Biocombustível

Cana-de-açúcar pode ser usado como combustível ou alimentos.

Saab 99 em execução no gás de madeira. Geradores de gás no trailer.

Biocombustível pode ser amplamente definida como sólido, líquido, ou gás combustível derivado do recentemente morto material.This biológica distingue de combustíveis fósseis , que são derivados de material biológico morto há muito tempo . Biocombustível pode ser produzido a partir de qualquer teoricamente ( biológico ) fonte de carbono, embora o mais comum, de longe, é fotossintéticos plantas . Muitas plantas diferentes e materiais derivados de plantas são utilizados para a produção de biocombustíveis. Os biocombustíveis são usados globalmente, mais comumente para poder veículos e fogões de cozinha. Indústrias de biocombustíveis estão se expandindo na Europa, Ásia e nas Américas.

Os biocombustíveis oferecem a possibilidade de produzir energia sem um aumento líquido de carbono para a atmosfera porque as plantas usadas para produzir o combustível tem removido _CO2 da atmosfera, ao contrário dos combustíveis fósseis que retornam de carbono o qual foi armazenado sob a superfície durante milhões de anos para o ar. Biocombustível é, portanto, mais perto aumento neutro e menos provável de carbono concentrações atmosféricas de gases de efeito estufa (embora as dúvidas foram levantadas quanto a saber se esse benefício pode ser alcançado na prática, ver abaixo ). O uso de biocombustíveis reduz a dependência do petróleo e aumenta segurança energética.

Há duas estratégias comuns de produção de biocombustíveis. Um é para o cultivo ricos em açúcar ou ( cana-de-açúcar , beterraba , e sorgo doce) ou amido ( milho / milho ), e, em seguida, usar levedura de fermentação para a produção de álcool etílico ( etanol ). A segunda é para cultivar plantas que contêm quantidades elevadas de óleo vegetal, tal como óleo de palma, soja , algas , ou jatropha. Quando estes óleos são aquecidos, a sua viscosidade é reduzida, e que pode ser queimada directamente numa motor a gasóleo, ou óleos podem ser processados quimicamente para produzir combustíveis, tais como biodiesel . De madeira e seus derivados também podem ser convertidos em biocombustíveis, como o gás de madeira, metanol ou etanol combustível. É também possível fazer etanol celulósico a partir de partes de plantas não comestíveis, mas isto pode ser difícil de realizar economicamente.

Os biocombustíveis são discutidos como tendo um papel significativo em uma variedade de questões internacionais, incluindo: mitigação das emissões de carbono e níveis os preços do petróleo, o " alimentos vs combustível debate ", desmatamento e erosão do solo , o impacto sobre os recursos hídricos , a energia e equilíbrio e eficiência.

História e política

Os seres humanos têm utilizado combustíveis de biomassa sob a forma de biocombustíveis sólidos para aquecer e cozinhar desde a descoberta do fogo. Após a descoberta da eletricidade, tornou-se possível a utilização de biocombustíveis para gerar energia elétrica também. No entanto, a descoberta eo uso de combustíveis fósseis : carvão , gás e petróleo , reduziram drasticamente a quantidade de combustível de biomassa usado no mundo desenvolvido para o transporte, calor e energia. biocombustíveis-p2.html National Geographic, Sonhos Verdes, outubro 2007] No entanto, quando grande fornecimentos de petróleo bruto foram descobertos em Pensilvânia e Texas, petróleo combustíveis à base tornou-se barato, e logo foram amplamente utilizados. Carros e caminhões começaram a usar combustíveis derivados de óleo mineral / petróleo : gasolina / gasolina ou diesel.

No entanto, antes da Segunda Guerra Mundial , e durante o período da guerra alta demanda, os biocombustíveis foram valorizados como uma alternativa estratégica para o petróleo importado. Wartime Alemanha experimentou escassez de petróleo extremos, e muitas inovações de energia resultou. Isso inclui a alimentação de alguns de seus veículos usando uma mistura de gasolina com álcool fermentado a partir de batata, chamado Monopolin. Na Grã-Bretanha, álcool de cereais foi misturado com gasolina pela Distillers Company Limited sob o nome Discol, e comercializado através de Filial da Esso Cleveland.

Durante o período pós-guerra em tempo de paz, óleo barato do Médio Oriente contribuiu, em parte, ao interesse econômico e geopolítico diminuído em biocombustíveis. Então, em 1973 e 1979, o conflito geopolítico no Médio Oriente causado OPEP de cortar as exportações, e as nações não-OPEP experimentou uma grande diminuição no seu óleo fornecem. Este " crise energética "resultou em graves carências, e um aumento acentuado nos preços dos alto exigir produtos à base de petróleo, notadamente gasolina / gasolina. Há também foi o aumento do interesse dos governos e acadêmicos em questões energéticas e biocombustíveis. Ao longo da história, as flutuações da oferta e da procura , política energética, conflito militar, e os impactos ambientais, têm contribuído para um mercado altamente complexo e volátil de energia e combustível.

No ano de 2000 e além, um renovado interesse nos biocombustíveis tem sido visto. Os drivers para biocombustível pesquisa e desenvolvimento incluem o aumento dos preços do petróleo, preocupações sobre o potencial pico do petróleo, as emissões de gases com efeito de estufa (causando o aquecimento global e as alterações climáticas ), os interesses de desenvolvimento rural e instabilidade no Oriente Médio.

Biomassa

A biomassa é material derivado de que vivem recentemente organismos . Isto inclui plantas, animais e seus subprodutos. Por exemplo, esterco, resíduos de jardim e resíduos de culturas são todas as fontes de biomassa. É uma energia renovável fonte com base no ciclo do carbono, ao contrário de outros recursos naturais, como petróleo , carvão e combustíveis nucleares.

Resíduos de origem animal é um poluente persistente e inevitável produzida principalmente pelos animais alojados em fazendas de porte industrial. Pesquisadores da Universidade de Washington descobriram uma maneira de transformar o esterco em biomassa. Em abril de 2008, com a ajuda da tecnologia de imagem eles notaram que mistura vigorosa ajuda microorganismos transformar resíduos agrícolas em energia alternativa, proporcionando aos agricultores uma maneira simples de tratar os seus resíduos e convertê-la em energia.

Há também agrícolas produtos especificamente cultivadas para a produção de biocombustíveis incluem o milho , switchgrass, e soja , principalmente nos Estados Unidos; colza, trigo e beterraba açucareira , principalmente na Europa; cana-de-açúcar no Brasil; óleo de palma e miscanthus no Sudeste da Ásia; sorgo e mandioca na China; e jatropha na Índia. Hemp também tem sido comprovada para trabalhar como biocombustível. Saídas biodegradáveis provenientes da indústria, agricultura, silvicultura e as famílias podem ser usados para a produção de biocombustíveis, quer utilizando digestão anaeróbia para a produção biogás, ou usando biocombustíveis de segunda geração; exemplos incluem palha, madeira, estrume, cascas de arroz, esgoto e resíduos de alimentos. O uso de combustíveis de biomassa pode, portanto, contribuir para a gestão dos resíduos, bem como a segurança dos combustíveis e ajudar a prevenir a mudança climática, embora por si só não são uma solução abrangente para estes problemas.

Bio energia a partir de resíduos

Resíduos de óleo vegetal que foi filtrada.

Usando resíduos de biomassa para produzir energia pode reduzir o uso de combustíveis fósseis, reduzir as emissões de gases de efeito estufa e reduzir a poluição e os problemas de gestão de resíduos. A recente publicação pela União Europeia, realçou o potencial para bioenergia derivada de resíduos de contribuir para a redução do aquecimento global. O relatório concluiu que 19 milhões de toneladas equivalentes de petróleo está disponível a partir de biomassa até 2020, 46% a partir de bio-resíduos: resíduos sólidos urbanos (RSU), resíduos agrícolas, resíduos agrícolas e outros fluxos de resíduos biodegradáveis.

Aterros geram gases como os resíduos enterrados neles sofre a digestão anaeróbia. Esses gases são conhecidos coletivamente como gás de aterro (LFG). Isso pode ser queimado e é considerado uma fonte de energia renovável, embora a eliminação de aterros são muitas vezes não sustentável. Gás de aterro sanitário pode ser queimado, quer directamente para o calor ou para gerar eletricidade para consumo público. Os gases de aterro contém aproximadamente 50% de metano, o mesmo gás que se encontra no gás natural .

