มีอะไรในเชื้อเพลิงฟอสซิลที่เราไม่สามารถผลิตได้จำนวนมาก

เนื่องจากเชื้อเพลิงประกอบด้วยโซ่โมเลกุลที่แตกต่างกันคำถามของฉันคือเหตุผลที่เราไม่สามารถสร้างโครงสร้างโมเลกุลเดียวกันและสามารถสร้างโครงสร้างเดียวกันในห้องปฏิบัติการดังนั้นเราจึงไม่ต้องวิ่งออกไป?

ฉันเข้าใจว่ามีอะไรมากกว่านี้และมันไม่ง่ายอย่างที่ฉันเห็น แต่นั่นเป็นสาเหตุที่ฉันถาม: ความท้าทายในการทำอะไรเช่นนี้คืออะไร? เราไม่สามารถสร้างโครงสร้างเดียวกันได้หรือไม่?

เช่นเดียวกับบันทึกข้างเคียงเชื้อเพลิงมีโมเลกุลออกซิเจนอยู่ภายในห่วงโซ่หรือไม่รับโมเลกุลเหล่านี้จนกว่าการผสมของออกซิเจนโดยใช้วาล์ว?

น้ำมันที่ออกมาจากพื้นดินเป็นส่วนผสมของสารประกอบไฮโดรคาร์บอนที่เป็นซากของสาหร่ายและสัตว์ขนาดเล็กที่เรียกว่าแพลงก์ตอนพืชและแพลงก์ตอนสัตว์

นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างเชื้อเพลิงฟอสซิลสังเคราะห์แล้ว

ความพยายาม

1 . ขณะนี้มีความพยายาม 300 ล้านดอลลาร์ (ใหญ่กว่าจริง) ในซานดิเอโกแคลิฟอร์เนียโดย บริษัท ที่ชื่อ Synthetic Genomics และ Exxon Mobil เพื่อใช้สาหร่ายเพื่อผลิตน้ำมัน ไขมันในรูปแบบของไขมันในสาหร่ายเป็นองค์ประกอบสำคัญของน้ำมันดิบ

ข้อความที่ตัดตอนมาจาก: http://www.sandiegouniontribune.com/news/2009/jul/15/1n15algae001356-deal-blooms-algae-biofuel-research/?uniontrib

บริษัท เทคโนโลยีชีวภาพในซานดิเอโกนำโดยเจ. เครกเวนเตอร์ผู้บุกเบิกจีโนมได้ตกลงซื้อขายกับเอ็กซอนโมบิลซึ่งอาจรวมเงินทุนมากกว่า $ 300 ล้านในการพัฒนาเชื้อเพลิงชีวภาพจากสาหร่าย

Venter ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีที่สุดสำหรับบทบาทของเขาในการจัดลำดับจีโนมมนุษย์กล่าวเมื่อวานนี้ว่า Synthetic Genomics ของ บริษัท กำลังวางแผนที่จะสร้างเรือนกระจกและทดสอบพื้นที่เพื่อศึกษาสาหร่ายหลายพันสายพันธุ์จากทั่วโลก

เป้าหมายสุดท้ายคือการสร้างสาหร่ายที่จะใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์ในการแปลงคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นน้ำมันและไฮโดรคาร์บอนในปริมาณมากซึ่งเป็นความสามารถที่จะมีราคาแพงเมื่อสาหร่ายเกิดขึ้นตามธรรมชาติ

ณ ตอนนี้โครงการด้านบนล้มเหลวและกลับไปที่กระดานวาดภาพ

ข้อความที่ตัดตอนมาจาก: https://www.technologyreview.com/s/515041/exxon-takes-algae-fuel-back-to-the-drawing-board/

ความพยายามเหล่านั้นดูเหมือนจะไม่ได้ถอดรหัสรหัสสำหรับเชื้อเพลิงสาหร่ายราคาถูก ในข้อตกลงใหม่ระหว่าง บริษัท ต่างๆเอ็กซอนกำลังส่ง Synthetic Genomics กลับไปที่ห้องแล็บเพื่อทำวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐานเพิ่มเติม ตอนนี้จะมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีชื่อซ้ำ - จีโนมสังเคราะห์ซึ่งเป็นวิทยาศาสตร์ที่ค่อนข้างใหม่ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงจีโนมขนาดใหญ่แม้กระทั่งจนถึงจุดที่จะสร้างสิ่งใหม่ทั้งหมด เป้าหมายยังคงเหมือนเดิม:“ เพื่อพัฒนาสายพันธุ์ที่ผลิตซ้ำได้อย่างรวดเร็วผลิตไขมันในสัดส่วนสูงและทนต่อสภาพแวดล้อมและการปฏิบัติงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ”

