Hoe door vuilnis aangedreven auto's zouden kunnen werken

Afbeeldingengalerij: exotische auto's De achteraf gemonteerde DeLorean DMC-12 tijdens de 'Back To The Future' 25-jarig jubileumtrilogie Blu-Ray-releaseviering bij Gustavino's op 25 oktober 2010 in New York City. Bekijk meer foto's van exotische auto's. FilmMagic / Getty-afbeeldingen

In "Back to the Future" gooit Doc bananenschillen en bier in meneer Fusion om zijn DeLorean tijdmachine van stroom te voorzien. We zijn nog niet helemaal op het punt van thuiskoude fusiesystemen - of tijdmachines, wat dat betreft - maar we zijn niet ver verwijderd van het kunnen aandrijven van auto's op afval zoals bananenschillen met een brandstof die niet zo ver van bier ligt.

Voertuigen aandrijven met vuilnis klinkt zo vergezocht als meneer Fusion, maar het wordt al op kleine schaal gedaan. Het maken van vloeibare brandstof uit vast afval omvat een proces dat wordt genoemd vergassing, waar warmte - geen vlam - koolstofhoudende vaste stoffen omzet in synthetisch gas, dat vervolgens kan worden gedestilleerd tot ethanol, een alcohol die in veel staten al aan de benzinetoevoer wordt toegevoegd en wordt gebruikt in auto's die al op de weg zijn.

Synthetisch gas, of syngas in het kort, kan worden gemaakt op basis van een verscheidenheid aan grondstoffen, of bronmateriaal, waaronder:

• Fossiele brandstoffen, zoals kolen, olie en aardgas
• Asfalt
• Riolering
• Kunststoffen
• Biomassa, zoals hout of landbouwafval
• Stedelijk vast afval, ook bekend als afval

Het idee om vloeibare brandstof te maken uit vaste biomassa bestaat al lang. Het vergassingsproces werd in 1609 in België ontdekt met hout en kolen. Syngas stond ook bekend als 'stadsgas' en werd gebruikt in straatlantaarns die handmatig moesten worden aangestoken door een lampaansteker. Tijdens de brandstoftekorten van de Tweede Wereldoorlog werden Europese voertuigen uitgerust om syngas van houtsnippers te gebruiken, en Zuid-Afrika in het Apartheids-tijdperk gebruikte dezelfde technologie toen het onder wereldwijde sancties stond..

Met andere woorden, dit spul bestaat al heel lang. Laten we vervolgens eens kijken hoe modern syngas op basis van afval wordt gemaakt en omgezet in ethanol dat kan worden gebruikt zonder enige aanpassing aan uw auto.

Inhoud

1. Hoe afval in gas te veranderen
2. Waarom auto's aandrijven met afval?
3. Mogelijke valkuilen voor door vuilnis aangedreven auto's

De eerste stap is het scheiden van het huisvuil, of vast stedelijk afval, bij een overslagstation. Glas en metaal werken niet in het vergassingsproces en moeten sowieso worden gerecycled; dingen als houtsnippers, gras, banden en luiers zullen werken. "Als het echt heet wordt en smelt, is dat geen goede substantie", zegt Wes Bolsen, Chief Marketing Director bij Coskata, Inc. "Als het heet wordt en in gas verandert, zoals hout in een open haard, is dat goed." Elke op koolstof gebaseerde stof zal als grondstof op de rekening passen.

Nadat het afval is gesorteerd, kan het beginnen met vergassen. De grondstof wordt verwarmd - maar niet verbrand - onder druk totdat deze uiteenvalt. Stel je de compostbak in je achtertuin voor, waarin organisch materiaal zit. Zoals het is, worden die oude slablaadjes en worteltoppen behoorlijk heet en vallen ze uiteen om compost te maken. Stel je nu voor dat de bak geen ventilatieopeningen heeft, dus er is geen zuurstof om verbranding te veroorzaken, en er wordt nog meer warmte en druk uitgeoefend. Hetzelfde ontbindingsproces zou plaatsvinden, maar veel intenser. Het afbraakproces breekt de koolstofbindingen in de oude groenten uit elkaar en verandert in zoiets als aardgas - syngas.

