The Biofuels Pipedream

पहली पीढ़ी के जैव ईंधन का व्यापक रूप से आलोचना की गई है, लेकिन भी दूसरी, तीसरी और चौथी पीढ़ी के जैव ईंधन अनिश्चित तकनीकी, आर्थिक और पर्यावरणीय व्यवहार्यता है. जैव ईंधन के पर्यावरण लागत के एक पूर्ण मूल्यांकन से पता चलता है कि विशाल बहुमत की भावना नहीं कर सकता हूँ. जैव ईंधन के लिए वास्तव में एक व्यवहार्य तेल के लिए वैकल्पिक हो, जीवन चक्र विश्लेषण नहीं ही सीओ 2 के खाते में ले, लेकिन सभी संबद्ध पर्यावरणीय प्रभावों. जैव ईंधन की कुल पर्यावरणीय प्रभावों दहन द्वारा जारी जीएचजी दूर से परे जाना, वे प्रभावों वे जैव विविधता पर है सहित कारकों की एक मेजबान को शामिल करना चाहिए.

जैव ईंधन पर बहुत भरोसा कर रहे हैं करने के लिए भविष्य की ऊर्जा की मांग को संबोधित करने के लिए काफी योगदान है. यूरोपीय संघ का प्रस्ताव किया है कि परिवहन में इस्तेमाल ईंधन के 10 प्रतिशत जैव ईंधन से 2020 तक आ जाना चाहिए और उभरते वैश्विक बाजार की अगले कुछ दशकों में डॉलर के एक वर्ष अरबों की कीमत के सैकड़ों होने की उम्मीद है.

शोध से पता चलता है कि जैव ईंधन की मांग में तेजी से कर रहे हैं. एक 2011 नामक रिपोर्ट जैव ईंधन बाजार और प्रौद्योगिकी में, पाईक रिसर्च का अनुमान है कि जैव ईंधन का उत्पादन 2011 में 82.7 अरब डॉलर से 2021 तक 185.3 अरब डॉलर की वृद्धि होगी. रिपोर्ट पर चला जाता है भविष्यवाणी करने के लिए है कि आपूर्ति के लिए मांग के साथ रखने के लिए सक्षम नहीं होगा.

18 जनवरी, 2012 पर, बीपी एनर्जी आउटलुक 2030, अपनी ऊर्जा के भविष्य की सरकारी कंपनियों के दृश्य का विमोचन किया. लंदन में रिलीज की घटना में, बीपी के सीईओ बॉब Dudley उल्लिखित वह क्या जैव ईंधन के महान क्षमता "कहा जाता है, लेकिन डुडले ने कहा," दुनिया के लिए जैव ईंधन है कि खाद्य श्रृंखला के साथ प्रतिस्पर्धा नहीं कर रहे हैं और एक स्थायी रास्ता में उत्पादन पर ध्यान केंद्रित करने की जरूरत है ".

पहली पीढ़ी

(: मकई, सोया, ताड़ और गन्ना जैसे) है, जो आसानी से सुलभ शर्करा, स्टार्च, तेल और पहली पीढ़ी के जैव ईंधन खाद्य फसलों पर निर्भर है. लगभग पारंपरिक किण्वन या esterification प्रक्रिया पर विशेष रूप से प्रथम पीढ़ी के जैव ईंधन आधारित है. पहली पीढ़ी के जैव ईंधन के साथ समस्याओं का शुद्ध घाटा ऊर्जा, जीएचजी उत्सर्जन, खाद्य कीमतों में वृद्धि हुई और यहां तक ​​कि बड़े पैमाने पर भुखमरी शामिल हैं. इसके अलावा, वनों की कटाई और अधिक कार्बन डाइऑक्साइड, एक बड़ी पानी पदचिह्न, और नकारात्मक असर पड़ा जल की गुणवत्ता में इथेनॉल के उत्पादन में वृद्धि. यह स्पष्ट है कि पहली पीढ़ी के जैव ईंधन एक खोने प्रस्ताव पर्यावरण और आर्थिक रूप से कर रहे हैं.
जब सब कुछ समीकरण में सकारात्मक असर है, मक्का, गन्ना और सोया की तरह feedstocks से बनाया जैव ईंधन का उपयोग कर अधिक से अधिक जीवाश्म ईंधन जलाने से पर्यावरण प्रभाव हो सकता है. माइकल Grunwald लेख के स्वच्छ ऊर्जा के घोटाले में संक्षेप में, "इथेनॉल ग्लोबल वार्मिंग बढ़ जाती है, जंगलों को नष्ट कर देता है, और खाद्य पदार्थों की कीमतों फुलाते.

