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生物燃料能否取代石油作为汽车的替代能源?

2022年02月08日 18:55:01
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来源:郑谊

生物燃料已成为进一步延长内燃机寿命的替代品,人们对生物燃料的兴趣每年都在增加。然而,有人说生物燃料不能成为最终的替代品。甚至还有人说,生物燃料有严重的副作用。

目前,人类正疯狂寻找新的替代能源。汽车工业正在彻底改变,只有减少碳排放,才能保证人类的生存。按照当今的标准,存储在锂离子电池中的电能是最常选择的替代能源。但是,仍然存在一些问题,例如需要使用稀土等等。

全固态电池的情况类似,它不是一项完全商业化的技术,完成商业化生产阶段还需要更多时间。

因此,生物燃料最近受到了新的关注。这也意味着内燃机仍然可以使用。事实上,生物燃料大约在 10 到 15 年前就已经受到关注。他们计划在欧洲和美国生产和分销生物柴油来替代柴油,甚至 BP 等炼油厂也计划在巴西和其他国家大规模种植玉米或向日葵。

确实,从植物中提取的乙醇用作燃料而不是从化石中获得的碳氢化合物,排放量明显较低。而且,由于它可以连续生产,乍一看,生物燃料的扩散似乎是下一代最理想的解决方案。但是万事有利也有弊。

首先,美国传统上是世界上最大的玉米生产国。玉米生产面积巨大。但实际上,每当你去美国的玉米种植园时,会发现美国还在源源不断扩大种植面积。这是因为尽管已经生产了足够的玉米来养活世界各地的人和牲畜,但是生物燃料的需求不断扩大,因此美国要求在汽油中添加 10% 的乙醇,这就是玉米种植持续增长的原因。

从玉米中获取生物燃料的过程与制造酒精的过程相同。玉米粒和秸秆用酵母发酵得到乙醇。唯一的区别是水没有混合,没有蒸馏过程。乙醇被视为碳氢化合物的完美替代品,因为它作为燃料完全可燃且排放量极少。然而,问题在于,本应作为人类和动物食用的玉米,却被用作驾驶汽车的燃料,粮食变得稀缺。

其次,玉米对于很多国家来说地位相当于主食,比如墨西哥完全依赖美国,情况就完全不同了。就像米饭从我们的餐桌上消失一样。从长远来看,这也将对全球粮食资源产生重大影响。例如,以玉米为饲料的鸡、鸭、猪和牛的饲养成本增加。此外,鸡蛋、牛奶和其他加工它们的食品的价格自然会上涨。目前,这种效应正在美国慢慢显现。

第三,是将玉米转化为乙醇不是很有效。据研究,1升乙醇含有约5000大卡的能量,制造乙醇所需的能量超过6000大卡。此外,即使使用相同数量的太阳能,玉米也只能将其中的 0.25% 转化为能源,而太阳能电池板最多可以将其转化为 20%。这意味着直接转化为能源的效率更高。

更大的问题是水。根据同一项研究,种植玉米提炼乙醇所用的水,是使用太阳能电池板所需要用水量的240倍。当然,由于水是再循环的,它可能看起来不是一个大问题,但是当大量水被吸入并用于种植玉米时产生的能量损失问题不容忽视。

第四,由于生物燃料的推广政策,美国玉米带的农民仍在继续扩大耕地,并相应减少其他作物的种植。这造成了另一个粮食短缺。因此,欧洲从几年前开始慢慢撤回其生物燃料政策。

当然,在生物燃料中,也有利用耕作下脚料生产的生物质燃料,但除了能在一定程度上解决粮食短缺外,可获得的乙醇量非常少,生产过程中还存在其他问题。再举一个类似的例子,保时捷奥迪正在研究的 e-Fuel 技术是一种利用二氧化碳生产碳氢化合物的技术,但这项技术在 70 年前就已经研究过了,但因为不经济而被停产。问题是你必须花费更多的能量来再次制造能量。

所以,替代石油的燃料必须继续开发。但是,有一点很清楚,目前提出的解决方案都不是完美的。电能、生物燃料或氢,没有什么是完美的,我们需要更密切地观察,看看真正的趋势是什么。任何事物都是有利也有弊。

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