A biomassa pode vir de material vegetal de resíduos. Se o gás de aterro não é colhida, ele escapa para a atmosfera: isso não é desejável porque o metano é um gás de efeito estufa, com mais potencial de aquecimento global do que o dióxido de carbono. Ao longo de um intervalo de tempo de 100 anos, o metano tem um potencial de aquecimento global de 23 em relação ao CO _2. Portanto, durante este tempo, uma tonelada de metano produz o efeito mesmo gás de efeito estufa (GEE), como 23 toneladas de CO _2. Quando metano queima a fórmula representa um grupo CH ₄ + 2O ₂ = CO ₂ + 2H ₂ O Portanto, por colheita e queima de gás do aterro sanitário, o seu potencial de aquecimento global é reduzida num factor de 23, em adição ao fornecimento de energia para calor e energia.

Frank Keppler e Thomas Rockmann descobriu que as plantas vivas também produzem metano _CH4. A quantidade de metano produzida por plantas vivas é de 10 a 100 vezes maior do que a produzida por plantas mortas (num ambiente aeróbio) mas não aumentar o aquecimento global, devido ao ciclo do carbono.

A digestão anaeróbia pode ser usado como uma estratégia de gestão de resíduos distintas para reduzir a quantidade de resíduos enviados para aterro e gerar metano, ou biogás. Qualquer forma de biomassa pode ser utilizado em digestão anaeróbia e vai quebrar a produzir metano , que pode ser colhido e queimado para gerar calor, o poder ou a força de certos veículos automotores.

A usina aterro 3 MW daria poder 1.900 casas. Seria eliminar 6.000 toneladas por ano de metano de entrar no ambiente. Ele eliminaria 18 mil toneladas por ano de CO ₂ de substituição de combustíveis fósseis. Este é o mesmo que retirar 25 mil carros das estradas, ou plantar 36 mil hectares (146 km ²⁾ de floresta, ou não usando 305.000 barris (48.500 m ³⁾ de petróleo por ano.

Os combustíveis líquidos para transporte

Em alguns países o biodiesel é menos caro do que o diesel convencional.

A maioria dos combustíveis de transporte são líquidos, porque os veículos geralmente exigem alta densidade de energia, como ocorre em líquidos e sólidos . Veículos geralmente precisam de alta densidade de potência como pode ser fornecida mais barata por um motor de combustão interna. Estes motores requerem combustíveis de queima limpa, de modo a manter o motor limpo e minimizar poluição do ar. Os combustíveis que são mais fáceis de queimar limpa são tipicamente líquidos e gases . Assim, líquidos e gases (que podem ser armazenados na forma líquida) satisfazer as exigências de ser tanto queima portátil e limpo. Também, os líquidos e gases pode ser bombeado , o que significa um manuseamento é facilmente mecanizada, e, portanto, menos trabalhoso.

Tipos de biocombustíveis

Biocombustíveis de primeira geração

"Os biocombustíveis de primeira geração" se referem a biocombustíveis produzidos a partir de açúcar , amido, óleo vegetal, ou gorduras animais que utilizam a tecnologia convencional. As matérias-primas básicas para a produção de biocombustíveis de primeira geração são, muitas vezes sementes ou grãos, tais como trigo, que produz amido que é fermentado em etanol, ou de sementes de girassol, que são prensados para produzir óleo vegetal que pode ser usado em biodiesel. Essas matérias-primas também poderia entrar no animal ou cadeia alimentar humana, e como a população mundial tem aumentado a sua utilização na produção de biocombustíveis tem sido criticada por desvio de alimentos longe da cadeia alimentar humana, levando à escassez de alimentos e aumentos de preços.

Os biocombustíveis mais comuns de primeira geração estão listados abaixo.

Óleo vegetal

O óleo vegetal pode ser utilizado para comida ou de combustível; a qualidade do óleo pode ser menor para utilização como combustíveis. O óleo vegetal pode ser utilizado em muitos motores diesel mais velhos (com equipado sistemas de injeção indireta), mas apenas em climas quentes. Na maioria dos casos, o óleo vegetal é utilizado no fabrico de biodiesel, que é compatível com a maioria dos motores diesel, quando misturado com combustível para motores diesel convencional. MAN B & W Diesel, Wartsila e Deutz AG oferecer motores que são compatíveis com o óleo vegetal reto. Óleo vegetal usado é cada vez mais a ser processado em biodiesel, e numa escala menor, feita de água e de partículas e utilizado como um combustível.

Biodiesel

O biodiesel é o biocombustível mais comum na Europa. É produzido a partir de óleos ou gorduras utilizam transesterificação e é um líquido semelhante em composição a diesel mineral. O seu nome químico é ácido gordo de metil (ou etil) éster ( FAME). Os óleos são misturados com hidróxido de sódio e metanol (ou etanol) e a reacção química produz biodiesel (FAME) e glicerol. Uma parte glicerol é produzido para cada 10 partes de biodiesel. As matérias-primas para o biodiesel incluem gorduras animais, óleos vegetais, de soja , colza, jatropha, mahua, mostarda , linho, girassol , óleo de palma , cânhamo, pennycress campo, e algas.

O biodiesel pode ser utilizado em qualquer motor diesel quando misturado com diesel mineral. Em alguns países fabricantes de cobrir seus motores a diesel sob garantia para 100% o uso de biodiesel, embora Volkswagen da Alemanha, por exemplo, pede motoristas a fazer um teste de telefone com o VW departamento de serviços ambientais antes de mudar para 100% de biodiesel (ver utilização de biodiesel ). Muitas pessoas têm executar os seus veículos com biodiesel sem problemas, embora possa tornar-se espessa / viscoso a temperaturas mais baixas, dependendo da matéria-prima utilizada, e veículos podem exigir aquecedores de linha de combustível. No entanto, a maioria dos fabricantes de veículos limitar as suas recomendações até 15% de biodiesel misturado ao diesel mineral. Muitos motores diesel mais recentes são feitos de modo que eles podem ser executados com 100% de biodiesel sem alterar o próprio motor, embora este possa ser dependente do desenho da grade de combustível. Desde biodiesels queimar mais limpo que o diesel mineral regular, filtros podem precisar de ser substituído com mais freqüência, especialmente porque o biocombustível dissolve os depósitos antigos no tanque de combustível e tubos. Em muitos países europeus, a mistura de biodiesel de 5% é amplamente utilizado e está disponível em milhares de postos de gasolina.

Nos EUA, mais de 80% de caminhões e ônibus da cidade comercial movidos a óleo diesel. Portanto, "o mercado nascente para US biodiesel está crescendo a uma taxa-de escalonamento 25 milhões de galões por ano em 2004-78000000 de galões até o início de 2005. Até o final de 2006 a produção de biodiesel foi estimado um aumento de quatro vezes a mais de 1 bilhão galões ", especialista em energia Will Thurmond escreveu em um artigo para o 2007 edição de julho-agosto de A revista futurista.

Bioalcohols

As informações sobre uma bomba na Califórnia.

Biologicamente produzidos álcoois , mais comumente de etanol , e menos comummente propanol e butanol, são produzidas pela acção de e microorganismos enzimas por meio da fermentação de açúcares ou de amidos (mais fácil), ou de celulose (o qual é mais difícil). O biobutanol (também chamada biogasolina) muitas vezes é reivindicado para fornecer uma substituição directa para gasolina, porque ele pode ser usado directamente num motor a gasolina (de um modo semelhante ao biodiesel em motores diesel).

O butanol é formado por ABE fermentação (acetona, butanol, etanol) e modificações experimentais do processo mostram ganhos de energia líquidos potencialmente elevados com butanol como o único produto líquido. Butanol irá produzir mais energia e supostamente pode ser queimado "em linha reta" em motores a gasolina existente (sem modificação no motor ou carro), e é menos corrosivo e menos solúvel em água do que o etanol, e poderia ser distribuído via infra-estruturas existentes. DuPont e BP estão trabalhando em conjunto para ajudar a desenvolver Butanol.

