Воздействие биодизеля на окружающую среду - Environmental impact of biodiesel

В воздействие биодизеля на окружающую среду разнообразен.

Выбросы парниковых газов

Расчет Углеродная интенсивность соевого биодизеля, выращенного в США и сожженного в Великобритании, с использованием данных, рассчитанных правительством Великобритании для целей Обязательства по возобновляемому транспортному топливу.^[1]

График показателей Великобритании по Углеродная интенсивность из Биодизели и ископаемое топливо. Этот график предполагает, что весь биодизель используется в стране его происхождения. Также предполагается, что дизельное топливо производится из уже существующих пахотных земель, а не путем изменения землепользования.^[2]

Часто упоминаемый стимул к использованию биодизель его способность понижать парниковый газ выбросы по сравнению с выбросами ископаемое топливо. Верно это или нет, зависит от многих факторов. Общая критика биодизеля - это землепользование изменения, которые могут вызвать даже больше выбросов, чем то, что было бы вызвано только использованием ископаемого топлива.^[3] Однако эту проблему можно решить с помощью водорослевое биотопливо которые могут использовать земли, непригодные для сельского хозяйства.

Углекислый газ является одним из основных парниковые газы. Хотя сжигание биодизеля приводит к выбросам углекислого газа, аналогичным выбросам обычного ископаемого топлива, завод сырье, используемое в производстве, поглощает углекислый газ из атмосферы при росте. Растения поглощают углекислый газ посредством процесса, известного как фотосинтез что позволяет ему накапливать энергию солнечного света в виде сахаров и крахмалов. После биомасса преобразуется в биодизель и сжигается в качестве топлива, энергия и углерод снова выделяются. Часть этой энергии может использоваться для питания двигателя, в то время как углекислый газ выбрасывается обратно в атмосферу.

Поэтому при рассмотрении общего количества выбросов парниковых газов важно учитывать весь производственный процесс и то, какие косвенные эффекты такое производство может вызвать. Влияние на выбросы углекислого газа во многом зависит от методов производства и типа используемого сырья. Расчет углеродная интенсивность производства биотоплива - это сложный и неточный процесс, который сильно зависит от допущений, сделанных при расчетах. Расчет обычно включает:

• Выбросы от выращивания сырья (например, нефтехимии, используемой в удобрениях)
• Выбросы от транспортировки сырья на завод
• Выбросы от переработки сырья в биодизель
• Поглощение выбросов CO2 от выращивания сырья

Другие факторы могут быть очень важными, но иногда их не принимают во внимание. К ним относятся:

• Выбросы в результате изменения землепользования на территории выращивания топливного сырья.
• Выбросы при транспортировке биодизеля с завода до места его использования
• Эффективность биодизеля по сравнению со стандартным дизельным топливом
• Количество углекислого газа, производимого в выхлопной трубе. (Биодизель может производить на 4,7% больше)^{[нужна цитата ]}
• Выгоды от производства полезных побочных продуктов, таких как корм для скота или глицерин

Если не учитывать изменение землепользования и не принимать во внимание современные методы производства, биодизельное топливо из рапса и подсолнечного масла производит на 45-65% меньше выбросов парниковых газов, чем нефтедизель.^[4][5][6][7] Тем не менее, исследования по повышению эффективности производственного процесса продолжаются.^[4][6] Биодизельное топливо, произведенное из отработанного кулинарного масла или других отходов жира, может снизить выброс CO.₂ выбросы на целых 85%.^[1] Пока сырье выращивается на существующих пахотных землях, изменение землепользования практически не влияет на выбросы парниковых газов. Однако есть опасения, что увеличение производства сырья напрямую влияет на скорость обезлесения. Такие сплошные рубки вызывают накопление углерода в лесу, почве и торф высвобождаемые слои. Количество выбросов парниковых газов в результате обезлесения настолько велико, что выгоды от более низких выбросов (вызванных только использованием биодизеля) будут незначительными в течение сотен лет.^[1][3] Биотопливо, произведенное из исходного сырья, такого как пальмовое масло, может вызывать гораздо более высокие выбросы диоксида углерода, чем некоторые виды ископаемого топлива.^[8]

Загрязнение

В США биодизель - единственный альтернативное топливо успешно пройти испытания на воздействие на здоровье (уровень I и уровень II) Закон о чистом воздухе (1990 г.).