2 . เชฟรอนมีความร่วมมือกับ บริษัท ที่ชื่อว่า Catchlight Energy เพื่อใช้สาหร่ายเป็นวัตถุดิบในการผลิตปิโตรเลียม เชฟรอนได้ร่วมมือกับ Weyerhaueser Co หนึ่งใน บริษัท ผลิตภัณฑ์ป่าไม้ที่ใหญ่ที่สุดในโลกเพื่อเริ่มใช้เศษไม้ ลิกโนเซลลูโลสที่พบในไม้ก็เป็นองค์ประกอบของปิโตรเลียมเช่นกัน

ข้อความที่ตัดตอนมาจาก: http://investor.chevron.com/phoenix.zhtml?c=130102&p=irol-newsArticle&ID=984280&highlight=

บริษัท Chevron Corporation (NYSE: CVX) และ บริษัท Weyerhaeuser Company (NYSE: WY) ประกาศในวันนี้ถึงจดหมายแสดงเจตจำนง (LOI) เพื่อประเมินความเป็นไปได้ในการทำการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากแหล่งเซลลูโลส

บริษัท จะมุ่งเน้นการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีที่สามารถเปลี่ยนเส้นใยไม้และแหล่งอื่น ๆ ของเซลลูโลสที่ไม่ใช่อาหารเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพที่เผาไหม้สะอาดสำหรับรถยนต์และรถบรรทุก ตัวเลือกวัตถุดิบประกอบด้วยวัสดุที่หลากหลายจากป่าไม้และระบบโรงงานที่มีอยู่ของ Weyerhaeuser และพืชเซลลูโลสที่ปลูกบนพื้นที่ป่าที่มีการจัดการของ Weyerhaeuser

ในธรรมชาติเหตุผลเดียวที่ใช้เวลาหลายล้านปีกว่าที่สารอินทรีย์เหล่านี้จะเปลี่ยนเป็นน้ำมันและก๊าซธรรมชาติก็คือมันต้องใช้เวลานานกว่าที่จะถูกฝังในระดับความลึกที่อุณหภูมิและความดันสูงพอที่จะเปลี่ยนวัสดุเหล่านี้เป็นปิโตรเลียม .

ในความเป็นจริงเวลาที่ใช้ในการแปลงสิ่งเหล่านี้จากสาหร่ายเป็นน้ำมันอาจน้อยกว่าไม่กี่ร้อยปีและนั่นเป็นเพราะการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความดันช้าในการตั้งค่าทางธรณีวิทยา

น้ำมันถูกสร้างขึ้นและพบในตะกอนที่อายุน้อยกว่า 1,000 ปีดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้เวลาหลายล้านปี ในการตั้งค่าอุตสาหกรรมสิ่งนี้สามารถทำได้ในเวลาไม่กี่ชั่วโมงหรือวัน

ท้าทาย

ในห้องแล็บสารอินทรีย์สามารถทำให้ร้อนขึ้น (~ 320C) ในบรรยากาศเฉื่อยด้วยน้ำภายใต้ความกดดัน (~ 150 atm) เพื่อจำลองกระบวนการทางธรรมชาติที่ใช้เวลาหลายล้านปี แต่ใช้เวลาเพียงไม่กี่วันในห้องปฏิบัติการ นี่เป็นเพราะอุณหพลศาสตร์ง่าย ๆ หลายพันปีที่ 100 C หรือไม่กี่วันที่ 320C ให้ผลิตภัณฑ์ที่คล้ายกัน

เทคนิคนี้ใช้เพื่อวิเคราะห์ว่าหินที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะหากถูกฝังลึกกว่านี้สามารถผลิตน้ำมันดิบได้หรือไม่ ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นเครื่องมือในการค้นหาแหล่งน้ำมัน

มันไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจที่จะทำในระดับใหญ่เนื่องจากพลังงานจำนวนมากจะต้องใส่เข้าไปในระบบ

สิ่งที่ด้านข้าง

สำหรับประเด็นนี้

องค์ประกอบทางเคมีของน้ำมันเบนซินนั้นมีออกซิเจนอยู่เช่นน้ำมันเบนซินผสมเอทานอลหรือน้ำมันเบนซินผสมเมทานอล แต่ไม่สามารถทำหน้าที่เป็นออกซิเจนได้ ดังนั้นจึงต้องการออกซิเจนจากภายนอกคืออากาศ เมื่อส่วนประกอบทั้งสองถูกจุดติดไฟมันจะติดไฟและปล่อยพลังงาน เคมีพื้นฐาน

นี่คือปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นภายในกระบอกสูบระหว่างจังหวะการเผาไหม้

2C ₈ H ₁₈ + 25O ₂ → 16CO ₂ + 18H ₂ O

หวังว่านี่จะช่วยได้!