Etanol combustível é o biocombustível mais comum em todo o mundo, particularmente no Brasil. Combustíveis que contêm álcool são produzidos por fermentação de açúcares derivados de trigo , milho , beterraba sacarina , cana-de-açúcar , melaço e qualquer açúcar ou amido que as bebidas alcoólicas podem ser feitas a partir de (como batata e frutas de resíduos, etc). Os etanol métodos de produção utilizados são digestão enzimática (para libertar a partir de amidos açúcares armazenados, fermentação dos açúcares, destilação e secagem. O processo de destilação requer entrada significativa de energia para o calor (muitas vezes insustentável gás natural combustível fóssil , mas biomassa celulósica como bagaço, o resíduo deixado após cana-de-açúcar é pressionado para extrair seu suco, também pode ser usado de forma mais sustentável).

O etanol pode ser utilizado em motores a gasolina como um substituto para gasolina; ele pode ser misturado com a gasolina com qualquer percentagem. A maioria dos motores a gasolina automóvel existentes pode ser executado em misturas de até 15% de bioetanol com petróleo / gasolina. A gasolina com etanol adicionado tem maior octanas, o que significa que o seu motor normalmente pode queimar mais quente e mais eficiente. Em locais de grande altitude (ar fino), alguns estados mandato uma mistura de gasolina e etanol como um inverno oxidante para reduzir as emissões de poluentes atmosféricos.

Álcool combustível tem menos BTU conteúdo de energia, o que significa que é preciso mais combustível (em volume e massa) para percorrer a mesma distância. Combustíveis prémio mais caros conter menos, ou não, etanol. Nos motores de alta compressão, menos etanol, mais lento de queima de combustível de prêmio é necessária para evitar prejudicial pré-ignição (bater). Gasolina de aviação muito caro (Gasolina de Aviação) é feita a partir de 100 octano 100% de petróleo. O alto preço do etanol de zero Avgas não inclui impostos de uso rodoviário e Estado federal.

O etanol é muito corrosivo para os sistemas de combustível, mangueiras-e-juntas de borracha, alumínio e câmaras de combustão. Por isso, é ilegal o uso de combustíveis que contêm álcool na aeronave (embora pelo menos um modelo de aeronave a etanol tem sido desenvolvido, o Embraer EMB 202 Ipanema). O etanol é incompatível com tanques de combustível marinho de fibra de vidro (que os torna vazamento). Para maiores percentuais misturas de etanol e 100% veículos a álcool, modificações no motor são obrigatórios.

Corrosivo etanol não pode ser transportado em dutos de petróleo, por isso mais caro over-the-road caminhões-tanque de aço inoxidável aumentar o custo eo consumo de energia necessária para fornecer etanol para o cliente na bomba.

No álcool a partir do milho modelo de produção de corrente nos Estados Unidos, considerando-se o total de energia consumida pela equipamentos agrícolas, cultivo, plantio, fertilizantes , pesticidas, herbicidas, e fungicidas feitos a partir do petróleo, irrigação sistemas, a colheita, o transporte de matéria-prima para as unidades de transformação, fermentação, destilação , secagem, transporte de combustível e bombas de terminais de varejo, e mais baixo conteúdo energético do combustível etanol, o valor acrescentado líquido teor energético e entregues aos consumidores é muito pequeno. E, o benefício líquido (considerando todas as coisas) faz pouco para reduzir a in- Combustíveis de petróleo e combustíveis fósseis importados sustentável requerida para produzir o etanol.

Muitos fabricantes de automóveis estão produzindo agora veículos flex (FFV da), que pode ser executado com segurança em qualquer combinação de etanol e gasolina, até 100% de bioetanol. Eles dinamicamente sentir teor de oxigénio de escape, e ajustar os sistemas do motor de computador, de ignição e injeção de combustível em conformidade. Isso adiciona custo inicial e de manutenção de veículos aumentou em curso. Quedas de eficiência e emissões de poluentes aumentam quando a manutenção do sistema FFV é necessário (independentemente da -para-100 mistura de etanol% 0% sendo usado), mas não realizado (como acontece com todos os veículos). FFV motores de combustão interna estão se tornando cada vez mais complexo, como são múltipla FFV-sistema de propulsão veículos híbridos, que custam impactos, manutenção, confiabilidade e tempo de vida útil longevidade.

Álcool mistura com éter de petróleo e com água, assim etanol combustíveis são muitas vezes diluído após o processo de secagem por absorção de humidade da atmosfera ambiente. Água nos combustíveis álcool-mix reduz a eficiência, torna os motores mais difícil de começar, faz com que a operação intermitente (pulverização), e oxida o alumínio ( carburadores) e os componentes de aço ( ferrugem).

Mesmo etanol anidro tem aproximadamente um terço menor conteúdo de energia por unidade de volume em relação à gasolina, de modo tanques de combustível maiores / mais pesados são obrigados a percorrer a mesma distância, ou mais paradas de combustível são necessários. Com grande un atual sustentável, não- subsídios escaláveis, álcool combustível ainda custa muito mais por unidade de distância percorrida do que os preços elevados da gasolina atuais nos Estados Unidos.

O metanol é atualmente produzido a partir de gás natural , um não- renovável de combustível fóssil . Ele também pode ser produzido a partir de biomassa como biometanol. O economia metanol é uma alternativa interessante para o economia de hidrogénio, em relação ao átomo de hidrogénio de hoje produzido a partir do gás natural , mas não produção de hidrogênio diretamente da água e state-of-the-art limpo processos de energia solar térmica.

BioGas

As condutas de biogás

O biogás é produzido pelo processo de a digestão anaeróbia de material orgânico por anaeróbios. Pode ser produzido quer a partir de materiais residuais biodegradáveis ou pelo uso de culturas energéticas introduzido digestores anaeróbicos para complementar os rendimentos de gás. O subproduto sólido, digestores, pode ser utilizado como combustível ou um fertilizante. No Reino Unido, o National Coal Board experiências com microorganismos que digeridos carvão in situ convertê-lo diretamente para gases como o metano.

O biogás contém metano e pode ser recuperado a partir de digestores anaeróbios e industriais sistemas de tratamento biológico mecânicas. Gás de aterro sanitário é uma forma menos limpa do biogás que é produzido em aterros sanitários através ocorrendo naturalmente digestão anaeróbia. Se de se escapar para a atmosfera, é um potente gás de estufa .

Óleos e gases pode ser produzido a partir de diversos resíduos biológicos:

• Despolimerização térmica de resíduos pode extrair metano e outros óleos semelhante ao petróleo.
• GreenFuel Technologies Corporation desenvolveu um sistema patenteado biorreator que usa algas fotossintéticas não tóxico para tomar em chaminés gases de combustão e produção de biocombustíveis, como o biodiesel, biogás e um combustível seco comparável ao carvão.

Biocombustíveis sólidas

Exemplos incluem a madeira, aparas de relva, lixo doméstico, carvão vegetal, e seca estrume.

Syngas

Gás de síntese é produzido pelos processos combinados de pirólise, combustão e gaseificação. Biocombustível é convertido em monóxido de carbono e energia por pirólise. A oferta limitada de oxigênio é introduzido para manter a combustão. Gaseificação converte mais material orgânico em hidrogénio e monóxido de carbono adicional.

A mistura de gás resultante, gás de síntese, é por si só um combustível. Usando o gás de síntese é mais eficiente do que a combustão directa do combustível biológico original; mais da energia contida no combustível é extraído.

Gás de síntese pode ser queimada directamente nos motores de combustão interna. O gerador de gás de madeira é movida a um reactor de gaseificação de madeira montado num motor de combustão interna. Gás de síntese pode ser utilizada para produzir metanol e de hidrogénio , ou convertido através do Processo de Fischer-Tropsch para a produção de um material sintético de petróleo substituto. Gaseificação baseia normalmente em temperaturas> 700 ° C. Baixa temperatura de gaseificação é desejável quando co-produzir biochar.