Биодизель может уменьшить прямые выбросы выхлопных газов из выхлопной трубы. частицы, мелких частиц твердых продуктов сгорания на транспортных средствах с фильтрами твердых частиц на 20 процентов по сравнению с дизельным топливом с низким содержанием серы (<50 ppm). Выбросы твердых частиц в результате производства сокращаются примерно на 50 процентов по сравнению с дизельным топливом, получаемым из ископаемых источников.^[9]

Биоразложение

А Университет Айдахо исследование по сравнению биоразложение нормы биодизельного топлива, чистых растительных масел, биодизельного топлива и смесей нефтяного дизельного топлива, а также чистого двухмерного дизельного топлива. Используя низкие концентрации продукта, подлежащего разложению (10 частей на миллион) в растворах с улучшенными питательными веществами и осадком сточных вод, они продемонстрировали, что биодизельное топливо разлагается с той же скоростью, что и контроль декстрозы, и в 5 раз быстрее, чем нефтяное дизельное топливо, в течение 28 дней, и биодизельные смеси вдвое увеличили скорость разложения дизельного топлива за счет совместный метаболизм.^[10]В том же исследовании изучались деградация почвы с использованием 10 000 частей на миллион биодизеля и нефтяного дизельного топлива, и было обнаружено, что биодизельное топливо разлагается в два раза быстрее, чем нефтяное дизельное топливо в почве. Во всех случаях было определено, что биодизельное топливо также разлагается более полно, чем нефтяное дизельное топливо, которое дает плохо разлагаемые промежуточные продукты неопределенного происхождения. Исследования токсичности для того же проекта продемонстрировали отсутствие смертности и незначительное токсическое воздействие на крыс и кроликов при дозе до 5000 мг / кг биодизеля. Бензиновый дизель также не показал смертности при той же концентрации, однако токсические эффекты, такие как выпадение волос и изменение цвета мочи, были отмечены при концентрациях> 2000 мг / л у кроликов:^[11]

Биоразложение в водной среде

Поскольку биодизель становится все более широко используемым, важно учитывать, как его потребление влияет на качество воды и водные экосистемы. Исследования биоразлагаемости различных видов биодизельного топлива показали, что все изученные виды биотоплива (включая чистое рапсовое масло, чистое соевое масло и их модифицированные сложноэфирные продукты) были «легко биоразлагаемыми» соединениями и имели относительно высокую скорость биоразложения в воде.^[12] Кроме того, присутствие биодизеля может увеличить скорость биоразложения дизельного топлива за счет совместного метаболизма. Чем выше соотношение биодизеля в смесях биодизель / дизельное топливо, тем быстрее дизельное топливо разлагается. Другое исследование с использованием контролируемых экспериментальных условий также показало, что метиловые эфиры жирных кислот, основные молекулы биодизельного топлива, разлагаются в морской воде намного быстрее, чем нефтяное дизельное топливо.^[13]

Выбросы карбонила

При рассмотрении выбросов от ископаемого топлива и использования биотоплива исследования обычно фокусируются на основных загрязнителях, таких как углеводороды. Общепризнано, что использование биодизеля вместо дизельного топлива приводит к значительному сокращению регулируемых выбросов газов, но в исследовательской литературе не хватает информации о нерегулируемых соединениях, которые также играют роль в загрязнении воздуха.^[14] Одно исследование было сосредоточено на выбросах карбонильных соединений, не соответствующих критериям, при сжигании чистого дизельного топлива и смесей биодизеля в тяжелых дизельных двигателях. Результаты показали, что выбросы карбонильных групп формальдегида, ацетальдегида, акролеина, ацетона, пропиональдегида и масляного альдегида были выше в смесях биодизельного топлива, чем выбросы из чистого дизельного топлива. Использование биодизеля приводит к более высоким выбросам карбонила, но к снижению общих выбросов углеводородов, что может быть лучше в качестве альтернативного источника топлива. Были проведены и другие исследования, которые противоречат этим результатам, но сравнения трудно сделать из-за различных факторов, которые различаются между исследованиями (например, типы топлива и используемые двигатели). В статье, в которой сравнивались 12 исследовательских статей о выбросах карбонилов при использовании биодизельного топлива, было обнаружено, что в 8 из них сообщалось об увеличении выбросов карбонильных соединений, а в 4 было показано обратное.^[14] Это свидетельство того, что по этим соединениям все еще требуется много исследований.