दूसरी पीढ़ी

Cellulosic इथेनॉल की तरह दूसरी पीढ़ी के जैव ईंधन अभी तक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नहीं हैं, लेकिन विश्वासियों का तर्क है कि वे काफी ऊर्जा समीकरण बदल सकता है. दूसरी पीढ़ी के जैव ईंधन cellulosic बायोमास (जैसे घास, नरकट और मकई stalks जैसे कृषि अवशेषों) की तरह गैर खाद्य फ़ीड स्टॉक का उपयोग करें. cellulosic बायोमास के प्रसंस्करण चीनी में फीडस्टॉक सेलूलोज़ टूटने एंजाइमों का उपयोग करता है और यह तो किण्वित है. वैकल्पिक रूप से, एक दृष्टिकोण थर्मामीटरों रासायनिक बायोमास gasifies और फिर यह एक प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है में liquefies "बायोमास के लिए तरल."

जल्दी 2012 में, उन्नत जैव ईंधन एसोसिएशन ने दावा किया है. Cellulosic इथेनॉल और उन्नत biofuels उद्योग के पैमाने में एक बड़ी वृद्धि कि गलत अमेरिका में जैव ईंधन उत्पादन में वृद्धि के प्रयास के आलोचकों साबित होगा के cusp पर है हाल ही में एक साक्षात्कार में, बी.पी. जैव ईंधन उत्तर अमेरिका राष्ट्रपति मुकदमा Ellerbusch. दावा किया, "तुम इतना कहा cusp पर सही," Ellerbusch दावा है कि बी.पी. पर्याप्त प्रगति की है कि कर रहा है कि जैव ईंधन के निर्माता हैं "समय के साथ हम एक उद्योग है कि सिर पर जीवाश्म ईंधन के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकते हैं होगा."
Jeanette व्हिटेकर Lancaster, ब्रिटेन में पारिस्थितिकी और जल विज्ञान के लिए केंद्र के द्वारा प्रस्तुत शोध से पता चलता है कि दूसरी पीढ़ी के जैव ईंधन इथेनॉल की तुलना में काफी अधिक वादा खाद्य आधारित feedstocks से बना पकड़.
2009 में, वैज्ञानिकों जैव जैव ईंधन का एक संभावित स्रोत के रूप में चार को टाल दिया. जल्दी प्रयोगशाला परिणाम आशाजनक थे, सुझाव है कि biochar वातावरण में कम कार्बन का नेतृत्व करते हुए भी फसलों और मिट्टी की उर्वरता में सुधार होगा.
इसके अलावा 2009 में, उत्तरी कैरोलिना स्टेट यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं डा. ऐनी Stomp और डा. जे चेंग ने संकेत दिया कि उनका मानना ​​है कि duckweed बेहतर इथेनॉल उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण था. विकास के लिए अपशिष्ट जल का उपयोग, duckweed दोनों तेजी से और इथेनॉल मकई आधारित इथेनॉल की तुलना में सस्ता बना सकते हैं.
जैव ईंधन के उत्पादन के लिए एक और संभव फीडस्टॉक घास है. 2010 में, कार्बन ट्रस्ट यॉर्क विश्वविद्यालय के साथ काम करने के लिए अनुसंधान वे कैसे माइक्रोवेव प्रौद्योगिकी का उपयोग करने के लिए जैव ईंधन में उद्यान और लकड़ी कचरे मोड़ सकता है शुरू कर दिया. इस नई जैव ईंधन कथित तौर पर एक कार्बन पदचिह्न है कि कार्बन का 95 प्रतिशत जीवाश्म ईंधन की तुलना में बचा सकता है.