เชื้อเพลิงฟอสซิลที่เราทำไม่ได้คือพลังงาน

เราได้รับการทำเชื้อเพลิงฟอสซิลสังเคราะห์ในรูปแบบหนึ่งหรืออีกประมาณสองศตวรรษ: ก๊าซเมือง (แทนก๊าซมีเทน) เบนซินสังเคราะห์ , ไบโอดีเซลและอื่น ๆ อย่างไรก็ตามยกเว้นไบโอดีเซลทั้งหมดเหล่านี้ใช้พลังงานจำนวนมากในการผลิตในขณะที่เชื้อเพลิงฟอสซิลสามารถสูบออกจากพื้นดินได้

ด้วยเหตุนี้การสังเคราะห์จึงถูกใช้เมื่อเชื้อเพลิงฟอสซิลจากธรรมชาติไม่สามารถใช้งานได้ ก๊าซเมืองถูกใช้ก่อนการค้นพบแหล่งน้ำมันในทะเลเหนือและการพัฒนาเทคนิคการขนส่งก๊าซธรรมชาติในขณะที่เยอรมนีใช้น้ำมันเบนซินสังเคราะห์ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองเมื่อไม่สามารถเข้าถึงธรรมชาติได้

ปัจจุบันความพยายามในการผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์นั้นมีศูนย์กลางอยู่ที่การใช้พืชหรือสาหร่ายเพื่อให้สามารถใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ได้ฟรี

คำตอบอื่น ๆ นั้นถูกต้องในทางเทคนิค อย่างที่พวกเขาพูดสิ่งที่อยู่ในนั้นคือพลังงานหรือไฮโดรคาร์บอนหรืออะไรก็ตามที่คุณต้องการเรียกพวกเขา สิ่งที่เผาได้ แต่น่าเสียดายที่สองกฎหมายแรกของอุณหพลศาสตร์บอกเราว่าเทียมวางพลังงานในสารที่จะใช้พลังงานมากขึ้นกว่าที่คุณจะได้รับออกมาจึงไม่อาจจะทำกำไรได้ [ซึ่งเป็นกันคือเหตุผลที่เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนเป็นเพียง แบตเตอรี่ไม่ใช่แหล่งพลังงาน]

แต่พืชใส่พลังงานในสิ่งที่เราจากดวงอาทิตย์ได้ฟรีตามธรรมชาติ ผู้คนจึงทำให้มันกลายเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ

แต่พวกเราส่วนใหญ่ไม่ได้ขับรถยนต์ด้วยเชื้อเพลิงชีวภาพ ดังนั้นนั่นไม่ได้ตอบคำถามโดยนัยจริง ๆใช่ไหม? อะไรคือเหตุผลที่เรายังคงได้รับมาจากพื้นดิน?

สิ่งที่ขาดหายไปคือปริมาณ

หนึ่งร้อยปีก่อนมีกากน้ำตาลมากพอที่ผลิตในถังเดียวของโรงงานหนึ่งแห่งในบอสตันเพื่อสร้างคลื่นยักษ์ที่ใหญ่พอที่จะฆ่าคนได้ 21 คน:

คิดว่าไม่น่าเชื่อน้ำเชื่อมข้าวโพดมากขึ้นจะต้องมีในปัจจุบันตอนนี้ที่มันอยู่ในเลวทุกอย่าง

สิ่งที่คล้ายกันเกิดขึ้นในเวลาเดียวกันกับน้ำท่วมลอนดอนเบียร์จมแปดคนและทำลายบ้านสองหลัง

ลองนึกภาพว่าเราต้องดื่มมากแค่ไหนในวันนี้! จำนวนที่เป็นไปไม่ได้ เพิ่มไปที่เบียร์ชาโซดาน้ำดื่มบรรจุขวดนม ฯลฯ

ทีนี้ลองจินตนาการดูสักครู่ว่าสารเหล่านี้ไม่ได้ทำจากน้ำเกือบทั้งหมด พวกเขาทำมาจากน้ำเชื่อมเข้มข้น แต่ในปริมาณเดียวกัน มันจะเป็นไปได้ไหมที่จะผลิตสิ่งเหล่านี้ในเชิงปริมาณ ไม่ได้เราอยู่ที่ประมาณขีด จำกัด การผลิตของเราแล้ว

แม้จะมีการรดน้ำลงมาดูที่ราคา 2559 มีนาคมราคาเฉลี่ยของสหรัฐอเมริกาสำหรับแกลลอนของ:

$1.96 Unleaded regular.
$2.20 Kool-Aid, Lemonade from concentrate:
$2.37 Soda (2l/$1.25 budget deal)
$3.16 Milk
$3.60 Hot Chocolate from powder (am drinking this now!)
$10.50 Homebrew beer from a kit.

