كيف يمكن تحويل نفايات الطعام إلى وقود طائرات صديق للبيئة

[ad_1]

للعديد من الاستخدامات ، يظل الوقود السائل أكثر مصادر الطاقة العملية – فالطائرات والسفن الكبيرة أمثلة واضحة. من الممكن إنتاج الوقود الحيوي لهذه التطبيقات. لكن حتى الآن لم يكن أحد قادرًا على القيام بذلك بسعر تنافسي ، تاركًا الوقود الأحفوري كخيار مهيمن.

في ورقة جديدة، لذلك بحثت مجموعة من الباحثين في الولايات المتحدة في إمكانية تحويل نفايات الطعام إلى وقود للطائرات. من الناحية الكيميائية ، النتائج ممتازة ، حيث تنتج مواد يمكن مزجها مع القليل من وقود الطائرات القياسي لتلبية جميع المعايير التنظيمية. من الناحية الاقتصادية ، الوضع ليس بهذا الحجم تقريبًا ، يعمل فقط بالأسعار التي كانت سائدة منذ أكثر من خمس سنوات. لكن حقيقة أن النفايات ستضع الميثان في الغلاف الجوي لأنها تتحلل أكثر من تعويض نشبع التي ينتجها وقود الطائرات في المزيج. لذا فإن سعر الكربون يمكن أن يغير المعادلة.

يركز العمل هنا على ما يسمى “النفايات الرطبة” ، والتي تشمل أشياء مثل فضلات الطعام وروث الحيوانات ومياه الصرف الصحي. كما قد تتوقع ، نحن ننتج الكثير من هذه الأشياء ، ويقدر المؤلفون أن إجمالي محتواها من الطاقة يعادل تقريبًا 10 مليارات جالون من وقود الطائرات كل عام. نظرًا لكمية المياه الموجودة ، فإن تحويل هذه النفايات مباشرة إلى أي نوع من الوقود يتطلب استخدام طاقة مكثفة للغاية ، حيث يجب التخلص من المياه. ومع ذلك ، من الممكن وضع النفايات في بيئة خالية من الأكسجين وتحويل البكتيريا إليها الميثان.

ما يركز عليه المؤلفون هو مقاطعة تلك العملية. إذا قمت بزراعة البكتيريا في ظل الظروف المناسبة ، فإنها لن تتحلل بشكل كامل من الدهون المعقدة الأطول. بدلاً من ذلك ، سيتوقفون عند نقطة يكون فيها معظم الكربون في تلك الخلايا في شكل جزيئات قصيرة نسبيًا يبلغ طولها من أربعة إلى ثمانية ذرات كربون. تحتوي هذه عادةً على زوجين من الأكسجين متصل بأحد طرفي سلسلة الكربون ، مما يجعلها أحماض ضعيفة.

كيميائيًا ، من الممكن أن تتفاعل هذه الجزيئات بطريقة تندمج فيها اثنين من الأحماض الضعيفة في جزيء واحد ، مما يؤدي إلى إطلاق الماء وجزيء واحد من ثاني أكسيد الكربون في هذه العملية. يبلغ طول الجزيء الناتج الآن ضعف الطول تقريبًا (يندمج جزيئان من أربعة كربون لتشكيل جزيء من سبعة كربون ويطلق الكربون الآخر على هيئة ثاني أكسيد الكربون2). وهذا يرفع الطول إلى جوار الهيدروكربون النموذجي في وقود الطائرات.

الجزيء الأطول لا يزال متصلًا بالأكسجين ، وهناك طريقتان للتخلص منه. الأول هو تفاعل بسيط مع الهيدروجين ومحفز رخيص ، ينفث الأكسجين على شكل ماء. البديل هو اندماج آخر لجزيء حمض ضعيف آخر ، مما يخلق بنية متفرعة أكثر تعقيدًا. (تتطلب هذه العملية أيضًا تفاعلًا مع الهيدروجين لتحويل المادة إلى هيدروكربون نقي عند الانتهاء.) أظهر الباحثون أنه باستخدام المحفزات المناسبة ، يعمل كلا التفاعلين بشكل جيد للغاية وينتجان مزيجًا من الهيدروكربونات بخصائص مشابهة لتلك الموجودة في وقود الطائرات.

لذلك كان لدى الباحثين الآن عملية. قم بإدخال النفايات إلى جهاز الهضم البكتيري ، ووقف إنتاج البكتيريا للميثان ، وعزل الأحماض الدهنية القصيرة عن الهاضم. بعد ذلك ، ضع هذه من خلال بضع تفاعلات ، وأخرج مزيجًا من الهيدروكربونات التي يمكن استخدامها كوقود.

بالطبع ، هناك بعض المتطلبات المحددة إلى حد ما لما يشكل وقود الطائرات ، والتي صممتها سلطات الطيران لضمان سلامة الرحلات والعمليات على الأرض. وقد اختلف الوقود الناتج عن هاتين العمليتين عن وقود الطائرات القياسي في بعض الطرق الحاسمة ، مثل نقطة الوميض ونقطة التجمد ، التي تحدد سلوك الوقود استجابةً لدرجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة ، على التوالي.

لم تكن هذه مشكلة إذا تم الاحتفاظ بهذه الأنواع من الوقود الحيوي بأقل من 10 في المائة من إجمالي مزيج وقود الطائرات. ولكن من الممكن أن يتسبب ذلك في حدوث مشكلات إذا أردت صنع مزيج يستخدم في الغالب من الوقود الحيوي. ومع ذلك ، أنتج التفاعلان المختلفان نواتج تختلف بطرق متعاكسة (على سبيل المثال ، أنتج أحدهما سائلًا ذا نقطة وميض أعلى ، والآخر ينتج سائلًا ذا نقطة وميض أقل). لذلك من خلال مزج الاثنين معًا ، كان من الممكن صنع مزيج من وقود الطائرات يحتوي على أكثر من 70 بالمائة من الوقود الحيوي.

[ad_2]

Source link

Leave a Comment