Рисовая шелуха: будущее в производстве биотоплива?

Мы живем в мире, в котором происходят бесчисленные изменения, такие как изменение климата, многие из которых связаны с деятельностью человека, такой как изменение климата. Как отметил президент Барак Обама на конференции Организации Объединенных Наций по изменению климата 2015 года в Париже: «Мы первое поколение, которое ощутило влияние изменения климата, и последнее поколение, которое может что-то с этим сделать». Слова Обамы отражают безотлагательность действий по сдерживанию последствий изменения климата, на которое влияет множество факторов.

Производство биотоплива из рисового сырья является горячей темой

Одним из основных факторов изменения климата является выброс CO.₂ по транспортному сектору. Только на этот сектор приходится 14% мирового выброса CO.₂ выбросов каждый год. Один многообещающий подход к снижению выбросов CO₂ выбросы в транспортном секторе заключается в использовании альтернативных видов топлива, таких как биотопливо, вместо традиционных ископаемых видов топлива, таких как биотопливо.

Альтернатива биотопливу

Биотопливо — это источник энергии, полученный из биологических или природных ресурсов, таких как растения, пищевые отходы или даже водоросли, использование которых может иметь ряд преимуществ. Оптовое использование биотоплива приведет к снижению чистых выбросов CO.₂ при содействии _. Это облегчило бы цикл «углеродно-нейтральный цикл», в котором CO₂ выбрасываемый при сжигании топлива, в идеале был бы эквивалентен CO₂ захватываются растениями в процессе роста.
Биотопливо также является возобновляемым источником энергии, поскольку источник сырья биомассы, используемый при производстве биотоплива, может многократно выращиваться или собираться в одном и том же месте. Различные материалы биомассы могут выращиваться в разных странах в зависимости от их климата и природной флоры. Это может повысить энергетическую безопасность и позволить странам стать более независимыми в отношении производства и управления энергией.

Варианты материала биомассы

Биотопливо первого поколения производится из пищевых культур, растительных масел и животных жиров, тогда как биотопливо второго поколения может производиться из лигноцеллюлозной биомассы или древесины. Биотопливо третьего поколения получают из морского сырья, такого как водоросли, а биотопливо четвертого поколения появилось благодаря передовой биохимии.
В рамках нашего исследования мы изучили шесть различных вариантов материалов второго и третьего поколения, которые можно использовать для производства биотоплива в промышленных устройствах, таких как реакторы с псевдоожиженным слоем. Мы сравнили сырье с точки зрения устойчивости, осуществимости и этической ответственности. Наше исследование показывает, что ива, рисовая солома и рисовая шелуха являются лучшими вариантами для производства биотоплива. Ива обладает благоприятными свойствами материала, так как содержит небольшое количество золы и щелочных металлов. С другой стороны, рисовое сырье представляет собой этически ответственный вариант, поскольку это отходы производства риса. Таким образом, дополнительная земля или другие ресурсы, такие как удобрения и вода, не нужны для производства.

Рисовая шелуха может быть ответом

В настоящее время производство биотоплива из рисового сырья является горячей темой, представляющей интерес для многочисленных исследователей биоэнергетики. Например, в статье, опубликованной в Биоресурсная технология Биджой Бисвас и его коллеги из Индии провели оценку нескольких сельскохозяйственных материалов, включая рисовую солому и шелуху, для определения оптимальной температуры для пиролиза и получения максимального выхода биомасла из них.Пиролиз — это процесс, при котором органические материалы нагреваются без доступа кислорода. Их исследования показывают, что рисовая шелуха (38,1% масс.) имеет более высокий выход, чем рисовая солома (28,4% масс.). Здесь % по массе представляет собой процент выхода бионефти из данной массы рисовой шелухи или рисовой соломы. Процесс пиролиза также приводит к образованию твердых остатков и газообразных продуктов, которые, в свою очередь, могут быть использованы для производства других видов топлива.

Биотопливо — не единственный продукт, который можно производить из биомассы.

С другой стороны, в статье, опубликованной в Энергия, РС. Хоссейн и его коллеги (2017) представили альтернативный подход к пиролизу для решения проблем как возобновляемых источников энергии, так и обращения с отходами. Вдохновленные растущими потребностями планеты в энергии и истощением запасов ископаемого топлива, исследователи загрузили смеси твердых отходов шин и рисовой шелухи в реакторы с неподвижным слоем для совместного пиролиза при температуре 450 °C. Исследование показало, что максимальный выход жидкости составляет 52 мас.% для смеси 50% покрышки и 50% рисовой шелухи, показывая лучший выход, чем чистая рисовая шелуха. Что еще более важно, исследование предлагает возможный будущий подход к переработке отходов биомассы и автомобильных шин и управлению ими.
Однако биотопливо — не единственный продукт, который можно производить из биомассы, такой как рисовая шелуха, как показал Яфей Шен в статье, опубликованной в журнале. Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии. Шен исследует возможность создания функциональных наноматериалов из рисовой шелухи, богатой кремнеземом. Сбор кремнезема, который является ключевым материалом для производства электроники, из рисовой шелухи, может помочь свести к минимуму экологические проблемы, такие как потери энергии, выбросы парниковых газов и загрязнение воздуха, связанные с традиционным сжиганием рисовой шелухи в открытом поле. Кроме того, биоуголь, являющийся продуктом пиролиза рисовой шелухи, можно использовать для удаления загрязняющих веществ из почвы и материалов для кремниевых аккумуляторов.

Будущее биотоплива для рисовой шелухи?

Биотопливо, безусловно, может способствовать сокращению выбросов парниковых газов (ПГ). Получение биотоплива из сельскохозяйственных отходов, таких как рисовая шелуха, вписывается в нынешнюю тенденцию экономики замкнутого цикла при условии, что она реализуется этически корректным образом. Мы считаем, что правильное производство биотоплива может способствовать созданию более устойчивого и этичного общества.

Также прочитайте «Являются ли судоходная отрасль и биотопливо идеальной парой?» от трех других студентов из этого проекта.

Луна, Ивар и Стивен входят в группу студенческих проектов (SPG) по специальности «Ответственные инновации», чему способствует сотрудничество университетов Лейдена, Делфта и Роттердама. Каждый университет вносит свой вклад в области ответственных инноваций. Студенты проходят курсы и выполняют проекты по ответственным инновациям, ответственному управлению и этике в течение двух учебных блоков.

Барри В. Фитцджеральд — научный сотрудник отдела процессов и энергетики 3mE Технического университета Делфта. Его основные научные интересы включают переработку биомассы, физику полимеров, гидродинамику, гранулированные материалы и научное образование. Он также активно участвует в научных коммуникациях и опубликовал научно-популярную книгу «Секреты науки о супергероях». Кроме того, Барри является главным редактором журнала открытого доступа TU Delft Superhero Science and Technology. Свяжитесь с ним здесь.

Delta Lab Delta Lab предлагает вам возможность поделиться всем, что вас действительно волнует, со всем университетским сообществом. Напишите нам по адресу delta@tudelft.nl.