ทุกสิ่งเหล่านี้แม้จะลดลงประมาณ 90% แม้กับฉันที่หยิบเชอร์รี่ในราคาที่ถูกที่สุดที่ฉันสามารถหาได้ในการค้นหาอย่างรวดเร็วนั้นมีราคาแพงกว่าเชื้อเพลิงของเรา

ถึงกระนั้นการผลิตน้ำมันก็ทำให้คนแคระอย่างเต็มที่รวมเข้าด้วยกัน

รูปภาพ XKCD ที่บังคับใช้:

[[หมายเหตุด้านข้าง: แอ่งน้ำขนาดท่อเหล่านี้ลึกประมาณ 1 มม. เป็นค่าเฉลี่ยที่แต่ละคนใช้ในแต่ละวันโดยเฉลี่ย]]

ปริมาณเป็นซอสลับ ปริมาตรคือสาเหตุที่ปิโตรเลียม / น้ำมันเบนซินเป็นของเหลวเพียงชนิดเดียวที่ไม่ใช่น้ำที่ถูกส่งไปทั่วประเทศแทนที่จะเป็นรถบรรทุก และปริมาณคือเหตุผลที่เราไม่สามารถผลิตเชื้อเพลิงรถยนต์เทียมได้

และในขณะที่มีการพยายามทำสิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่จะถูกนำไปใช้ในโรงไฟฟ้าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชื้อเพลิงของสายการบินและการทำความร้อนในบ้านเนื่องจากรถยนต์ไฟฟ้าจะทำให้เครื่องยนต์สันดาปภายในล้าสมัยในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

พวกเขาสามารถ

พวกมันรวมตัวกันของโซ่พอลิเมอร์หลายชนิดในห้องปฏิบัติการและแม้กระทั่งไฮโดรคาร์บอน University of California Berkeley กำลังทำอยู่ตอนนี้ มันไม่ใช่คำถามที่ทำ เป็นค่าใช้จ่ายในการทำมัน ตอนนี้มันเป็นไปไม่ได้ทางการเงินที่จะแข่งขันในตลาดปัจจุบัน วิธีอื่นในการดึงไดโนเสาร์ที่ตายแล้วออกจากพื้นดินนั้นมีราคาถูกกว่า

นี่คือลิงค์ที่ UC Berkeley ใช้เชื้อแบคทีเรียอีโคไลที่จะช่วยให้การผลิตทดแทนน้ำมันเบนซิน

ความตื่นเต้นเกี่ยวกับเชื้อเพลิงชีวภาพอาจถูกวางผิดที่ นักเคมีรางวัลโนเบลที่ได้รับรางวัลพอลครัตเซิลตีพิมพ์พบว่าการปล่อยก๊าซไนตรัสออกไซด์ที่สร้างขึ้นในระหว่างการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพทำให้พวกเขามีส่วนร่วมมากขึ้นต่อภาวะโลกร้อนกว่าโซลูชั่นเชื้อเพลิงในปัจจุบัน

ดังนั้นก่อนที่เราจะรู้สึกตื่นเต้นเกี่ยวกับห้องปฏิบัติการผลิตเชื้อเพลิงจากขยะชีวภาพเราจะต้องหากระบวนการที่ดีกว่าในการแปลงสารชีวภาพหรือมองหาวิธีอื่น

ขณะนี้มีเชื้อเพลิงชีวภาพที่นำเข้าสู่ตลาดและผสมกับเชื้อเพลิงมาตรฐานของเรา หนึ่งในนั้นคือเอทานอลนั้นได้มาจากข้าวโพด ผลที่ไม่ได้ตั้งใจคือผู้ปลูกข้าวโพดในอเมริกากลางและอเมริกาใต้ขายข้าวโพดให้กับผู้ผลิตเชื้อเพลิงและผลักดันให้ราคาข้าวโพดสูงขึ้นมากจนผู้คนอดอยากเพราะฐานคาร์โบไฮเดรตที่พวกเขาพึ่งพาเป็นแหล่งอาหารมากกว่า มีค่าในถังแก๊สของรถยนต์ ดังนั้นมีที่

