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生物燃料减少对石油依赖和温室气体排放的双重作用

来源:国际能源网
摘要:减少对石油的依赖#160。用生物燃料如生物柴油、乙醇和生物丁醇替代部分石油基汽油或柴油己成为美国的国策。美国提出的目标是到2025年通过大量使用生物燃料,替代从中东进口石油的75%以上。据美国能源情报署(EIA)发布的能源展望报告,美国可再生燃料消费量将从2005年6。...

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     1.减少对石油的依赖



     用生物燃料如生物柴油、乙醇和生物丁醇替代部分石油基汽油或柴油己成为美国的国策。美国提出的目标是到2025年通过大量使用生物燃料,替代从中东进口石油的75%以上。

据美国能源情报署(EIA)发布的能源展望报告,美国可再生燃料消费量将从2005年6.5×1015BTU增加到2030年10.2×1015BTU。到2030年,生物燃料将可望供应美国道路运输燃料的10%~25%,即可达850亿~1950亿加仑/年。



     加拿大制订汽油和柴油中采用可再生生物燃料目标。投资3.45亿加元(2.99亿美元)支持生物燃料和其他生物产品的开发。加拿大环境部要求到2010年汽油中平均可再生燃料含量为5%。到2012年柴油和采暖用油中可再生燃料含量为2%。到2010年汽油的5%将需要约21亿升(5.55亿加仑)/年可再生燃料;到2012年柴油和采暖用油的2%将需要约6亿升(1.59亿加仑)/年可再生燃料。



     法国石油天然气工业支持政府的生物燃料计划,已使汽油和柴油中生物燃料含量从2005年1.2%增加到2008年5.75%。并将使生物燃料所占份额增加到2010年7%和2015年10%。2008年,法国生产300万吨生物燃料,其中220万吨为生物柴油。



     德国生物燃料法自2007年开始已使汽油中生物燃料的比例为1.2%、柴油中生物燃料的比例为4.4%。



     西班牙于2005年制定了可再生能源计划,到2010年生物燃料将总的燃料消费量5.83%。



     巴西是世界上领先的生物燃料生产国,其甘蔗作物的一半用于生产该国非柴油运输燃料的40%以上。在美国,谷物作物的15%用于生产非柴油运输燃料的约2%,乙醇生产以更快的速度在增长。据估算,巴西和美国现生产的乙醇已低于目前的汽油成本。2007~2011年间巴西石油公司在可再生燃料方面投资将超过3亿美元。根据规划,西班牙到2010年末成为最大的生物燃料生产国之一。



     据国际能源局(IEA)发布的报告显示,虽然生物燃料将增大满足运输行业的能源需求,但到2030年,生物燃料所占份额仅能达到4%,因为食品需求将与之竞争。然而,报告指出,新的生物燃料技术如纤维素乙醇的发展可望使生物燃料发挥更大的作用。



     世界瞭望学会称,采用新技术后,在今后25年内生物燃料可望占美国运输燃料的37%,在这25年内,欧盟使用生物燃料也可望替代20%~30%的石油。

据分析,生物燃料长期的发展潜力在于使用非食用原料,包括农业、城市和林业废弃物,以及高速增长的富含纤维素的能源作物如换季的牧草。



     2.有助于减少温室气体排放



     美国明尼苏达大学研究人员的研究认为两种生物燃料都属清洁能源,且生物柴油的环境效益更明显。生物柴油较普通柴油的温室气体排放量低41%,生物乙醇较汽油的温室气体排放量低12%。而种植大豆与种植玉米相比,所需的氮肥和农药都要少得多。



     运输业占世界温室气体排放的25%,而且这一比例还在上升。生物燃料在减少温室气体排放方面拥有很大潜力,尤其是开发使用以农业废物和纤维素作物如换季牧草为原料的先进生物质技术。



     据诺维信(Novozymes)公司估算,到2022年约有150亿加仑/年的乙醇将采用第二代技术来生产。第二代技术的效益之一是不与食品争粮,与汽油相比,淀粉基生物燃料可减少二氧化碳(CO2)排放30%~70%,而第二代纤维素乙醇可使二氧化碳(CO2)排放减少90%。