Смотрите также

• Экологичное биотопливо
• Вопросы, связанные с биотопливом

Рекомендации

1. «Отчетность по выбросам углерода и устойчивому развитию в рамках обязательства по возобновляемым видам топлива» (PDF). Министерство транспорта Великобритании. Январь 2008. Архивировано с оригинал (PDF 1,41 МБ) на 2008-04-10. Получено 2008-04-29.
2. График основан на информации, содержащейся в правительственном документе Великобритании.Отчетность по выбросам углерода и устойчивому развитию в рамках обязательства по возобновляемому транспортному топливу В архиве 25 июня 2008 г. Wayback Machine
3. Фарджоне, Джозеф; Джейсон Хилл; Дэвид Тилман; Стивен Поласки; Питер Хоторн (29 февраля 2008 г.). «Очистка земель и углеродная задолженность за биотопливо». Наука. 319 (5867): 1235–8. Дои:10.1126 / science.1152747. PMID  18258862. Архивировано из оригинал (требуется оплата) 13 апреля 2008 г.. Получено 2008-04-29.
   • «Новое исследование поднимает основные вопросы о биотопливе» (Пресс-релиз). Охрана природы в Миннесоте. 2008-02-07. Архивировано из оригинал на 2008-05-13. Получено 2008-04-29.
4. Mortimer, N.D .; П. Кормак; М. А. Эльсайед; Р. Э. Хорн (январь 2003 г.). «Оценка сравнительной энергии, глобального потепления и социально-экономических затрат и выгод от биодизеля» (PDF 763 КБ). Университет Шеффилда Халлама. Великобритания Департамент окружающей среды, продовольствия и сельского хозяйства (ДЕФРА). Получено 2008-05-01.
   
   • Резюме: «Оценка жизненного цикла биодизеля». Получено 2008-05-01.
5. «Полный анализ будущего автомобильного топлива и силовых агрегатов в европейском контексте». Объединенный исследовательский центр (Европейская комиссия), EUCAR и CONCAWE. Март 2007. Архивировано с оригинал на 2008-02-07. Получено 2008-05-01.
6. Европейское агентство по окружающей среде. (2006). Транспорт и окружающая среда: перед дилеммой: TERM 2005: индикаторы, отслеживающие транспорт и окружающую среду в Европейском Союзе (PDF). Копенгаген: Европейское агентство по окружающей среде ; Люксембург: Управление официальных публикаций Европейских сообществ. ISBN  92-9167-811-2. ISSN  1725-9177. Архивировано из оригинал (PDF 3,87 МБ) 19 июля 2006 г.. Получено 2008-05-01.
7. «Биодизель». Энергосберегающее доверие. Получено 2008-05-01. [B] Йодизель считается возобновляемым топливом. Это дает 60-процентное сокращение выбросов CO2 на колеса^{[мертвая ссылка ]}
8. Как индустрия пальмового масла меняет климат (PDF 10,48 МБ). Гринпис Интернэшнл. Ноябрь 2007 г.. Получено 2008-04-30. Основными площадями, оставшимися для новых обширных плантаций, являются обширные участки тропических торфяников - до недавнего времени девственные районы тропических лесов. На этих торфяниках планируется создать более 50% новых насаждений.
9. Beer et al. 2004 г.. ошибка sfn: цель отсутствует: CITEREFBeer_et_al.2004 (Помогите)
10. «Биоразлагаемость, БПК₅, ХПК и токсичность биодизельного топлива » (PDF). Национальная образовательная программа по биодизелю, Университет Айдахо. 2004-12-03. Архивировано из оригинал (PDF 64 КБ) 10 апреля 2008 г.. Получено 2008-04-30.
11. «Биодизель». солнечный навигатор. Получено 2012-04-18.
12. Чжан, X .; Peterson, C.L .; Рис, Д .; Moller, G .; Хоуз Р. Биоразлагаемость биодизеля в водной среде. ASABE 1998, 41 (5), 1423-1430
13. DeMello, J.A .; Carmichael, C.A .; Peacock, E. E .; Nelson, R.K .; Arey, J. S .; Редди, К. М. Биодеградация и экологическое поведение смесей биодизеля в море: начальное исследование. Морской опрос. Бык. 2007, 54, 894-904
14. Он, С .; Ge, Y .; Tan, J .; Ты, К .; Хан, X .; Wang, J .; Вы, Q .; Шах, А. Н. Сравнение выбросов карбонильных соединений из дизельных двигателей, работающих на биодизеле и дизельном топливе. Атмос. Environ. 2009, 43, 3657-3661