2007年3月15日
普渡大学化学工程师提出了一种新的环保工艺，可以从农业和森林废弃物中潜在的植物物质或生物质中生产液体燃料，为“整个美国运输部门”提供所需的所有燃料。
这种新方法改变了传统的从生物质中生产液体燃料的方法，通过从“无碳”能源(如太阳能或核能)中加入氢气，这一步骤被称为气化。普渡大学温斯洛普·斯通化学工程特约教授Rakesh Agrawal表示，在这一过程中加入氢气可以抑制二氧化碳的形成，并提高该过程的效率，使得用同样数量的生物质生产三倍数量的生物燃料成为可能。
研究人员称他们的方法为“氢碳混合过程”或H2CAR。
阿格拉瓦尔说:“需要进一步的研究才能使这一设想大规模实现。”“我们可以使用H2CAR来提供可持续的燃料供应，以满足整个美国交通部门——所有汽车、卡车、火车和飞机的需求。”
本周《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)在线发表的一篇研究论文详细介绍了这一过程，它将使“氢碳经济”的曙光成为可能。欧洲杯线上买球该论文由Agrawal、化学工程博士生Navneet R. Singh、化学工程教授Fabio H. Ribeiro和W. Nicholas Delgass撰写。
将生物质或煤炭转化为液体燃料的传统方法，首先需要通过化学过程将原料分解，使其“气化”成二氧化碳、一氧化碳和氢气。然后这些成分通过其他过程转化为液体燃料。
在H2CAR的概念中，氢将通过分解水分子获得，可能使用一种众所周知的叫做电解的方法。然后在气化过程中加入氢气，通过抑制二氧化碳的形成和将所有碳原子转化为燃料，使气化过程更加高效。
阿格拉瓦尔说，当使用传统方法将生物质或煤炭转化为液体燃料时，原始材料中60%到70%的碳原子会在这个过程中以二氧化碳(一种温室气体)的形式损失，而使用H2CAR不会损失碳原子。欧洲杯足球竞彩
他说:“产生这种浪费的原因是，你正在使用生物质能中的能量来驱动整个过程。”“我的意思是，把生物质主要当作碳原子的供应者，而不是能源来源。”
电解所需的电力将由无碳能源提供，如太阳能、风能或核能。而且，与传统的从植物和煤炭中生产液体燃料的方法不同，H2CAR不会向大气中排放二氧化碳。
Agrawal说:“我们的目标是在转化过程中补充从无碳能源中获得的氢，从而完成原料中的每个碳原子向液体燃料的完全转化。”
其他研究人员估计，美国每年有大约14亿吨可持续的生物质供应，可以专门用于生产液体燃料。用传统的方法，这一数量的生物质将提供全国每年交通所需燃料的30%。但阿格拉瓦尔说，使用新的H2CAR方法，同样数量的生物质可以提供足够的燃料来满足所有的交通需求。
他说:“这是可能的，不需要额外使用任何土地。”
一项联邦研究表明，每年从作物废料、动物粪便、谷物和其他农作物等农业来源中可能获得10亿吨生物质。剩余的生物质可以来自各种来源，包括来自森林的燃料木材、木材加工厂和造纸厂的废料以及建筑和拆除的碎片。
与使用传统方法从煤中生产液体燃料相比，这种方法还具有潜在的优势，因为传统方法会排放二氧化碳。因为H2CAR不会排放额外的二氧化碳，这个过程将消除提议的二氧化碳“隔离”的需要。
碳隔离包括将排放的二氧化碳泵入咸水含水层和曾经储藏石油、天然气和煤炭的地下空穴。但这一过程存在几个潜在的缺陷。
“很明显，在长达一个世纪的煤炭液体燃料生产过程中，大量的二氧化碳将被隔离，”阿格拉沃尔说。“这将对二氧化碳捕获、储存和监测系统提出极端的要求。”
与全电动或氢动力汽车相比，新工艺也更加实用，部分原因是电池和储氢罐的存储容量有限。
阿格拉瓦尔说:“现有的基础设施在运输和储存燃料方面提供了极大的便利，这极大地阻碍了只使用电池或氢的技术的引进。”“我们的一个主要优势是，它将使我们能够使用现有的基础设施和内燃机技术。这对混合动力汽车和插电式混合动力汽车非常有吸引力。”
用传统的方法生产生物燃料，要为整个国家的交通运输需求种植足够的生物质，需要的土地面积相当于美国的25%到55%，而H2CAR过程的土地面积约为6%到10%。
阿格拉瓦尔说:“H2CAR所需的土地面积大幅减少，为可预见的未来可持续生产碳氢燃料提供了机会。”
需要更少土地的一个主要原因是，利用太阳能驱动电解分解水分子产生氢气的整体效率更高。通常，由生物质制成的液体燃料中的氢来自植物本身。但他说，与使用太阳能电解方法生产同样能量含量的等量氢气相比，种植农作物通常需要10倍以上的太阳能。
阿格拉瓦尔说:“因此，通过太阳能电解从水中提取氢气可以减少对生物质的需求。”“种植作物的平均能源效率通常不到1%，而光伏电池将水分解为氢和氧的能源效率约为8- 10%。我获得氢气的效率比我获得生物质的效率更高，这意味着我需要更少的土地。”
如果只使用煤炭为美国的运输部门生产液体燃料，那么美国所有的煤炭储量将在大约90年内耗尽，而H2CAR可以使已知的煤炭储量维持140年。
研究人员在论文中提出了使新方法可行所需的化学处理步骤。但是，要使这一概念在经济上与汽油和柴油燃料竞争，需要在两个领域进行研究:找到从无碳来源生产廉价氢的方法，以及开发这一过程所需的新型气化炉。
“话虽如此，这是创建一个可持续系统的第一个概念，我们所有的运输燃料都来自生物质，”Agrawal说。
http://www.purdue.edu
3月2日