Biocombustíveis de segunda geração

Apoiantes dos biocombustíveis alegam que uma solução mais viável é a de aumentar o apoio político e industrial para, ea rapidez da, implementação de biocombustíveis de segunda geração a partir de culturas não alimentares, incluindo biocombustíveis celulósicos. Processos de produção de biocombustíveis de segunda geração podem usar uma variedade de culturas não alimentares. Estes incluem biomassa de resíduos, os talos de trigo, milho, madeira e culturas ou a biomassa especial em termos energéticos (por exemplo, Miscanthus). Segunda geração (2G) o uso de biocombustíveis biomassa a tecnologia líquido, incluindo biocombustíveis de celulose a partir de culturas não alimentares. Muitos biocombustíveis de segunda geração estão em desenvolvimento, tais como biohidrogênio, biometanol, DMF, Bio-DME, Fischer-Tropsch diesel, diesel biohidrogênio, álcoois mistos e diesel madeira.

Usos produção de etanol celulósico culturas alimentares não ou resíduos de produtos não comestíveis e não desviar a comida longe do animal ou cadeia alimentar humana. Lignocelulose é o material estrutural "amadeirado" das plantas. Esta matéria-prima é abundante e diversificada, e em alguns casos (como cascas de citrinos ou serradura) é um problema significativo de eliminação.

A produção de etanol a partir de A celulose é um problema técnico difícil de resolver. Natural, Gado ruminante (como gado ) comem grama e, em seguida, usar os processos digestivos enzimáticos lentos para quebrá-lo em glicose (açúcar). Em laboratórios de etanol celulósico, vário processos experimentais estão sendo desenvolvidas para fazer a mesma coisa, e, em seguida, os açúcares liberados podem ser fermentados para produzir combustível etanol.

Os cientistas também trabalhar no experimental ADN recombinante organismos de engenharia genética que pode aumentar o potencial de biocombustíveis.

Biocombustíveis de terceira geração

Combustível de algas, também chamado oilgae ou terceira geração de biocombustíveis, é um biocombustível a partir de algas . As algas são low-input / high-yield (30 vezes mais energia por hectare do que a terra) matérias-primas para a produção de biocombustíveis e combustível de algas são biodegradáveis:

• Com os preços mais elevados dos combustíveis fósseis ( petróleo ), há muito interesse em algaculture (algas agricultura).

• Uma vantagem de muitos biocombustíveis sobre a maioria dos outros tipos de combustível é que eles são biodegradável, e assim relativamente inofensivos ao meio ambiente se derramada.

• O Estados Unidos Departamento de Energia estima que, se o combustível de algas substituído todo o combustível de petróleo nos Estados Unidos, seria necessário 15.000 milhas quadradas (38.849 quilômetros quadrados), que é aproximadamente o tamanho de Maryland.

Segunda e terceira geração de biocombustíveis também são chamados de biocombustíveis avançados.

Por outro lado, uma quarta geração aparecem é baseado na conversão de vegoil e biodiesel em gasolina.

Biocombustíveis de quarta geração

A empresa de Craig Venter Synthetic Genomics é engenharia genética de microorganismos para produzir combustível directamente a partir de dióxido de carbono a uma escala industrial.

Biocombustíveis por país

Reconhecendo a importância da implementação de bioenergia, existem organizações internacionais como a IEA Bioenergia, criada em 1978 pelo OCDE Agência Internacional de Energia (AIE), com o objectivo de melhorar a cooperação ea troca de informações entre os países que têm programas nacionais de bioenergia pesquisa, desenvolvimento e implantação. A ONU Fórum Internacional de Biocombustíveis é formado por Brasil , China , Índia , África do Sul , o Estados Unidos eo Comissão Europeia. Os líderes mundiais no desenvolvimento e utilização de biocombustíveis são Brasil, Estados Unidos, França, Suécia e Alemanha.

Israel

IC Green Energy, uma subsidiária da Israel Corp., tem como objectivo, até 2012, para processar 4-5% do mercado de biocombustíveis global (~ 4 milhões de toneladas). Ele está focada exclusivamente em matéria-prima não-comestíveis, como Jatropha, Castor, biomassa celulósica e algas. Em junho de 2008, com sede em Tel Aviv Seambiotic e com sede em Seattle Inventure Chemical anunciou uma joint venture para usar CO2 emissões de algas alimentadas para produzir etanol e biodiesel a uma usina de biocombustível em Israel.

China

Na China , o governo está fazendo E10 mistura obrigatória em cinco províncias que respondem por 16% dos automóveis de passageiros da nação. No Sudeste Asiático, Tailândia determinou uma mistura de 10% de etanol na gasolina de partida ambicioso em 2007. Por razões semelhantes, a indústria de óleo de palma planeja fornecer uma parcela crescente das exigências nacionais de combustível diesel em Malásia e Indonésia . No Canadá , o governo pretende por 45% do consumo de gasolina do país para conter 10% de etanol até 2010.

Índia

Na Índia, um programa de bioetanol exige E5 combina na maior parte do país visando a elevar este requisito a E10 e depois E20.

Europa

A União Europeia , na sua Directiva Biocombustíveis (atualizado 2006) definiu a meta que para 2010 que cada Estado membro deve atingir, pelo menos, 5,75% de uso de biocombustíveis de todo o combustível usado de tráfego. Em 2020 o valor deve ser de 10%. Em janeiro de 2008 estes objectivos estão a ser reconsiderada à luz de certas preocupações ambientais e sociais associados aos biocombustíveis, tais como o aumento dos preços de alimentos e desmatamento.

França

França é o segundo maior consumidor de biocombustíveis entre os Estados da União Europeia em 2006. De acordo com o Ministério da Indústria, o consumo da França aumentou 62,7%, atingindo 682 mil pés (isto é, 1,6% do consumo de combustível Francês). Biodiesel representa a maior parcela deste (78%, muito à frente de bioetanol com 22%). O líder inquestionável biodiesel na Europa é a empresa francesa Diester Industrie. Em bioetanol, o francês grupo agro-industrial Tereos está a aumentar as suas capacidades de produção. A própria Alemanha continua a ser o maior consumidor europeu dos biocombustíveis, com uma estimativa de consumo de 2,8 milhões de toneladas de biodiesel (o equivalente a 2.408.000 tep), 0,71 milhões de toneladas de óleo vegetal (628,492 pés) e 0,48 milhões de toneladas de bioetanol (307.200 pés).

Alemanha

A maior empresa alemã biodiesel é ADM Ölmühle Hamburg AG, que é uma subsidiária do grupo americano Archer Daniels Midland Company. Entre os outros grandes produtores alemães, MUW (Mitteldeutsche UmesterungsWerke GmbH & Co KG) e EOP Biodiesel AG. Um concorrente importante em termos de produção de bioetanol é a corporação açúcar alemão, Südzucker.

Espanha

O grupo espanhol Abengoa, através da sua subsidiária americana Abengoa Bioenergy, é o líder europeu na produção de bioetanol.

Suécia

O governo da Suécia tem, juntamente com BIL Suécia, a associação nacional para a indústria automóvel, que são os fabricantes de automóveis na Suécia começou o trabalho para acabar com a dependência do petróleo. Um quinto dos carros em Estocolmo pode ser executado em combustíveis alternativos, principalmente etanol combustível. Também Estocolmo irá introduzir uma frota de ônibus a etanol-elétrico híbrido sueco-feitas. Em 2005, óleo de phase-out na Suécia em 2020 foi anunciado.

Reino Unido

No Reino Unido o Transportes Obrigação de Combustível Renovável (RTFO) (anunciada 2005) é a exigência de que, até 2010, 5% de todo o combustível do veículo de estrada é renovável. Em 2008, um relatório crítico pelo Royal Society afirmou que o risco de biocombustíveis não entregar reduções significativas nas emissões de gases com efeito de estufa provenientes dos transportes e poderia mesmo ser prejudicial para o ambiente, a menos que o Governo coloca as políticas certas no lugar.

Brasil

Típica brasileira modelos "flex" de vários fabricantes de automóveis, que funcionam com qualquer mistura de e etanol gasolina.

No Brasil, o governo espera construir sobre o sucesso do programa etanol Proálcool através da expansão da produção de biodiesel que deve conter 2% de biodiesel até 2008, aumentando para 5% até 2013.

Colômbia

Colômbia determina o uso de 10% de etanol em toda a gasolina vendida em cidades com população superior a 500.000.NaVenezuela, a empresa estatal de petróleo está a apoiar a construção de 15 destilarias de cana-de-açúcar ao longo dos próximos cinco anos, como o governo introduz um E10 (10% de etanol) mandato mistura.

