DOE अनुसंधान: 10 बायोफ्यूल ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को 60% तक कम कर सकते हैं

DOE Co-Optima अनुसंधान उच्च प्रभाव वाले बायोफ्यूल मार्गों की पहचान करता है

अमेरिका के ऊर्जा विभाग की आर्गन नेशनल लेबोरेटरी से दो सहकर्मी-समीक्षित अध्ययनों ने वैश्विक निम्न-कार्बन ऊर्जा संक्रमण के लिए एक महत्वपूर्ण खोज प्रस्तुत की है: 10 विशिष्ट बायोफ्यूल उत्पादन मार्ग पारंपरिक फॉसिल गैसोलीन की तुलना में लगभग 60% तक जीवनचक्र ग्रीनहाउस गैस (GHG) उत्सर्जन को कम कर सकते हैं।

यह शोध DOE के Co-Optimization of Fuels and Engines (Co-Optima) कार्यक्रम के तहत किया गया था, जिसमें ऊर्जा दक्षता और नवीकरणीय ऊर्जा के कार्यालय, बायोएनर्जी प्रौद्योगिकियों के कार्यालय, और ऑटोमोटिव प्रौद्योगिकियों के कार्यालय का संयुक्त नेतृत्व था। Co-Optima संघ में नौ राष्ट्रीय प्रयोगशालाएँ और 20 से अधिक विश्वविद्यालय और उद्योग भागीदार शामिल हैं, सभी ईंधन रसायन और इंजन डिजाइन में समानांतर नवाचार पर केंद्रित हैं।

दोनों अध्ययनों में उपयोग किया गया मूल विश्लेषणात्मक उपकरण आर्गन का GREET मॉडल (ग्रीनहाउस गैसें, विनियमित उत्सर्जन और प्रौद्योगिकी में उपयोग की जाने वाली ऊर्जा)—ईंधन और ऊर्जा प्रणालियों में जीवनचक्र GHG लेखांकन के लिए उद्योग मानक ढांचा है।

“हम इंजनों और बायोफ्यूल में नए नवाचारों के चौराहे पर हैं,” ट्रॉय हाकिंस, आर्गन ईंधन और उत्पाद समूह के प्रबंधक ने कहा। “कम-कार्बन ईंधनों और इंजनों को एक साथ काम करने के लिए डिजाइन करना ऊर्जा दक्षता और वाहन प्रदर्शन को अधिकतम कर सकता है।“

दो इंजन प्लेटफार्म, कई फीडस्टॉक मार्ग

अध्ययन 1 — मल्टी-मोड आंतरिक दहन इंजन (यात्री वाहन)

शोधकर्ताओं ने 12 बायोफ्यूल उत्पादन मार्गों की जांच की, जो मल्टी-मोड आंतरिक दहन इंजनों के लिए अनुकूलित थे—ऐसे सिस्टम जो ड्राइविंग स्थितियों के आधार पर प्रज्वलन और दहन मोड के बीच स्विच कर सकते हैं। फीडस्टॉक में लकड़ी का कचरा, मक्का का भुट्टा और अन्य कृषि और वानिकी उप-उत्पाद शामिल थे। लागू किए गए परिवर्तन प्रौद्योगिकियों में किण्वन, उच्च दबाव/उच्च तापमान (HPHT) उत्प्रेरण, और दोनों का हाइब्रिड संयोजन शामिल था।

12 मार्गों में से, सात वर्तमान पेट्रोलियम ईंधन लागत के साथ लागत-प्रतिस्पर्धी पाए गए, जो NREL और PNNL से तकनीकी-आर्थिक विश्लेषण पर आधारित हैं। महत्वपूर्ण रूप से, बारह में से दस ने GREET जीवनचक्र आकलनों में लगभग 60% की GHG कमी प्रदर्शित की। पहचानी गई ईंधन श्रेणियों में अल्कोहल, फ्यूरान मिश्रण और आल्केन्स शामिल हैं।

अध्ययन 2 — हाइब्रिड नियंत्रित संकुचन-आग लगाने वाले इंजन (फ्रेट/डीज़ल)

दूसरे अध्ययन ने वाणिज्यिक माल में प्रयुक्त डिज़ल-साइकिल इंजनों को लक्षित करने वाले 25 उत्पादन मार्गों का विश्लेषण किया। फीडस्टॉक में लिग्नोसेलुलोजिक बायोमास (लकड़ी के चिप्स, मक्का का भुट्टा) से लेकर पौधों से प्राप्त तेल (सोयाबीन, पपीता) से लेकर गीले कचरे के प्रवाह और पुनर्नवीनीकरण चिकनाई तक शामिल थे। परिवर्तन प्रौद्योगिकियों में किण्वन, गैसीफिकेशन और जल-तापीय लिक्विफ़ैक्शन शामिल थे।