     据英国运输部称,至2010年,英国所有汽车燃料销售量的5%来自可再生能源,据计算,到2010年可削减约100万吨二氧化碳的排放。据称,这相当于行驶在道路上的汽车将减少100万辆。未来几年内二氧化碳排放可望减少,这将有助于使运输对气候变化的影响减小。



     与化石燃料相比,英国使用生物燃料将可减少温室气体排放53%,英国使用小麦生产生物丁醇将可减少温室气体排放64%。



     瑞典隆德(Lund)大学的研究人员于2010年5月26日发布的一项研究指出,发现瑞典的生物燃料与汽油和柴油相比,可减少温室气体排放65%~148%,甚至将直接和间接的土地利用变化也考虑在内也是如此。在这项研究中,在各种类型的沼气、乙醇和生物柴油中,从粪肥产生的沼气减排温室气体的效果最好。研究认为,从粪肥、食品工业废弃物和有机生活垃圾生产的生物气体(沼气),与化石燃料相比,它们减排温室气体的效应分别为148%、119%和103%。它们减排温室气体的效应超过100%,是因为通过增加肥料养分的循环减少了对化肥的需求,而取得的间接效应,并且增加了有机质转变为固体的循环。与化石燃料相比,利用其他生物燃料的温室气体减排效应包括:1.小麦乙醇、甜菜乙醇和巴西甘蔗乙醇分别为71%、80%和79%。2.  生物柴油为68%。3.从牧草作物、甜菜和玉米生产的生物燃料分别为86%、85%和75%。



     挪威科技大学(Norwegian  University  of  Science  and  Technology  ,NTNU)研究人员于2010年6月1日在美国化学学会杂志《能源与燃料》上发布研究报告指出,麻疯树生物柴油(JBD)与费-托合成柴油(FT)的调合油,与纯费-托合成柴油(FT)相比,可降低CO、THC、烟尘和PM等污染物排放。但是,氮氧化物(NOx)排放量较高,发动机的热效率也比较高的JBD调合油稍低。研究人员测试了JBD与FT燃料进行的调合性能,调合体积比为,0:100,  25:75,  50:50,  75:25,  和100:0  (B0,  B25,  B50,  B75,  和B100)。



     测试表明:1.  与石油柴油(DF)相比,FT燃料具有相似的燃料消耗量(BSFC)和热效率。与FT燃料相比,较高的JBD调合物具有更高BSFC和较低的热效率。2.  采用FT燃料与DF相比,CO、烟尘、THC、TPM  和NOx排放均有减少。排放减少是由于在FT燃料中有较高的十六烷值、低含硫和极低的芳香族化合物。采用B50、  B25、  B75,以及B100,与FT燃料相比,达到显著较低的排放,包括CO、黑烟、THC和TPM。这些排放的减少,主要是由于在调合燃料分子中存在氧。较高的十六烷值也是低排放的其他原因。然而,采用JBD调合燃料,氮氧化物(NOx)排放在高负荷下有增加。



     美国谷物乙醇生产商POET公司于2010年6月16日宣布,该公司在其LIBERTY项目第一套商业化纤维素乙醇装置生产的纤维素乙醇与汽油相比,可减少温室气体(GHG)排放111%,,独立生命周期分析(LCA)由美国空气改善资源公司(Air  Improvement  Resource,  Inc.)所作,认为纤维素乙醇将可抵消更多的温室气体排放。分析认为,使用生物化学过程从谷物秸杆生产纤维素乙醇,减排量稍小于美国环保局(EPA)计算的130%。从生物化学乙醇炼油厂得到的关键联产品是生物气体,生物气体可用于替代POET公司谷物基炼油厂中的天然气,该谷物基炼油厂的年产量为5000万加仑。分析发现,所有投入到LIBERTY项目的供入量将排放41.8  g二氧化碳当量/每产生megajoule(Mj)能量(41.8gCO2eq/MJ)。生物气体输出作为联产品,可弥补49.8  gCO2eq/MJ。据美国环保局(EPA)估算,土地利用和农业变更可再弥补1.7  gCO2eq/MJ,从而使LIBERTY项目总排放为-9.7  gCO2eq/MJ。美国环保局的汽油排放标准为92.9  gCO2eq/MJ。
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