Je zou hier kunnen stoppen, nadat het vergassingsproces syngas heeft gemaakt. Sommige experimentele voertuigen, zoals de Honda Civic NGV of zelfs de nieuwe vloot vuilniswagens van de stad Toronto, rijden op gecomprimeerd aardgas. Syngas zou waarschijnlijk als brandstof voor deze auto's kunnen worden gebruikt. Maar hoe zit het met de miljoenen auto's die al op de weg zijn en die geen syngas kunnen gebruiken? Coskata voegt een paar stappen toe aan zijn proces om ethanol te maken uit het syngas dat gemakkelijk kan worden geïntroduceerd in bijna elk voertuig dat tegenwoordig op de weg rijdt zonder iets aan de auto's te veranderen.

Als het syngas eenmaal is aangemaakt in de fabriek van Coskata, wordt het door bacteriën in een waterige omgeving gefermenteerd van een gas naar een vloeistof - wat eigenlijk betekent dat insecten in watertanks leven. Deze gepatenteerde bacteriestammen ademen syngas (CO, CO2 en H2) in en elimineren ethanol (C2). Het enige dat u hoeft te doen, is de ethanol uit het water destilleren. De ethanol is klaar voor de motor en het water gaat terug naar de insecten, waarbij er heel weinig wordt verspild in het proces.

En nu we weten hoe brandstof uit afval kan worden gemaakt, gaan we kijken waarom we het zouden gebruiken.

Maneschijn

Weinig bekend feit: het maken van ethanol is bijna identiek aan het maken van maneschijn. Zo dichtbij zelfs dat Coskata een beetje benzine aan de afgewerkte brandstof toevoegt - een proces genaamd denaturering. Als ze dat beetje benzine niet zouden toevoegen, zouden ze een alcoholbelasting van $ 27 per gallon moeten betalen. Plus, als iemand wanhopig genoeg is om ethanol met benzine erin te drinken ... nou, ze zullen kotsen.

Of u nu drie of dertig jaar rijdt, u weet dat de gasprijzen volatiel zijn - om het beleefd te zeggen. Politieke onrust, stormen, natuurrampen - allerlei zaken kunnen de stroom van olie en benzine naar de Verenigde Staten verstoren, en een verstoorde stroom betekent hogere prijzen. Het vinden van nieuwe binnenlandse brandstofbronnen is de afgelopen jaren op onze prioriteitenlijst gestegen.

De uitstoot van broeikasgassen en de wereldwijde klimaatverandering staan ​​ook op onze radar. Fossiele brandstoffen dragen bij aan de uitstoot van broeikasgassen in het milieu in bijna elke fase van hun cyclus, van het uit de grond halen, verwerken voor gebruik tot daadwerkelijk gebruik in onze auto's. Het verminderen van deze emissies zou een grote bijdrage leveren aan het verlichten van de belasting van ons milieu.

Het Department of Energy (DOE) merkt op dat syngas, ongeacht welke grondstof wordt gebruikt, een vrijwel emissievrij productieproces mogelijk maakt en configureerbaar is voor opslag van koolstofafvang. Het voldoet ook aan de strengste Amerikaanse milieu-emissievoorschriften voor zwaveldioxide, deeltjes en giftige verontreinigingen.

Door het syngas om te zetten in ethanol, wordt het aandrijven van auto's met afval nog gemakkelijker. Ethanol is al goedgekeurd voor gebruik en is tegenwoordig bij veel benzinestations voor 10 tot 15 procent te vinden. Flex-fuel-voertuigen zouden zelfs nog meer ethanol in de tank kunnen gebruiken, vaak 85 procent ethanol gemengd met 15 procent benzine.

