จอร์จฮูเบอร์โพสท่ากับขวดน้ํามันเบนซินสีเขียว (เครดิตภาพ: เบน บาร์นฮาร์ท)
บทความเบื้องหลังนี้จัดทําขึ้นเพื่อ LiveScience ร่วมกับมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ
กระดูกสันหลังของโครงสร้างพื้นฐานด้านพลังงานของเว็บสล็อตแตกง่ายเราคือเชื้อเพลิงที่ใช้คาร์บอนเป็นฐาน ในรูปแบบของน้ํามันถ่านหินและก๊าซธรรมชาติคาร์บอนวิ่งรถยนต์ของเราร้อนบ้านของเราและปรุงอาหารของเรา เราสามารถลดแรงกระแทกจากการเปลี่ยนจากเชื้อเพลิงฟอสซิลไปสู่แหล่งที่ยั่งยืนได้โดยใช้โครงสร้างพื้นฐานที่ใช้คาร์บอนมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
พืชเป็นแหล่งเดียวของคาร์บอนที่ยั่งยืนซึ่งไม่มีวิธีอื่นใดที่จะดักจับคาร์บอนจากอากาศเพื่อทําเชื้อเพลิง
คาร์บอน นั่นคือความงามของเชื้อเพลิงชีวภาพจากพืชและทําไมพวกเขาจึงต้องมีบทบาทในอนาคตพลังงานที่ยั่งยืนของเราหากคุณต้องการฆ่าเวลาบนคอมพิวเตอร์ของคุณเกมกลยุทธ์นี้เป็นสิ่งที่ต้องมี ไม่มีการติดตั้งทุกชีวิตมีพื้นฐานมาจากคาร์บอน ในการแปลงคาร์บอนจากพืชเป็นเชื้อเพลิงที่เราสามารถใช้ในรถยนต์ของเราเราต้องเข้าใจองค์ประกอบของพืชก่อน
พืชเป็นพลังงานก่อนอื่นให้คิดว่าร่างกายของคุณเก็บพลังงานเป็นไขมันอย่างไร แต่ประกอบด้วยโครงสร้างที่ประกอบด้วยโมเลกุลชนิดอื่นที่เรียกว่าโปรตีน พืชมีการแบ่งขั้วที่คล้ายกัน พืชเก็บพลังงานเป็นแป้ง น้ําตาล และไขมัน แต่ประกอบด้วยโครงสร้างลิกนินและเซลลูโลส (หรือ ‘ลิกโนเซลลูโลส’) ยกตัวอย่างข้าวโพด: จากเมล็ดแป้งและน้ําตาลที่สามารถหมักเพื่อทําเอทานอลได้ น้ํามันข้าวโพดสามารถใช้ทําไบโอดีเซลได้
แม้ว่าเทคโนโลยีเหล่านั้นจะสมควรได้รับการศึกษาในสิทธิของตนเอง แต่เราต้องไม่เพิกเฉยต่อ cobs แกลบ และก้านที่เหลือ ซึ่งเป็นวัสดุโครงสร้างที่ทําจากลิกนินและเซลลูโลส ไม้และหญ้าทําจากวัสดุโครงสร้างเดียวกัน
วัสดุโครงสร้างของพืชเป็นรูปแบบที่ถูกที่สุดและอุดมสมบูรณ์ที่สุดของชีวมวลที่มีอยู่ – บวกกับมนุษย์ไม่สามารถกินได้ (วัวและบีเว่อร์สามารถทําได้เพียงเพราะความกล้าของพวกเขามีแบคทีเรียพิเศษ) เชื้อเพลิงที่ทําจากวัสดุที่กินไม่ได้มีประโยชน์ที่จะไม่รบกวนการผลิตอาหารโดยตรง
น้ํามันเบนซินสีเขียว
ขวดที่มีขี้เลื่อยตัวเร่งปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาไหม้เกรียมและน้ํามันเบนซินที่ทําจากขี้เลื่อย (เครดิตภาพ: โรเบิร์ต คูลแมน, ยูมาส แอมเฮิสต์)การวิจัยที่ดําเนินการที่มหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ Amherst นําโดย George Huber มุ่งเน้นไปที่การแปลงขี้เลื่อยและสวิตช์กราสเป็น “น้ํามันเบนซินสีเขียว” ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงที่เราสามารถใช้ภายในโครงสร้างพื้นฐานปัจจุบันของเรา ในอีกไม่กี่ปีคุณอาจเริ่มเห็นมันผสมผสานกับสิ่งที่คุณซื้อที่ปั๊ม