ปิโตรเลียมจากพื้นดินเป็นส่วนผสมของโมเลกุลที่แตกต่างกัน แต่มีความจริงที่ว่าพวกเขาถูกสร้างขึ้นด้วยพลังงานจากดวงอาทิตย์ ดังนั้นเมื่อรู้ว่าโมเลกุลมีลักษณะอย่างไรเราสามารถรวบรวมส่วนผสมในอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการที่เหมาะสมเพิ่มความร้อน (พลังงาน) และผลลัพธ์ของน้ำมันเบนซิน อย่างไรก็ตามต้นทุนพลังงานในการทำเช่นนี้ (เนื่องจากกฎของอุณหพลศาสตร์) สูงกว่าพลังงานที่มีอยู่ในผลิตภัณฑ์ซึ่งจะทำให้กระบวนการสูญเสียพลังงานสุทธิ นั่นเป็นเหตุผลที่เราไม่สร้างเชื้อเพลิงฟอสซิลของเราเอง

เป็นเหตุผลเดียวกันกับที่ "เครื่องผลิตไฮโดรเจน" วางตลาดเป็นส่วนเสริมสำหรับรถยนต์เมื่อหลายปีก่อนเพื่อปรับปรุงระยะทางไม่สามารถทำได้ พลังงานที่ต้องการจากระบบไฟฟ้าในรถยนต์อย่างไรก็ตามมีขนาดเล็กกว่าพลังงานที่ผลิตได้เสมอ

และเพื่อเพิ่มการดูถูกการบาดเจ็บพลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อเรารวมออกซิเจนกับผลลัพธ์ปิโตรเลียมของเราในการจัดเรียงองค์ประกอบที่แตกต่างกันในโมเลกุล หนึ่งในผลพลอยได้คือคาร์บอนไดออกไซด์ เราไม่ชื่นชอบสิ่งนั้นแม้ว่าในที่สุดพืชจะได้รับแสงแดดเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์จากคาร์บอนซึ่งเราสามารถเผาไหม้ได้อีกครั้งหากเราเลือก

การแสวงหาพลังงาน "ทดแทน" นั้นเป็นการค้นหาเพื่อค้นหาบางสิ่งที่จะจับพลังงานของดวงอาทิตย์ได้อย่างรวดเร็ว (ในวันเดียว) และเก็บไว้ในวิธีที่ช่วยให้สามารถสกัดได้ในวิธีการควบคุม เรากำลังขอน้ำมัน "ค้างคืน" โฟโตเซลล์และกังหันทำงานได้ดี - เมื่อทำงาน - ไม่ได้เสมอเมื่อเราต้องการพลังงาน

ตอนนี้คุณได้รับภาพ เราไม่สามารถผลิตเชื้อเพลิง - แม้แต่ไฮโดรเจนที่เป็นเจ้าข้าวเจ้าของโดยไม่ใช้พลังงานมากกว่าที่เราจะผลิต

ไม่มีอะไร

ทุกอย่างในเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ใช้อยู่ในปัจจุบันสามารถผลิตได้เป็นจำนวนมาก

มันจะมีราคาสูงกว่าการสูบมันออกมาจากพื้นดิน

เชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นเพียงวิธีการประหยัดพลังงาน แต่ไม่มีประสิทธิภาพ

หากโลกมีแหล่งพลังงานราคาถูกและมีประสิทธิภาพน่าจะไม่เปลืองความพยายามใด ๆ ในการเก็บพลังงานนั้นเป็นปิโตรเคมี เรามียานพาหนะที่ขับเคลื่อนด้วยระบบไฟฟ้าโดยตรงหรือมีประสิทธิภาพมากกว่าเช่นเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจน

ดังนั้นในที่สุดคำตอบสำหรับคำถามของคุณคือ .. เงิน

ในขณะที่มีคำตอบที่ดีคำตอบพื้นฐานทางเคมีที่ง่ายที่สุดคือมันแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะสร้างพันธะคาร์บอน - คาร์บอนอย่างมีประสิทธิภาพนอกเหนือจากระบบชีวภาพ เราสามารถสร้าง H ₂ด้วยกระแสไฟฟ้าของน้ำและเราสามารถสลาย (แตก) ไฮโดรคาร์บอนชีวภาพหรือพอลิเมอร์คาร์บอน (ถ่านหิน) เพื่อให้เชื้อเพลิงชีวภาพที่มีอยู่ก่อนมีประโยชน์มากขึ้น แต่ยังไม่สามารถสังเคราะห์แสงสำหรับย้ายคาร์บอนจาก CO ₂เพื่อเชื้อเพลิง