EUA

Em 2006, aUnited StatespresidenteGeorge W. Bushdisse em umdiscurso do Estado da União que os EUA estão "viciados em petróleo" e deve substituir 75% do petróleo importado em 2025 por fontes alternativas de energia, incluindo biocombustíveis.

Essencialmente tudo do combustível de etanol em os EUA é produzido a partir de milho . O milho é uma cultura muito intensiva de energia, o que requer uma unidade de energia de combustível fóssil para criar apenas 0,9-1,3 unidades de energia de etanol. Um membro sênior da Energia e Comércio Comité Casa congressista Fred Upton introduziu legislação para usar pelo menos combustível E10 até 2012 em todos os automóveis nos EUA.

A 2007-12-19 US Independência Energética e Segurança Act de 2007 exige americanos "produtores de combustíveis a utilizar pelo menos 36 bilhões de galões de biocombustíveis em 2022. Este é um aumento de quase cinco vezes em relação aos níveis atuais." Isso está causando uma mudança significativa dos recursos agrícolas da produção de alimentos para biocombustíveis. As exportações de alimentos americanos diminuíram (aumentando os preços dos grãos em todo o mundo), e as importações de alimentos dos EUA aumentaram significativamente.

A maioria dos biocombustíveis não estão atualmente rentável sem subsídios significativos. "Programa de etanol dos Estados Unidos é um produto de subsídios do governo. Existem mais de 200 tipos diferentes, assim como uma tarifa de 54 centavos de dólar por galão sobre o etanol importado. Isso preços do etanol brasileiro para fora de um mercado de outra forma competitiva. Brasil torna o etanol a partir da cana em vez de milho (milho), que tem um melhor EROEI. subsídios federais sozinho custa US $ 7 bilhões por ano (equivalente a cerca de 1,90 dólares por galão) ".

A General Motors está iniciando um projeto para produzir Combustível E85 a partir de etanol de celulose a um custo projetado de US $ 1 por galão. Esta é otimista no entanto, porque US $ 1 / galão equivale a US $ 10 / MMBTU que é comparável ao lascas de madeira em US $ 7 / MMBTU ou madeira cabo em US $ 6 a US $ 12 / MMBTU, e isso não leva em conta as perdas de conversão e de operação da planta e custos de capital que são significativos. As matérias-primas pode ser tão simples como talos de milho e pneus de veículos baseados em petróleo sucata, pneus usados, mas são uma matéria-prima cara com outros usos mais valiosas. GM tem mais de 4 milhões de carros de E85 na estrada agora, e até 2012 metade dos carros de produção para os EUA será capaz de funcionar com combustível E85, no entanto, até 2012, a oferta de etanol não vai mesmo estar perto de fornecer esta muito E85. Coskata Inc. está construindo duas novas plantas para o combustível etanol. Teoricamente, o processo é reivindicada a ser cinco vezes mais energia eficiente do que o etanol de milho com base, no entanto, ainda está em desenvolvimento e não tem sido comprovada para ser rentável em um mercado livre.

As emissões de gases com efeito de estufa são reduzidos em 86% para celulose em comparação com a redução de 29% de milho.

Os biocombustíveis nos países em desenvolvimento

Indústrias de biocombustíveis estão se tornando estabelecida em muitos países em desenvolvimento. Muitos países em desenvolvimento dispõem de amplos recursos de biomassa que estão se tornando mais valioso como a demanda por biomassa e de biocombustíveis aumenta. As abordagens para o desenvolvimento de biocombustíveis em diferentes partes do mundo varia. Países como a Índia ea China estão a desenvolver tanto o bioetanol eo biodiesel programas. A Índia está extensão das plantações de jatrofa, uma árvore produtora de petróleo que é usado na produção de biodiesel. O programa de etanol de açúcar indiano estabelece uma meta de 5% de bioetanol incorporação em combustível para transportes. A China é um grande produtor de bioetanol e tem como objetivo incorporar 15% de bioetanol em combustíveis para transportes até 2010. Os custos de programas de promoção de biocombustíveis podem ser muito elevados, no entanto.

Entre as populações rurais dos países em desenvolvimento, a biomassa fornece a maioria do combustível para aquecimento e para cozinhar. Madeira, esterco de animais e de resíduos de colheita são comumente queimado. Dados da Agência Internacional de Energia mostram que a energia da biomassa fornece cerca de 30% da oferta total de energia primária nos países em desenvolvimento; mais de 2 bilhões de pessoas dependem da biomassa como fonte de energia primária.

O uso de combustíveis de biomassa para cozinhar dentro de casa é uma fonte de problemas de saúde e poluição. 1,3 milhões de mortes foram atribuídas ao uso de combustíveis de biomassa com ventilação inadequada pela Agência Internacional de Energia nas suas World Energy Outlook 2006. soluções propostas incluem fogões e combustíveis alternativos melhorado. No entanto, combustíveis são facilmente danificadas, e combustíveis alternativos tendem a ser caros. Muito baixo custo, eficiente de combustível, design de baixo do fogão de biomassa poluição ter existido desde 1980 ou anterior. Problemas são a falta de educação, a distribuição, o excesso de corrupção e níveis muito baixos de ajuda externa. Pessoas em países em desenvolvimento são muitas vezes incapazes de pagar estas soluções sem assistência ou de financiamento, tais como microcrédito. Organizações como trabalho Intermediate Technology Development Group para fazer melhores instalações para o uso de biocombustíveis e melhores alternativas acessíveis para aqueles que não podem obtê-los.

Números atuais na produção e utilização de biocombustíveis

Os biocombustíveis são propostos como tendo benefícios como: redução degases de efeito estufaemissões, a redução doscombustíveis fósseis, o aumento da utilização nacionala segurança energética, o aumentodo desenvolvimento rural e uma fonte de combustível sustentável para o futuro.

No entanto, a produção de biocombustíveis é questionada a partir de vários ângulos. O presidente do Painel Internacional sobre as Alterações Climáticas, Rajendra Pachauri, nomeadamente observado em março de 2008 que surgem questões sobre as implicações das emissões desse percurso, e que a produção de biocombustíveis tem claramente elevou os preços de milho, com uma implicação global para a segurança alimentar.

Os biocombustíveis também são vistos como tendo limitações. As matérias-primas para a produção de biocombustíveis deve ser substituído rapidamente e os processos de produção de biocombustíveis devem ser concebidas e implementadas de modo a fornecer a quantidade máxima de combustível pelo menor custo, proporcionando o máximo de benefícios ambientais. Em termos gerais, os processos de produção de biocombustíveis de primeira geração não pode fornecer-nos com mais de uns poucos por cento de nossas necessidades de energia de forma sustentável. As razões para isto são descritas abaixo. Processos de segunda geração podem fornecer-nos com mais de biocombustíveis, com melhores ganhos ambientais. A principal barreira para o desenvolvimento de processos de biocombustíveis de segunda geração é o seu custo de capital: o estabelecimento de usinas de biodiesel de segunda geração foi estimado em € 500 milhões.

Recentemente, um ponto de inflexão sobre vantagens / desvantagens dos biocombustíveis parece estar ganhando força. A 27 de março de 2008 capa de revista TEMPO apresenta o assunto sob o título "A Clean Energy Mito":

Os políticos e Big Business estão empurrando os biocombustíveis como o etanol à base de milho como alternativas ao petróleo. Tudo o que está fazendo realmente está elevando os preços mundiais dos alimentos, ajudando a destruir a selva amazônica, e fazendo o aquecimento global pior.

Em junho de 2008 da revista Conservation Biology, os cientistas argumentam que porque tais grandes quantidades de energia são necessários para o cultivo de milho e convertê-lo em etanol, o ganho energético líquido do combustível resultante é modesto. Usando uma cultura, tais como switchgrass, forragem para o gado comum, exigiria muito menos energia para produzir o combustível, e usando algas exigiria menos ainda. Mudando de direção a biocombustíveis com base em switchgrass ou algas exigiria mudanças políticas significativas, uma vez que as tecnologias para a produção de tais combustíveis não estão totalmente desenvolvidos.