25 मार्गों में से बारह ने जीवनचक्र GHG में 60% से अधिक की कमी प्राप्त की। अधिकांश मार्ग वर्तमान प्राकृतिक गैस कीमतों के खिलाफ लागत-प्रतिस्पर्धी थे। INL के संचालन अनुसंधान और विश्लेषण समूह के प्रमुख डेमन हार्टले ने कहा कि जबकि उपलब्ध बायोमास संसाधनों की विविधता पेट्रोलियम-व्युत्पन्न ईंधनों और रसायनों के लिए महत्वपूर्ण प्रतिस्थापन क्षमता का प्रतिनिधित्व करती है, फीडस्टॉक गुणवत्ता परिवर्तनशीलता एक प्राथमिक तकनीकी चुनौती है जो परिवर्तन स्थिरता को प्रभावित करती है।

औद्योगिक बायोमास फीडस्टॉक आपूर्ति के लिए प्रभाव

दोनों DOE अध्ययनों के केंद्र में बायोमास फीडस्टॉक्स—लकड़ी का कचरा, कृषि अवशेष, वानिकी उप-उत्पाद—ठीक वही कच्चे माल हैं जिन्हें औद्योगिक स्तर के बायोमास पैलेट उत्पादन लाइनों को प्रोसेस करने के लिए इंजीनियर किया गया है। जैसे-जैसे नीतिगत ढांचे और निजी निवेश सत्यापित निम्न-कार्बन ईंधन मार्गों के चारों ओर अधिक व्यवस्थित होते जा रहे हैं, विश्वसनीय, उच्च-आयत फीडस्टॉक परिवर्तन क्षमता एक रणनीतिक आपूर्ति श्रृंखला की आवश्यकता बन जाती है।

Kingwood की गीली-फीड बायोमास पैलेट उत्पादन लाइनें उच्च-नमी कच्ची बायोमास को पैमाने पर संभालने के लिए डिज़ाइन की गई हैं, जिसमें कुचलने, मोटी पीसने, सुखाने, बारीक पीसने, पैलेट बनाने और स्वचालित पैकेजिंग को एक ही बंद प्रक्रिया में एकीकृत किया गया है। उत्पादन लाइन कॉन्फ़िगरेशन को प्रति वर्ष 200,000 मीट्रिक टन तक उत्पादन करने के लिए इंजीनियर किया जा सकता है, जिसमें पूरी प्रणाली निर्माण धूल हटाने और स्वचालन को शामिल करती है जो Kingwood के Three-Standardization Framework के साथ औद्योगिक पैलेट लाइन के डिजाइन के लिए संगत है।

जिन ऑपरेटरों का बायोफ्यूल या प्रत्यक्ष दहन बाजारों में बायोमास फीडस्टॉक की आपूर्ति होती है, उनके लिए उपकरण चयन सीधे आउटपुट गुणवत्ता मैट्रिक्स को प्रभावित करता है जिसमें नमी सामग्री, ऊष्मीय मूल्य, और राख सामग्री शामिल हैं। Kingwood के बायोमास पैलेट जो इन लाइनों पर निर्मित होते हैं, 4,800 kcal/kg का ऊष्मीय मूल्य, 15% से कम नमी सामग्री, 0.3% से कम सल्फर सामग्री, और 18% से कम राख सामग्री—विशिष्टताएँ EU, ISO, और U.S. बाजार की आवश्यकताओं के साथ संरेखित होती हैं।

DOE शोधकर्ता जोर देते हैं कि जीवनचक्र विश्लेषण और तकनीकी-आर्थिक मॉडलिंग को मार्ग चयन और अवसंरचना निवेश पर प्रारंभिक चरण के हितधारक निर्णयों का मार्गदर्शन करना चाहिए। उपकरण अधिग्रहण के लिए, यही सिद्धांत लागू होता है: बायोमास पैलेट उत्पादन लाइन के लिए क्षमता नियोजन को पूंजी प्रतिबद्धता से पहले विस्तृत फीडस्टॉक विशेषताओं और प्रक्रिया इंजीनियरिंग की आवश्यकता होती है।

Co-Optima शोधकर्ताओं का कहना है कि जबकि वर्तमान अध्ययन परिवहन ईंधनों पर केंद्रित हैं, आर्गन सक्रिय रूप से बायोफ्यूल मार्ग विश्लेषण को विमानों और समुद्री क्षेत्रों जैसे कठिन-से-electrify क्षेत्रों पर विस्तारित कर रहा है—ऐसे बाजार जो पैलेटाइज्ड ठोस ईंधन जैसे घ densely और स्थिर बायोमास-व्युत्पन्न ऊर्जा वाहक पर निर्भर करते हैं।

“DOE परिवहन क्षेत्र के लिए स्थायी कार्बन-मुक्त समाधान विकसित करने के लिए काम कर रहा है,” हाकिंस ने कहा। “हम Co-Optima के महत्वपूर्ण कार्य का विस्तार करना जारी रखेंगे।”

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Kingwood (Jiangsu Kingwood Industrial Co., Ltd.) एक बायोमास पैलेट उपकरण निर्माता है जिसका मुख्यालय लियांग झोंगगुआनकुन औद्योगिक पार्क, जियांगसु प्रांत, चीन में है। 1999 में स्थापित, Kingwood ने 30 देशों में बायोमास उत्पादन लाइन परियोजनाओं का समर्थन किया है और ISO 9001, ISO 14001, और CE प्रमाणपत्र धारित किया है। स्टॉक कोड: 871765 (NEEQ).