bli plukket opp ved fortauskanten og havnet på et deponi. "Det er ingen måte å betale for å sette søpla i et hull i bakken når du kan tjene penger på det," sier Coskatas Bolsen. "Det er som å begrave kontanter."

Byer som Chicago, som nesten har fylt søppelfyllingen med kommunalt avfall, ser på systemer som Coskata for å håndtere søppel i fremtiden. Det må være en fangst, ikke sant? Kan være.

Les videre for å lære noen av utfordringene denne nye teknologien står overfor.

Chips Chips

Hjemmegasifisering er mulig, om ikke lett. Bare spør Chip Beam, som sveiset sammen sin egen beholder for å forgasne flis og monterte den på baksiden av sin Isuzu Trooper fra 1988. Ved å bruke en gassifiseringsprosess som den som brukes av europeerne i andre verdenskrig, går han 20 mil (32,2 kilometer) for hver 25 kilo flis han kaster i beholderen. Han kjørte den i den første Green Grand Prix på Watkins Glen, hvor den vant prisen "Most Unusual Car".

The Coskata bioraffinery Photo courtesy of Coskata, Inc.

Noen råvarer, som flis, er ganske ensartede. Hvert lite treverk er av samme materiale, og maskiner kan gjøre alle brikkene til en lignende størrelse. Treflis, gress og lignende enhetlige råstoff er nesten ideelle for å gjøre avfall til drivstoff gjennom gassifiseringsprosessen.

Kommunalt fast avfall er imidlertid en annen historie. Ja, du kan bruke dekk og bleier som råstoff, men det er veldig forskjellige materialer som krever veldig forskjellig behandling før de kan starte forgasningsprosessen. For det første er det mer sortering å gjøre for å trekke ut det brukbare søppel på en overføringsstasjon enn det er å få vedavfallet til en massefabrikk. Mer sortering og klargjøring betyr mer kostnader.

Det er ikke det eneste problemet med preparatet som kreves for søppel i gassifiseringsprosessen. Mange avfallsmaterialer, inkludert kommunalt fast avfall og en del biomasse råvarer som gress eller mais, har et høyere fuktighetsinnhold. Disse gjenstandene må tørkes før de mates inn i beholderen for forgassing.

Det er et potensielt problem i den andre enden av prosessen: Kommunalt avfall vil ha et høyere askeinnhold. Treflis er et veldig effektivt råstoff, med bare litt - kanskje 2 prosent - som ender opp som aske. Resten av massen blir konvertert til gass (tenk på en vedkamin). Eventuelt anlegg som behandler kommunalt fast avfall som dekk og bleier til syngass, må ha fasilitetene for å håndtere den resterende asken.

Og som hver ny drivstoffkilde fra elektrisitet til hydrogen, må det skapes nok syngass til at den kan brukes bredt. Nasjonens største søppelhaver, Waste Management, har snakket med Coskata om et partnerskap, men fortsatt er utbredt bruk av søppeldrevne biler fremdeles 3 til 5 år i fremtiden. Men hvis de etanolspyrende bakteriene har sin vei, kan bilen din være en søppeldrevet bil som Docs DeLorean snart nok - ingen bananer eller sprø ledninger kreves.

For mer informasjon om søppeldrevne biler, syntetisk gass og andre relaterte emner, følg lenkene på neste side.

relaterte artikler

• 10 spiselige biodrivstoff
• Slik fungerer forgassing
• Hvordan naturgass kjøretøyer fungerer
• Hva er en synfuel? 
• Kan en bil kjøre på kjernekraft?
• Hvordan kan alger omdannes til biodrivstoff? 
• Hva er de økonomiske ulempene ved bruk av biodrivstoff?
• På hvilke nye måter kan bakterier bidra til å krympe deponiene våre?

Flere gode lenker

• Tre-drevet Isuzu Trooper
• Honda Civic GX Natural Gas Vehicle
• Coskata, Inc.

kilder

• Beam, Chip. Syngas Isuzu Trooper eier. Telefonintervju. Gjennomført i juni 2008.
• Bolsen, Wes. Chief Marketing Director for Coskata, Inc. Telefonintervju. Gjennomført 23. februar 2011.
• Institutt for energi, National Energy Technology Laboratory (NETL). "Gassifisering." (23. februar 2011) http://www.netl.doe.gov/technologies/coalpower/gasification/gasifipedia/TOC.html
• LaMonica, Martin. "Søppel-til-etanolfirmaer graver seg." CNET News. 14. mai 2008. (16. februar 2011) http://news.cnet.com/8301-11128_3-9939613-54.html
• Sandru, Mihai. "Torontos nye søppelbil som kjører på avfallsledd biogass." Den grønne optimistiske. 11. november 2010. (16. februar 2011) http://www.greenoptimistic.com/2010/11/11/toronto-biogas-garbage-truck/