มีคำตอบที่ดีสำหรับคำถามนอกหัวข้อที่นี่ บางคนอ้างถึงปัญหาของ "ต้นทุน" บางคนอ้างถึงปัญหาของ "พลังงาน" ให้ความสนใจ: สิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งเดียวกันจริงๆ คุณต้องทำบัญชีพื้นฐานบางอย่างเพื่อตรวจสอบว่าธุรกิจมีศักยภาพหรือไม่ การบัญชีขั้นพื้นฐานที่สุดคือความสมดุลของ "พลังงานใน" - "พลังงานออก" หากคุณกำลังสร้างไฮโดรคาร์บอนในห้องปฏิบัติการจะมีการสูญเสียอยู่เสมอเนื่องจากหลักการอนุรักษ์พลังงานและความโชคร้ายที่เราไม่สามารถสร้างอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพ 100% คุณจะไม่มีวันพังทลาย

อาจมีวิธีการจัดเก็บและส่งมอบแหล่งพลังงานในห้องปฏิบัติการของคุณได้ดีกว่าในห่วงโซ่ไฮโดรคาร์บอน

โปรดจำไว้ว่าเราใช้ปิโตรเคมี (สารประกอบคาร์บอนที่สกัดหรือปล่อยออกมาจากพื้นดิน) เพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกันสองประการ: เชื้อเพลิงและวัตถุดิบสำหรับการผลิตสิ่งต่าง ๆ ทุกประเภท ในการลบการพึ่งพาปิโตรเคมีของเราเราจะต้องกล่าวถึงการใช้งานทั้งสองอย่าง

เพื่อทดแทนปิโตรเคมีเป็นแหล่งพลังงานในบางกรณีมันจะดีกว่าที่จะหาวิธีอื่นในการจัดเก็บและปล่อยพลังงาน - แบตเตอรี่ที่ชาร์จโดยกังหันลมหรือแผงโซล่าร์เซลล์เป็นต้น แต่ทางเลือกเชื้อเพลิงฟอสซิลส่วนใหญ่มีปัญหาเกี่ยวกับความสะดวกความจุ (พลังงานเฉพาะโดยน้ำหนักหรือปริมาตร) ความหนาแน่นพลังงาน (อีกครั้งโดยน้ำหนักหรือปริมาตร) ความปลอดภัยของการจัดการ / จัดเก็บ (คิดไฮโดรเจน), NIMBY (คิดฟาร์มลม) ฯลฯ มันง่ายมากที่จะเติมน้ำมันเบนซิน, ดีเซล, น้ำมันเครื่องบิน ฯลฯ ให้ดับเครื่องยนต์และไป .. ไม่ต้องพูดถึงน้ำหนักที่เบาและกะทัดรัด ดังนั้นสำหรับแอปพลิเคชั่นบางอย่างเช่นเครื่องบินอาจเป็นไปได้มากกว่าที่จะเพิ่มกำลังให้กับมันต่อไปในลักษณะปัจจุบัน (ยอมรับข้อเสียทั้งหมด) แต่พิจารณาแหล่งพลังงานทางเลือกอื่นที่ไม่ใช่ปิโตรเลียม - ด้วยเหตุนี้เชื้อเพลิงชีวภาพ

ในการแทนที่ปิโตรเคมีเป็นวัตถุดิบในการผลิตคุณต้องพิจารณาทุกสิ่งที่โลกสมัยใหม่ของเราได้รับมา พลาสติก, ตัวทำละลาย, สีย้อม, สารหล่อลื่น, กาวและอื่น ๆ โมเลกุลที่น่าสนใจทั้งหมดที่สกัดจากน้ำมันดิบ (และอาจเป็นรายการยาว) จะต้องมีการผลิตโดยวิธีอื่น

ไม่ว่าในกรณีใดก็ตามปิโตรเคมีเทียบเท่าเหล่านี้จะต้องถูกผลิตขึ้นในวงกว้าง พวกเราในฐานะประชาคมโลกกำลังเผาผลาญเชื้อเพลิงจำนวนมากเพียงแค่เดินไปรอบ ๆ และเราก็ทำสิ่งต่าง ๆ (เช่นในระดับที่กว้างใหญ่) จากปิโตรเลียม มันมีขนาดใหญ่สามสิ่ง:

1. คิดหาวิธีสร้างสารทดแทน (พูดออกเทนหรือไฮโดรคาร์บอนอื่น ๆ ) โดยกระบวนการทางเคมีและ / หรือชีวภาพจากสิ่งที่เราไม่ได้สกัดจากพื้นดิน (เช่นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ) มีการวิจัยอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับสิ่งนี้ด้วยผลลัพธ์ที่น่าสนใจที่เกิดขึ้นตลอดเวลา