Moderação dos preços do petróleo

O Da Agência Internacional de Energia Mundial Energy Outlook 2006 conclui que o aumento da procura de petróleo, se não for controlada, iria acentuar a vulnerabilidade dos países consumidores para uma perturbação do aprovisionamento severa e choque de preços resultante. O relatório sugere que os biocombustíveis podem um dia oferecer uma alternativa viável, mas também que "as implicações do uso de biocombustíveis para a segurança mundial, bem como para o desenvolvimento econômico, ambiental e de saúde pública necessidade de ser avaliada mais longe".

Economistas discordam sobre a medida em que a produção de biocombustíveis afeta os preços do petróleo bruto. De acordo com o Francisco Blanch, estrategista de commodities da Merrill Lynch, o petróleo seria negociado 15 por cento maior e gasolina seria tanto quanto 25 por cento mais caro, se não fosse para os biocombustíveis. Gordon Quaiattini, presidente da Associação de Combustíveis Renováveis ​​do Canadá, argumentou que uma fonte saudável de fontes alternativas de energia vai ajudar a combater a picos de preços da gasolina. No entanto, o Federal Reserve Bank de Dallas concluiu que "Os biocombustíveis são muito limitados em escala e, atualmente, muito caro para fazer muita diferença para os preços do petróleo bruto."

O aumento dos preços dos alimentos - o "alimento versus combustível" debate

Este tópico é controverso a nível internacional. Há aqueles, como a Associação de Produtores de Milho Nacional, que dizem que biocombustíveis não é a causa principal. Alguns dizem que o problema é resultado de ações governamentais de apoio aos biocombustíveis. Outros dizem que é apenas devido aos aumentos dos preços do petróleo. O impacto do aumento dos preços dos alimentos é maior em países mais pobres. Alguns pediram um congelamento dos biocombustíveis. Alguns chamaram de um maior financiamento de biocombustíveis de segunda geração, que não deve competir com a produção de alimentos tanto. Em maio de 2008 Olivier de Schutter, a Organização das Nações Unidas conselheiro comida, pediu a suspensão do investimento de biocombustíveis. Em uma entrevista no Le Monde , ele afirmou: "As metas ambiciosas para a produção de biocombustíveis estabelecidas pelos Estados Unidos ea União Europeia são irresponsáveis ​​que eu estou chamando para um congelamento de todos os investimentos nesse setor.". 100 milhões de pessoas estão actualmente em risco devido aos aumentos dos preços dos alimentos.

Emissões de carbono

Gráfico do Reino Unido para a figuras intensidade de carbono do bioetanol e combustíveis fósseis . Este gráfico assume que todos os bioetanóis são queimados no seu país de origem e que terras cultiváveis ​​prevously existente é usada para cultivar a matéria-prima.

Os biocombustíveis e outras formas de energia renovável como objectivo ser carbono neutro ou mesmo negativo de carbono. Carbono neutro significa que o carbono liberado durante o uso do combustível, por exemplo, através da queima de transporte de energia ou gerar eletricidade, é reabsorvido e equilibrada pelo carbono absorvido pelo novo crescimento da planta. Estas plantas são então colhidas para fazer o próximo lote de combustível. carbono combustíveis neutros levar a nenhum aumento líquido em contribuições humanas para atmosféricos de dióxido de carbono níveis, reduzindo as contribuições humanas para o aquecimento global . Um objectivo negativo de carbono é alcançado quando uma parte da biomassa é utilizada para o sequestro de carbono. Calculando exatamente o quanto de gás com efeito de estufa (GEE) é produzido em biocombustíveis queima é um processo complexo e inexatas, que depende muito do método pelo qual o combustível é produzido e outras premissas utilizadas no cálculo.

As emissões de carbono têm vindo a aumentar desde a revolução industrial. Antes da revolução industrial, a nossa atmosfera continha cerca de 280 partes por milhão de dióxido de carbono. Depois de carvão, gás e óleo queimado para alimentar nossas vidas, a concentração aumentou para 315 partes por milhão. Hoje, é no nível 380 e ainda um aumento de cerca de duas partes por milhão por ano. Durante este período de tempo, a temperatura média global aumentou em mais de 1 ° F desde armadilhas de dióxido de carbono calor próximo à superfície da Terra. Os cientistas acreditam que se o nível vai além de 450 partes por milhão, o salto temperatura será tão grande que será confrontado com uma enorme subida do nível do mar devido ao derretimento das camadas de gelo da Groenlândia e da Antártica Ocidental.

As emissões de carbono ( Pegada de carbono), produzida por biocombustíveis são calculadas usando uma técnica chamada Análise do Ciclo de Vida (LCA). Este usa um "berço ao túmulo" ou "bem às rodas" abordagem para calcular a quantidade total de dióxido de carbono e outros gases de efeito estufa emitidos durante a produção de biocombustíveis, de colocar sementes no chão para usar o combustível em carros e caminhões. Muitos LCAs diferentes foram feitas para diferentes biocombustíveis, com resultados muito diferentes. A maioria dos estudos de ACV mostram que os biocombustíveis oferecem poupanças significativas de emissões de gases com efeito de estufa em comparação com os combustíveis fósseis, como o petróleo e diesel. Portanto, o uso de biocombustíveis para substituir uma parte dos combustíveis fósseis que são queimados para o transporte pode reduzir as emissões globais de gases de efeito estufa. O well-to-wheel análise de biocombustíveis tem mostrado que os biocombustíveis de primeira geração pode economizar até 60% das emissões de carbono e biocombustíveis de segunda geração pode economizar até 80% em oposição à utilização de combustíveis fósseis. No entanto, estes estudos não levam em conta as emissões de fixação de nitrogênio, o desmatamento, uso da terra, ou quaisquer emissões indiretas.

Em outubro de 2007, foi publicado um estudo por cientistas da Grã-Bretanha, Estados Unidos, Alemanha e Áustria, incluindo Professor Paul Crutzen, que ganhou um prêmio Nobel por seu trabalho sobre o ozônio. Eles relataram que a queima de biocombustíveis derivados de colza e milho (milho) pode contribuir tanto ou mais para o aquecimento global por emissões de óxido nitroso do que o arrefecimento por economia de combustível fóssil. O óxido nitroso é tanto um gás de efeito estufa e um destruidor de ozônio atmosférico. Mas eles também relataram que as culturas com menor necessidade de nitrogênio de fertilizantes , como gramíneas e lenhosas coppicing irá resultar em uma absorção líquida de gases de efeito estufa.

Em fevereiro de 2008, dois artigos foram publicados em Ciência que investigou os efeitos das emissões de GEE da grande quantidade de terra natural que está sendo convertidas em lavouras globalmente para apoiar o desenvolvimento dos biocombustíveis. O primeiro destes estudos, conduzido na Universidade de Minnesota, que encontrado:

... Conversão de florestas tropicais, savanas, turfeiras, ou pastagens para a produção de biocombustíveis à base de alimentos no Brasil, sudeste da Ásia, e os Estados Unidos cria uma "dívida de carbono biocombustível ', liberando 17-420 vezes mais CO₂do que o gás de efeito estufa anual (GHG ) reduções destes biocombustíveis fornecer por substituir os combustíveis fósseis.

Este estudo não só leva em conta a remoção da vegetação original (como madeira ou por queima), mas também a biomassa presente no solo, por exemplo, raízes, que é liberado na lavoura continuou. Ele também salientou que:

... Biocombustíveis produzidos a partir de biomassa de resíduos ou a partir de biomassa cultivada em terras agrícolas degradadas e abandonadas plantadas com plantas perenes incorrer em pouca ou nenhuma dívida de carbono e pode oferecer vantagens de GEE imediatos e sustentados.

O segundo estudo, realizado naUniversidade de Princeton, usou um modelo agrícola mundial para mostrar que:

... Etanol à base de milho, em vez de produzir uma economia de 20%, quase duplica as emissões de gases com efeito de mais de 30 anos e aumenta gases de efeito estufa para 167 anos.