जल्दी 2012 में, शोधकर्ताओं ने संकेत दिया कि camelina जैव ईंधन के लिए सबसे अच्छा फीडस्टॉक हो सकता है. Camelina है एक feedstock कम कीमत है कि उच्च ऊर्जा है, गैर खाद्य है, सीमान्त भूमि का उपयोग करता है और कोई सिंचाई की आवश्यकता है. बोइंग पहले ही अपने कुछ विमानों के लिए camelina से प्राप्त जैव ईंधन का उपयोग कर रहा है.

इसके अलावा 2012 में, एक कंपनी DSM है की घोषणा की है कि यह खमीर और एंजाइम समाधान विकसित की है कि वृद्धि बायोमास रूपांतरण दर और प्रौद्योगिकी वाणिज्यिक रूप से व्यवहार्य बनाने के बुलाया.

हालांकि, वहाँ इन चांदी बादलों के लिए एक अंधेरे अस्तर है. संयुक्त राष्ट्र ने संकेत दिया है कि गैर खाद्य फसलों के कुछ सामान्य कृषि को नुकसान में ईंधन डॉलर के जोखिम अरबों के निर्माण के लिए इस्तेमाल किया. वे एक वैज्ञानिक रिपोर्ट में चेतावनी दी है कि आक्रामक प्रजातियों के प्रसार, संभावित नुकसान को आसानी से जाना चाहिए सकता है 1.4 खरब डॉलर सालाना तक पहुँचने का हवाला देते हैं.

तीसरी पीढ़ी

के बजाय ईंधन बनाने की प्रक्रिया में सुधार, तीसरी पीढ़ी के जैव ईंधन के लिए feedstock में सुधार चाहते हैं. सबसे व्यवहार्य तीसरी पीढ़ी के जैव ईंधन पानी में खेती शैवाल से निकाले ईंधन पर काफी हद तक आधारित हैं. लाभदायक के biodiesel शैवाल से व्युत्पन्न उत्पादन 2016 तक कम से कम की उम्मीद नहीं कर रहे हैं, लेकिन कुछ अनुमानों से, वे 2022 के रूप में जल्दी के रूप में जैव ईंधन के उत्पादन का एक तिहाई के लिए खाते सकता है.
शैवाल के लिए ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करने के लिए और biodiesel उत्पादन के लिए एक feedstock के रूप में सेवा करने में सक्षम हो सकता है. शैवाल प्रकाश संश्लेषण के दौरान सामान्य विकास के लिए कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) का उपभोग, बिजली, रासायनिक, और किण्वन परियोजनाओं से कार्बन डाइऑक्साइड के लिए एक आशाजनक सिंक बना रही है.

कुछ रिपोर्टों से संकेत मिलता है कि शैवाल आधारित ईंधन को 30 गुना अधिक सामान्य फसलों की तुलना में प्रति एकड़ अधिक ऊर्जा का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं. जबकि अन्य शैवाल से तेल की पैदावार का सुझाव 10-100 बार प्रतिस्पर्धा ऊर्जा फसलों की तुलना में और अधिक कर रहे हैं.

कुछ उपभेदों के शैवाल तेल है, जो अब तक (जो प्रति हेक्टेयर biodiesel के एक टन उपज सकता है), रेपसीड, या ताड़ के तेल (प्रति हेक्टेयर 8 टन) की तुलना में बेहतर है अपने वजन के 50% का उत्पादन कर सकते हैं. कुछ अनुमान है कि के रूप में ज्यादा के रूप में 40 प्रति हेक्टेयर 90 टन शैवाल से संभव है. तालाबों में हो शैवाल सिद्धांत में कहीं भी रखा जा सकता है और वहाँ कोई उनके लिए कृषि योग्य भूमि का उपयोग करने की आवश्यकता है. कुछ शैवाल नमक का पानी है, जो मीठे पानी के संरक्षण में अच्छी तरह से विकसित है, जबकि फसल उगाने मीठे पानी की भारी मात्रा की आवश्यकता है.