2. ขยายกระบวนการสู่ระดับที่ตรงกับความต้องการ สำหรับสิ่งหนึ่งมันจะใช้เงินลงทุนจำนวนมาก ใครจะเป็นผู้วางเงิน? อีกอย่างหนึ่ง: ถ้าคุณจะเอาคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเข้าไปในกระบวนการและนำไฮโดรคาร์บอนออกมาคุณจะต้องเพิ่มพลังงานซึ่งต้องมาจากที่ไหนสักแห่ง นี่อาจเป็นจุดยึดหลักในการสังเคราะห์เทียบเท่าปิโตรเคมีในระดับที่คุ้มค่า เราสร้างฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ / ลมขนาดใหญ่หรือไม่? สิ่งนั้นจะทำอย่างไรกับภูมิทัศน์โลก? เราสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์มากขึ้นหรือไม่?

3. ทำให้มันเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ ผู้คนอาจถูกชักจูงให้จ่ายเบี้ยประกันภัยเล็กน้อยสำหรับผลิตภัณฑ์เชื้อเพลิงหรือผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคที่ไม่ได้มาจากน้ำมันเบนซิน แต่จะมีข้อ จำกัด กระบวนการที่ไม่ใช่ปิโตรสามารถเข้าใกล้เศรษฐศาสตร์ของหลุมและโรงกลั่นในปัจจุบันได้หรือไม่?

การจริงคำถามที่จะเป็น 'ทำไมเราไม่ทำให้น้ำมันเชื้อเพลิงจากรอยขีดข่วนแทนการสูบน้ำออกจากพื้นดิน?' ผมต้องบอกว่าปัญหาหลักคือพลังงาน - โดยเฉพาะอย่างยิ่งการอนุรักษ์พลังงาน เชื้อเพลิงไม่ใช่แหล่งพลังงาน - เป็นกลไกในการเก็บพลังงาน (เช่นแบตเตอรี่) พลังงานใดก็ตามที่หลุดพ้นจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงเราต้องรวมตัวกันเพื่อสร้างเชื้อเพลิงตั้งแต่แรก มันเป็นเกมที่ไม่มีผลรวม สิ่งที่ทำให้เชื้อเพลิงฟอสซิลแตกต่างกันคือธรรมชาติใช้เวลาหลายร้อยล้านปีในการรวบรวมพลังงานแสงอาทิตย์ไว้ในที่เก็บอินทรีย์ (เช่นพืช) และแยกออกเป็นส่วน ๆ เพื่อให้เราค้นหา

และตอนนี้เรากำลังบริโภคทรัพยากรนั้นเร็วกว่าที่เคยเป็นล้านเท่า เรามีชีวิตอยู่ในเวลาที่ยืมมาผู้คน!

เราสามารถผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์จำนวนมากได้ มันทำโดยเยอรมนีในสงครามโลกครั้งที่ 2 (แม้ว่าจะมาจากแหล่งฟอสซิล) สิ่งที่คุณต้องการคือคาร์บอนและไฮโดรเจน

น่าเสียดายที่คาร์บอนเป็นธรรมชาติในรูปแบบของคาร์บอนไดออกไซด์ (และเชื้อเพลิงฟอสซิล แต่พวกมันถูกกีดกันโดยเฉพาะในคำถาม) และไฮโดรเจนในรูปของน้ำ หากต้องการแยกไฮโดรเจนและคาร์บอนออกจากสิ่งเหล่านี้คุณต้องใช้พลังงาน คาร์บอนและไฮโดรเจนสามารถรวมกันเป็นสารไฮโดรคาร์บอนในปฏิกิริยาเคมีเล็กน้อย

โชคดีที่พลังงานเป็นทรัพยากรที่มีอยู่มากมายบนโลก มีสองวิธีหลักในการผลิตพลังงาน หนึ่งคือการเก็บเกี่ยวพลังงานของดวงอาทิตย์ไม่ว่าโดยตรงหรือโดยอ้อม หมายถึงทางอ้อม ได้แก่ ลมพลังน้ำและแม้แต่เชื้อเพลิงชีวภาพที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่และเชื้อเพลิงฟอสซิล Direct หมายถึง photovoltaics หรือมุ่งเน้นพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์ วิธีการโดยตรงอนุญาตให้คำสั่งมากมายที่มีขนาดใหญ่ใช้พลังงานมากกว่าที่ใช้ในปัจจุบันเป็นเวลาหลายพันล้านปี