Ambos os estudos de ciência destacar a necessidade de biocombustíveis sustentáveis, utilizando matérias-primas que minimizam a competição por terras agrícolas de primeira linha. Estes incluem exploração agrícola, florestal e fluxos de resíduos municipais; culturas energéticas cultivadas em terras marginais e algas. Essas matérias-primas segunda geração de biocombustíveis "são esperados para reduzir drasticamente os GEE em comparação com os biocombustíveis de primeira geração, como o etanol de milho". Em suma, os biocombustíveis feitos de maneira não sustentável poderia tornar o problema pior clima, enquanto os biocombustíveis feitos de forma sustentável pode desempenhar um papel de liderança na resolução do desafio de carbono.

Produção sustentável de biocombustíveis

Políticas responsáveis ​​e instrumentos económicos contribuirá para garantir que a comercialização de biocombustíveis, incluindo o desenvolvimento de novas tecnologias celulósicas, é sustentável. Práticas de produção de biocombustíveis sustentáveis ​​não prejudicaria a produção de alimentos e fibras, nem causar problemas hídricos e ambientais, e seria realmente melhorar fertitlity solo. Comercialização responsável de biocombustíveis representa uma oportunidade para melhorar as perspectivas econômicas sustentáveis ​​na África, América Latina e Ásia empobrecida.

A erosão do solo, desmatamento e biodiversidade

É importante notar que as de carbono compostos nos resíduos de biomassa que é deixado no chão são consumidos por outro microrganismos. Eles quebram biomassa no solo para produzir valiosos nutrientes que são necessários para colheitas futuras. Em uma escala maior, resíduos de biomassa vegetal fornece pequeno wildlife habitat, que por sua vez ondulações-se através da cadeia alimentar. O uso humano generalizado de biomassa (que, normalmente, adubar o campo) ameaçaria esses organismos e habitats naturais. Quando etanol celulósico é produzido a partir de matéria-prima como switchgrass e viu grama, os nutrientes que foram necessários para fazer crescer a lignocelulose são removidos e não podem ser processados ​​por microorganismos para repor os nutrientes do solo. O solo é, então, de pior qualidade. Perda de estruturas de raiz de cobertura do solo acelera insustentável a erosão do solo .

Áreas significativas de nativo floresta amazônica foram apagadas por corte e queima técnicas para dar lugar a cana-de-açúcar de produção, que é utilizado em grande parte para o etanol combustível no Brasil, e crescente de etanol exportações. Em grande escala desmatamento de árvores maduras (que ajudam a remover CO ₂ através da fotossíntese - muito melhor do que a cana-de-açúcar ou a maioria das outras culturas como matéria-prima de biocombustível fazer) contribui para a UN- sustentáveis ​​aquecimento global na atmosfera de gases com efeito de estufa níveis, perda de habitat, e uma redução do valor da biodiversidade . A demanda por biocombustíveis tem levado a limpar a terra para óleo de palma plantações.

Uma porção da biomassa devem ser retidos no local de apoio do recurso solo. Normalmente, este estará na forma de biomassa em bruto, mas a biomassa processada é também uma opção. Se a biomassa exportada é usado para produzir syngas, o processo pode ser usado para co-produzir biochar, um carvão de baixa temperatura usada como correção do solo para aumentar a matéria orgânica do solo em um grau não é prático com formas menos recalcitrantes de carbono orgânico. Para a co-produção de biocarvão a ser amplamente adotado, o valor sequestro de correção do solo e carbono do carvão vegetal co-produzido pode exceder o seu valor líquido como fonte de energia.

Aldeídos

Formaldeído, O acetaldeído e outros aldeídos são produzidos quando os álcoois são oxidado. Quando apenas uma mistura de 10% de etanol é adicionado à gasolina (como é comum na América E10 gasóleo e outros), as emissões de aldeídos aumento de 40%. Alguns resultados do estudo estão em conflito se sobre este facto no entanto, e diminuindo o conteúdo de enxofre das misturas de biocombustíveis reduz os níveis de acetaldeído. Queimando biodiesel também emite aldeídos e outros compostos aromáticos potencialmente perigosos que não estão regulamentados em leis de emissões.

Muitos aldeídos são tóxicos para as células vivas. Formaldeído irreversivelmente ligações cruzadas de proteína aminoácidos , o que produz a carne dura de corpos embalsamados. Em altas concentrações em um espaço fechado, o formaldeído pode ser um significativo irritante respiratório causando hemorragia nasal, desconforto respiratório, doença pulmonar, e dores de cabeça persistentes. Acetaldeído, que é produzido no corpo por bebedores de álcool e encontrado na boca dos fumantes e aqueles com má higiene oral, é cancerígeno e mutagênico.

AUnião Europeiaproibiu os produtos que contêmformaldeído, devido às suas documentadoscaracterísticas cancerígenas. Os EUA Agência de Proteção Ambiental tem marcado formaldeído como um provável causa de câncer em seres humanos.

Brasil queima uma quantidade significativa de biocombustível etanol. Gás cromatógrafo foram realizados estudos da qualidade do ar em São Paulo Brasil, e em comparação com Osaka Japão, que não queima combustível etanol. Atmosférica Formaldeído foi 160% superior no Brasil, e acetaldeído foi 260% maior.

Impacto social e água na Indonésia

Em alguns locais, como a Indonésia desmatamento para plantações de óleo de palma está levando ao deslocamento de povos indígenas. Além disso, o uso extensivo de pesticidas em culturas de biocombustíveis é reduzir abastecimento de água potável.

As organizações ambientais postura

Alguns grupos ambientalistas tradicionais apoiar os biocombustíveis como um passo significativo para retardar ou parar a mudança climática global. No entanto, a produção de biocombustíveis pode ameaçar o meio ambiente se não for feito de forma sustentável. Este achado tem sido apoiada por relatórios da ONU , o IPCC, e alguns outros grupos ambientais e sociais menores como a EEB e do Banco Sarasin, que geralmente permanecem negativos sobre os biocombustíveis.

Como resultado, as organizações governamentais e ambientais estão se voltando contra os biocombustíveis produzidos em uma forma não-sustentável (aqui preferindo certas fontes de petróleo como jatropha e lignocelulose sobre óleo de palma ) e estão pedindo apoio global para isso. Além disso, além de apoiar estes biocombustíveis mais sustentáveis, as organizações ambientais estão redirecionando a novas tecnologias que não utilizam motores de combustão interna, como hidrogênio e ar comprimido.

A "Mesa Redonda sobre Biocombustíveis Sustentáveis" é uma iniciativa internacional que reúne agricultores, empresas, governos, organizações não-governamentais e cientistas que estão interessados ​​na sustentabilidade da produção e distribuição de biocombustíveis. Durante 2008, a Mesa Redonda está desenvolvendo uma série de princípios e critérios para a produção sustentável de biocombustíveis através de reuniões, teleconferências e discussões on-line.

O aumento da produção de biocombustíveis exigirá crescentes áreas de terra a ser utilizada para a agricultura. Segundo e terceiro processos de geração de biocombustíveis pode aliviar a pressão sobre a terra, porque eles podem utilizar a biomassa de resíduos, e existentes (inexplorados) fontes de biomassa, como resíduos de culturas e algas potencialmente ainda marinha.

Em algumas regiões do mundo, uma combinação de aumento da demanda por alimentos, eo aumento da demanda por biocombustíveis, está causando desmatamento e ameaças à biodiversidade. O melhor exemplo disso é relatada a expansão das plantações de óleo de palma na Malásia e na Indonésia, onde floresta está sendo destruída para estabelecer novas plantações de dendezeiros. É um fato importante que 90% do óleo de palma produzido na Malásia é utilizado pela indústria de alimentos; Por conseguinte, os biocombustíveis não pode ser considerado o único responsável por este desmatamento. Há uma necessidade premente para a produção de óleo de palma sustentável para as indústrias de alimentos e combustíveis; óleo de palma é utilizado numa vasta variedade de produtos alimentares. A Mesa Redonda sobre Biocombustíveis Sustentáveis ​​está trabalhando para definir critérios, padrões e processos de promoção dos biocombustíveis produzidos de forma sustentável. O óleo de palma também é usado na fabricação de detergentes e em electricidade e de calor, tanto na Ásia e em todo o mundo (o Reino Unido queima de óleo de palma em centrais eléctricas a carvão para gerar eletricidade).