”เว้นแต่จะมีสัญญาณที่บอกคุณเช่นนั้น คุณจะไม่รู้ด้วยซ้ําว่าแก๊สของคุณคือ ‘สีเขียว'” Huber กล่าว “มันมีคาร์บอนฟุตพริ้นท์เป็นศูนย์ CO2 [คาร์บอนไดออกไซด์] จากรถของคุณจะถูกนํากลับมาใช้ใหม่จากโรงงานเมื่อมันเติบโตอีกครั้ง”น้ํามันเบนซินสีเขียวทําด้วยเทคนิคที่เรียกว่าไพโรไลซิสเร็วตัวเร่งปฏิกิริยาในเตียงฟลูอิไดซ์ มาแบ่งกระบวนการนี้ด้วยข้อกําหนดและเทคนิคที่ใช้:
’ตัวเร่งปฏิกิริยา’โครงสร้างของตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์ จัตุรมุขแต่ละอันแสดงถึง SiO2 หรือ HAlO2 ช่องว่างในโครงสร้าง (เน้น) เรียกว่า “micropores” และมีขนาดใกล้เคียงกับโมเลกุลน้ํามันเบนซินโดยประมาณ (เครดิตภาพ: เอื้อเฟื้อภาพโดย : ได้รับความอนุเคราะห์จากศูนย์วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมวิจัยวัสดุมหาวิทยาลัยวิสคอนซินแมดิสัน- แมดิสัน, www.mrsec.wisc.edu/nano)
ตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นวัสดุที่ใช้เพื่อทําให้ปฏิกิริยาทางเคมีเฉพาะเกิดขึ้นเร็วกว่าปกติ ปฏิกิริยาที่เป็นปัญหา? เปลี่ยนลิกโนเซลลูโลสเป็นน้ํามันเบนซิน ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ทําเช่นนั้นเป็นวัสดุพิเศษที่เรียกว่า “ซีโอไลต์” ซึ่งเป็นวัสดุที่ทําจากอะตอมซิลิกอนอลูมิเนียมและออกซิเจนที่จัดเรียงในกรอบเรขาคณิตที่ซับซ้อนในรูปแบบคล้ายผลึก
ช่องว่างระหว่างโมเลกุลที่ยึดติดกันในกรอบเหล่านี้เรียกว่า micropores และยึดโมเลกุลคาร์บอนไว้บนพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาในการจัดเรียงที่ทําให้พวกเขาก่อตัวเป็นผลิตภัณฑ์โมเลกุลที่มีขนาดเท่ากัน เคล็ดลับคือการเลือกซีโอไลต์ที่มีขนาดรูขุมขนเท่ากับโมเลกุลของน้ํามันเบนซิน ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ห้องปฏิบัติการ Huber ใช้คือวัสดุราคาถูกที่ใช้ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีในปัจจุบัน
’ไพโรไลซิสอย่างรวดเร็ว’ไพโรไลซิสคือการสลายโมเลกุลขนาดใหญ่ที่อุณหภูมิสูง (เช่น เซลลูโลสหรือพลาสติก) เป็นควันโมเลกุลขนาดเล็ก ไพโรไลซิส “เร็ว” เพราะจําเป็นต้องให้ความร้อนอย่างรวดเร็วเพื่อเปลี่ยนคาร์บอนในโรงงานให้เป็นควันแทนถ่าน “ไพโรไลซิสช้า” คือวิธีการทําถ่านในแคมป์ไฟ เปลวไฟที่คุณเห็นคือควันจากไม้ไพโรไลซิสที่ทําปฏิกิริยากับออกซิเจน ความร้อนจากเปลวไฟทําให้ท่อนซุงไพโรไลซ์มากขึ้นและรักษาตัวเองไว้จนกว่าพื้นผิวของท่อนซุงจะถูกปกคลุมด้วยถ่านมากเกินไปเพื่อสร้างควันสล็อตแตกง่าย