อีกวิธีหลักในการผลิตพลังงานคือนิวเคลียร์ซึ่งเป็นทรัพยากรที่อุดมสมบูรณ์ มีU-238เพียงพอในน้ำทะเลและหินแกรนิตธรรมดาที่เราสามารถรักษาระดับการใช้พลังงานในปัจจุบันเป็นเวลาหลายพันล้านปีจนกระทั่งดวงอาทิตย์จะขยายและทำลายเรา

ปัญหาหลักคือค่าใช้จ่าย สิ่งอำนวยความสะดวกในการผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์นั้นมีราคาแพง แต่ในไม่ช้านี้จะใช้งานได้เช่นเดียวกับเยอรมนีในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 สิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับอิเล็กโทรไลต์ไฮโดรเจนจากน้ำก็ไม่ถูกเช่นกัน การสกัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศก็มีค่าใช้จ่ายเช่นกัน นอกจากนี้การผลิตพลังงานยังมีค่าใช้จ่าย แต่อย่างไรก็ตามต้นทุนของพลังงานแสงอาทิตย์ก็ลดลงอย่างรวดเร็วและอาจเป็นทางเลือกการผลิตพลังงานของโลกที่สะอาดขึ้นในอนาคต

มันไม่ใช่ความฝันที่อยู่ไกลจากการผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์ วันนี้ Neste ผลิตNExBTLซึ่งเป็นน้ำมันดีเซลที่ผลิตจากแหล่งไบโอซึ่งเทียบเท่ากับน้ำมันดีเซลปกติและไม่ต้องดัดแปลงรถยนต์ วันนี้มีแผนที่จะสร้างโรงกลั่นชีวภาพเพื่อผลิตก๊าซชีวภาพในประเทศฟินแลนด์ ดังนั้นการแปลงคาร์บอนและไฮโดรเจนเป็นเชื้อเพลิงสังเคราะห์ไม่ใช่ประเด็น: ไบโอดีเซลและไบโอแก๊สโซลีนสามารถผลิตได้

ปัญหาที่เหลืออยู่คือ:

• ค่าใช้จ่ายพลังงานซึ่งจะไม่มีปัญหาในอีกไม่กี่ทศวรรษเนื่องจากการลดต้นทุนของเซลล์แสงอาทิตย์อย่างรวดเร็ว พลังงานมีค่าใช้จ่ายติดลบในประเทศเยอรมนีเป็นครั้งคราวเนื่องจากการผลิตพลังงานทดแทนขนาดใหญ่เป็นระยะ สิ่งที่เราต้องทำคือการยืดระยะเวลาที่พลังงานมีค่าใช้จ่ายติดลบโดยการติดตั้งพลังงานหมุนเวียนที่ไม่สม่ำเสมอมากขึ้น
• ค่าใช้จ่ายในการจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เริ่มแรกจะถูกจับจากแหล่งอุตสาหกรรมและพลังงาน แต่ในที่สุดในโลกที่สะอาดแห่งวันพรุ่งนี้จะต้องถูกแยกออกจากอากาศเพราะจะไม่มีแหล่งCO ₂ (ยกเว้นแหล่งมือถือซึ่งยากต่อการจับ) .
• ค่าใช้จ่ายของกระแสไฟฟ้าของน้ำ วันนี้มันถูกกว่าที่จะผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซธรรมชาติมากกว่าที่จะอิเล็กโทรไลต์ อย่างไรก็ตามในวันพรุ่งนี้ค่าใช้จ่ายอาจแตกต่างกันบางส่วนเนื่องจากต้นทุนพลังงานที่ลดลง
• บ่อน้ำมันขนาดใหญ่ที่ยังไม่หมดและสามารถใช้ในการผลิตน้ำมันมาหลายทศวรรษเพื่อให้ได้ต้นทุนที่ต่ำที่สุด ราคาของน้ำมันฟอสซิลจะอยู่ในระดับที่อุปสงค์และอุปทานมีความสมดุล ซึ่งหมายความว่าจะใช้น้ำมันฟอสซิลเป็นเวลานานเว้นแต่รัฐบาลจะห้ามไม่ให้มีการใช้หรือเก็บภาษีสำหรับการใช้งาน

สิ่งที่จะเห็นได้ก็คือความต้องการเชื้อเพลิงสังเคราะห์ รถยนต์ไฟฟ้าแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้อย่างแน่นอนดังนั้นอาจเป็นกรณีที่เชื้อเพลิงสังเคราะห์เหล่านี้จะถูกใช้โดยการบินไม่ใช่การขนส่งทางถนน