Área significativa é provável que seja dedicada a cana-de-açúcar nos próximos anos a demanda por etanol aumenta em todo o mundo. A expansão das plantações de cana-de-açúcar vai colocar pressão sobre os ecossistemas nativos ambientalmente sensíveis, incluindo floresta tropical na América do Sul. Nos ecossistemas florestais, estes efeitos si vai minar os benefícios climáticos de combustíveis alternativos, além de representar uma grande ameaça para a biodiversidade global.

Embora os biocombustíveis são geralmente considerados para melhorar a produção de carbono líquido, biodiesel e outros combustíveis produzem poluição do ar local, incluindoóxidos de nitrogênio, a principal causa depoluição atmosférica.

Potencial para a redução da pobreza

Pesquisadores do Instituto de Desenvolvimento Ultramarino têm argumentado que os biocombustíveis podem ajudar a reduzir a pobreza no mundo em desenvolvimento, através do aumento do emprego , mais amplas multiplicadores de crescimento económico e os efeitos dos preços da energia. No entanto, este potencial é descrito como "frágeis" e é reduzida quando a produção de matérias-primas tende a ser grande escala, ou faz com que a pressão sobre os recursos agrícolas limitados: o investimento de capital, a terra, a água, eo custo líquido de alimentos para os pobres.

Com relação ao potencial de redução da pobreza ou exacerbação, os biocombustíveis dependem de muitas das mesmas deficiências de política, reguladores ou investimento que impedem a agricultura como uma rota para a redução da pobreza. Uma vez que muitas destas deficiências exigem melhorias políticas a nível do país, em vez de uma global, eles defendem uma análise país por país dos impactos da pobreza potencial dos biocombustíveis. Isso iria considerar, entre outras coisas, sistemas de administração da terra, coordenação de mercado e priorizar o investimento em biodiesel , como este "gera mais trabalho, tem menores custos de transporte e utiliza a tecnologia mais simples".

Preços de biocombustíveis

Comércio, com os preços na bomba, incluindo subsídios norte-americanos, federais e estaduaisimpostos automóveis, preços B2 / B5 para o baixo nível de Biodiesel (B2-B5) são mais baixos do queo petróleodiesel por cerca de 12 centavos, e B20 misturas são os mesmos por unidade de volume como petrodiesel.

Devido ao conteúdo de energia 1/3 menor deetanol combustível, até mesmo o custo líquido fortemente subsidiado para dirigir uma distância específica emveículos flex é mais elevado do que os preços da gasolina atuais.

Eficiência energética e balanço energético de biocombustíveis

A produção de biocombustíveis a partir de matérias-primas requerenergia(para a agricultura, transporte e conversão em produto final, ea produção / aplicação defertilizantes, pesticidas, herbicidas, e fungicidas), e tem consequências ambientais.

O balanço energético de um biocombustível é determinada pela quantidade de energia posta na fabricação de combustível em comparação com a quantidade de energia libertada quando é queimado num veículo. Isso varia de acordo com matéria-prima e de acordo com as premissas utilizadas. Biodiesel feito de girassóis pode produzir apenas 0,46 vezes a taxa de entrada de energia de combustível. O biodiesel feita a partir de feijões de soja podem produzir 3,2 vezes a taxa de entrada de combustíveis fósseis. Isso se compara a 0,805 para a gasolina e para o diesel 0,843 feito a partir do petróleo. Biocombustíveis pode exigir maior consumo de energia por unidade de teor de energia de BTU produzidos do que combustíveis fósseis : petróleo pode ser bombeado para fora do solo e processados ​​mais eficientemente do que os biocombustíveis podem ser cultivadas e processadas. No entanto, este não é necessariamente uma razão para utilizar o óleo em vez de biocombustíveis, nem ter um impacto sobre os benefícios ambientais fornecidos por um dado biocombustível.

Estudos têm sido feitos que calcular balanços energéticos para a produção de biocombustíveis. Alguns destes mostram grandes diferenças consoante a matéria-prima de biomassa utilizada e localização.

Para explicar um exemplo específico, a 17 de junho de 2006 editorial no Wall. St. Journal declarou: "A pesquisa mais amplamente citado sobre este assunto vem de Cornell David Pimental e de Berkeley Ted Patzek Eles descobriram que é preciso mais do que um galão de combustível fóssil para fazer um galão de etanol -.. 29% mais Isso é porque leva enormes quantidades de energia de combustíveis fósseis para o cultivo de milho (uso de fertilizantes e irrigação), para transportar as colheitas e, em seguida, para transformar o milho em etanol. "

Avaliações do ciclo de vida dos biocombustíveis mostra que a produção em determinadas circunstâncias, os biocombustíveis produzem apenas economias limitadas em energia e emissões de gases de efeito estufa. Insumos de fertilizantes e transporte da biomassa através de grandes distâncias podem reduzir as economias de GEE alcançadas. A localização das unidades de transformação de biocombustível pode ser planejado para minimizar a necessidade de transporte, e os regimes agrícolas podem ser desenvolvidos para limitar a quantidade de fertilizantes utilizada para a produção de biomassa. Um estudo europeu sobre as emissões de gases com efeito de estufa descobriram que well-to-wheel (WTW) CO ₂ emissões de biodiesel a partir de culturas de sementes, tais como colza poderia ser quase tão alto quanto o diesel fóssil. Ele mostrou um resultado semelhante para bio-etanol a partir de culturas de amido, que podem ter quase tantos WTW CO ₂ emissões como petróleo fóssil. Este estudo mostrou que os biocombustíveis de segunda geração têm muito mais baixos CO WTW ₂ emissões.

Outros estudos de ACV independentes mostram que os biocombustíveis poupar cerca de 50% do co ₂ emissões dos combustíveis fósseis equivalentes. Esta pode ser aumentada para 80-90% de poupança de emissões de GEE se os processos de segunda geração ou regimes de crescimento reduzida de fertilizantes são usados. Outras economias de GEE pode ser conseguido através da utilização de subprodutos para fornecer calor, como o uso de bagaço para a produção de etanol a partir da cana de energia.

Co-instalação de plantas de processamento sinérgico pode aumentar a eficiência. Um exemplo é a utilização do calor de escape a partir de um processo industrial para a produção de etanol, o que pode, em seguida, reciclar refrigerador de água de processamento, em vez de evaporar a água quente que aquece a atmosfera.

Os biocombustíveis e eficiência de energia solar

Biocombustíveis a partir de materiais de plantas convertem a energia que foi originalmente capturado a partir de energia solar via fotossíntese . Uma comparação da eficiência da conversão de energia solar em energia utilizável (tendo em conta toda a energia orçamentos) mostra que a energia fotovoltaica são 100 vezes mais eficiente do que o etanol de milho e 10 vezes mais eficaz do que a melhor biocombustível.

Centralizada vs. produção descentralizada

Há um debate em torno do melhor modelo para a produção.

Um lado vê vegetal centralizado oferta de produção de óleo combustível

• eficiência
• maior potencial para a padronização de combustível
• facilidade de administração de impostos
• possibilidade de expansão rápida

O outro lado dos pontos de argumento para

• aumento da segurança de combustível
• criação de emprego rural
• menos de um 'monopólio'ou'mercado oligopolista ", devido ao aumento do número de produtores
• benefícios para a economia local como uma parte maior dos lucros permanecer na economia local
• diminuiu de transporte egases de efeito estufade matéria-prima e produto final
• consumidores perto e capaz de observar os efeitos da produção

A maioria dos mercados de biocombustíveis estabelecidos têm seguido o modelo centralizado com alguns produtores pequenos ou micro segurando um segmento menor do mercado. Uma exceção notável a essa tem sido o óleo vegetal (PPO) de puro mercado na Alemanha, que cresceu exponencialmente até o início de 2008, quando o aumento dos preços das matérias-primas e da introdução do dever de combustível combinado para abafar o mercado. Combustível foi produzido em centenas de pequenos lagares de azeite distribuídos por toda a Alemanha muitas vezes executada como parte das explorações agrícolas.

Inicialmente a qualidade do combustível pode ser variável mas como o mercado amadureceu foram desenvolvidas novas tecnologias que fez significativamente melhorias. À medida que as tecnologias que cercam este combustível melhorou o uso ea produção aumentou rapidamente com PPO óleo de colza formando um segmento significativo de biocombustíveis de transporte consumido em 2007.