बढ़ रहा है शैवाल लागत प्रभावी हो सकता है अगर यह मल अपशिष्ट जल उपचार और जीवाश्म ईंधन बिजली स्टेशनों या सीमेंट कारखानों की smokestacks से CO2 उत्सर्जन को कम करने की तरह पर्यावरण स्वच्छ रणनीतियों के साथ संयुक्त है.
शैवाल जैव ईंधन अग्रणी OriginOil लागत प्रभावी ढंग से एक अक्षय शैवाल से जैव ईंधन निकालने के लिए खोज में एक 2009 "सफलता" के पीछे है.

2012 में प्रकाशित एक अध्ययन में पुष्टि की है कि algal जैव ईंधन के जीवन चक्र जीएचजी उत्सर्जन से निपटने के प्रयासों के लिए एक वैध समाधान कर रहे हैं. अध्ययन और ExxonMobil अनुसंधान और इंजीनियरिंग, एमआईटी और सिंथेटिक जीनोमिक्स द्वारा पर्यावरण विज्ञान और प्रौद्योगिकी के रूप में जाना जाता है. अध्ययन में पाया गया कि जब बड़ी मात्रा में उत्पादन, शैवाल के उत्पादन की प्रति इकाई क्षेत्र में ईंधन की भारी मात्रा में उत्पादन करने की क्षमता है.

अध्ययन में यह भी पाया गया कि खारा खारा मेकअप पानी का उपयोग कर सिस्टम में algal जैव ईंधन मीठे पानी की खपत है कि पेट्रोल की तुलना कर सकते हैं. गीला निष्कर्षण "के रूप में जाना जाता प्रक्रिया के माध्यम से, जीएचजी उत्सर्जन में कटौती के लिए अधिक से अधिक 50 फीसदी संभावित है.

शैवाल की उच्च तेल की उपज को देखते हुए, यह अनुमान है कि आज के 1 अरब अमरीकी खेत और चराई एकड़ भूमि, तालाब या समुद्र अंतरिक्ष के रूप में () के बारे में 1 प्रतिशत काफी शैवाल के उत्पादन के लिए सभी पेट्रोलियम डीजल अमेरिका में ईंधन की खपत की जगह ले सकता है
हालांकि, एक जैव ईंधन के रूप में शैवाल पर अनुसंधान दुविधा में पड़ा हुआ है. CSU यांत्रिक इंजीनियरिंग के प्रोफेसर एंथोनी Marchese और Azer Yalin शोधकर्ताओं ने जो जांच कर रहे हैं वास्तव में क्या गैसों जब शैवाल तेल जलता है उत्सर्जित कर रहे हैं लोगों में से हैं. CSU टीम को समझने के लिए कैसे गैसों नाइट्रोजन आक्साइड (NOx) उत्सर्जन जल जैव ईंधन से उत्पादित कर रहे हैं की तरह करना चाहता है. उनके शोध के परिणाम एक लंबे समय के लिए जैव ईंधन के लिए एक feedstock के रूप में शैवाल की व्यवहार्यता का निर्धारण करने के जाना होगा.

प्रोफेसर क्रिस रोड्स एक लेखक और शोधकर्ता, जो जैव ईंधन के लिए एक feedstock के रूप में शैवाल की व्यवहार्यता के बारे में आरक्षण है (यह जोर दिया जा सकता है कि रोड्स भी एक जलवायु प्रत्याख्यानक के है चाहिए). कारण वह दावा है कि वह शैवाल के बारे में मंदी है अपर्याप्त वैश्विक रॉक फॉस्फेट भंडार के कारण है. इन फॉस्फेट शैवाल बढ़ने की आवश्यकता है.

उच्च उम्मीद है एक जैव ईंधन के रूप में कई शैवाल के लिए उपयोग करने के लिए कभी नहीं आ सकता है. GWIR थॉमस Schueneman शीर्षक शैवाल Biofuels द्वारा एक 2009 लेख के अनुसार - प्रचार, आशा, वादा, शैवाल आधारित जैव ईंधन के आसपास भनभनाना "जंगली आंखों आशावाद और शुद्ध प्रचार है."

चौथी पीढ़ी

चौथी पीढ़ी के प्रौद्योगिकी आनुवंशिक रूप से अनुकूलित feedstocks, जो genomically संश्लेषित रोगाणुओं, जो कुशलतापूर्वक ईंधन बनाने के लिए बना रहे हैं के साथ कार्बन की बड़ी मात्रा पर कब्जा करने के लिए डिज़ाइन कर रहे हैं को जोड़ती है. प्रक्रिया के लिए महत्वपूर्ण है और CO2 कब्जा ज़ब्ती है, उन्हें कार्बन तटस्थ ईंधन बना रही है.

डॉ. जे क्रेग वेंटर ने कहा कि उसके सिंथेटिक जीनोमिक्स दे वैज्ञानिकों डिजाइन feedstocks है कि अधिक कार्बन पर कब्जा करके जैव ईंधन में सुधार के लिए ले जा सकता है. वेंटर एक अमेरिकी जीवविज्ञानी जो पहले मानव जीनोम अनुक्रम का था और वह एक सिंथेटिक जीनोम के साथ कोशिकाओं को विकसित करने के लिए काम कर रहा है. उनकी कंपनी जीव है कि CO2 और उगलना शक्कर साँस लेना होगा डिजाइन द्वारा feedstock के विकास और ईंधन प्रसंस्करण की प्रक्रियाओं गठबंधन की योजना है. शोध नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही में प्रकाशित किया गया था. वेंटर टीमों अब इस ज्ञान का उपयोग कर रहे हैं देखने के लिए अगर नई जैव ईंधन कुशलता से विकसित किया जा सकता है.

उन्नत रिएक्टर्स

पत्रिका ऊर्जा और पर्यावरण विज्ञान के जनवरी 2012 अंक में सूचना दी और प्रकृति विज्ञान, मैसाचुसेट्स Amherst के विश्वविद्यालय में रासायनिक इंजीनियरों की एक टीम की खोज की है कि उन्नत biofuel रिएक्टरों को डिजाइन करने के लिए आधार के रूप में सेवा कर सकता है लकड़ी के भीतर होने वाली प्रतिक्रियाओं में प्रकाश डाला. "मिनी सेलूलोज़" अणु, कहा जाता है? Cyclodextrin, एक प्रमुख से pyrolysis या गैसीकरण जैसे उच्च तापमान जैव ईंधन प्रक्रियाओं में से भिड़ने बाधाओं का हल. पॉल Dauenhauer, रसायन इंजीनियरी और UMass एमहर्स्ट अनुसंधान दल के नेता के सहायक प्रोफेसर, कहते हैं कि लकड़ी रूपांतरण की प्रतिक्रिया मॉडल बनाने के द्वारा, वैज्ञानिकों बायोमास रिएक्टरों को डिजाइन करने के लिए विशिष्ट प्रतिक्रियाओं है कि जैव ईंधन के उत्पादन के लिए आदर्श होते हैं अनुकूलन कर सकते हैं

निष्कर्ष

आनुवंशिक संशोधन और feedstock के अनुकूलन गैर भोजन feedstock के रास्ते के लिए दृष्टिकोण में सुधार और व्यावसायीकरण में तेजी लाने हो सकता है.
एक सिद्ध फीडस्टॉक या उत्पादन प्रक्रिया के अभाव में, जैव ईंधन उद्योग और नेताओं द्वारा oversold है. जैव ईंधन ऊर्जा की हमारी सभी समस्याओं को अपने दम पर नहीं हल करने के लिए और विश्वास है कि वे सुरक्षा के एक झूठे अर्थ होता है. जैव ईंधन में अनुचित विश्वास महत्वपूर्ण महत्वपूर्ण दक्षता पहल से राह में बाधक है और हवा की तरह रैंप अप ऊर्जा के प्रचुर मात्रा में है, वास्तव में नवीकरणीय स्रोतों के लिए प्रयास, सौर और geothermal को नजरअंदाज.