Er zijn veel soorten afval die als grondstof kunnen worden gebruikt, van het afval dat in Seattle wordt verzameld tot het maïsafval in het middenwesten tot restanten van de pulp- en papierindustrie in het zuidoosten. Het is niet nodig om echt voedsel te gebruiken dat mensen zouden kunnen eten, zoals maïs, als je afval kunt gebruiken dat anders aan de stoeprand zou worden opgehaald en op een stortplaats terecht zou komen. "Je zou niet kunnen betalen om je afval in een gat in de grond te stoppen als je er geld mee kunt verdienen", zegt Bolsen van Coskata. "Het is alsof je contant geld begraaft."

Steden als Chicago, dat zijn stortplaats bijna heeft gevuld met gemeentelijk afval, kijken naar systemen zoals die van Coskata om in de toekomst met afval om te gaan. Maar er moet een vangst zijn, toch? Kan zijn.

Blijf lezen om enkele van de uitdagingen te leren waarmee deze nieuwe technologie wordt geconfronteerd.

Chip's Chips

Huisvergassing is mogelijk, zo niet eenvoudig. Vraag het maar aan Chip Beam, die zijn eigen trechter aan elkaar heeft gelast om houtsnippers te vergassen en die achter in zijn Isuzu Trooper uit 1988 heeft gemonteerd. Met behulp van een vergassingsproces dat vergelijkbaar is met het proces dat de Europeanen in de Tweede Wereldoorlog gebruikten, gaat hij 32,2 kilometer af voor elke 25 pond (11,3 kilogram) chips die hij in de hopper gooit. Hij reed ermee in de eerste Green Grand Prix in Watkins Glen, waar hij de "Most Unordinary Car" -prijs won.

De bioraffinaderij van Coskata. Foto met dank aan Coskata, Inc.

Sommige grondstoffen, zoals houtsnippers, zijn behoorlijk uniform. Elk klein stukje hout is van hetzelfde materiaal en machines kunnen alle stukken van hetzelfde formaat maken. Houtsnippers, gras en soortgelijke uniforme grondstoffen zijn bijna ideaal om afval om te zetten in brandstof via het vergassingsproces.

Maar vast stedelijk afval is een ander verhaal. Ja, je kunt banden en luiers als grondstof gebruiken, maar het zijn heel verschillende materialen die een heel verschillende behandeling vereisen voordat ze met het vergassingsproces kunnen beginnen. Om te beginnen is er meer te sorteren om het bruikbare afval op een overslagstation te halen dan om het houtafval bij een pulpfabriek te halen. Meer sorteer- en voorbereidend werk betekent meer kosten.

Dat is niet het enige probleem met de voorbereiding die nodig is voor afval in het vergassingsproces. Veel afvalmaterialen, waaronder vast huishoudelijk afval en sommige biomassa-grondstoffen zoals gras of maïs, hebben een hoger vochtgehalte. Deze items moeten worden gedroogd voordat ze voor vergassing in de trechter worden gevoerd.

Er is ook een potentieel probleem aan de andere kant van het proces: stedelijk afval zou een hoger asgehalte hebben. Houtsnippers zijn een zeer efficiënte grondstof, met slechts een beetje - misschien 2 procent - eindigt als as. De rest van zijn massa wordt omgezet in gas (denk aan een blokhut in de open haard). Elke fabriek die vast huishoudelijk afval zoals banden en luiers verwerkt tot syngas, zou de faciliteiten moeten hebben om met de overgebleven as om te gaan.

En, zoals elke nieuwe brandstofbron, van elektriciteit tot waterstof, moet er genoeg syngas worden gemaakt om het op grote schaal te kunnen toepassen. De grootste vuilniswagen van het land, Waste Management, heeft met Coskata gesproken over een partnerschap, maar het wijdverbreide gebruik van door vuilnis aangedreven auto's ligt nog 3 tot 5 jaar in de toekomst. Maar als die ethanolspuwende bacteriën hun zin krijgen, zou je auto snel genoeg een auto met vuilnis kunnen worden zoals Doc's DeLorean - geen bananen of gekke draden nodig.

Volg de links op de volgende pagina voor meer informatie over door vuilnis aangedreven auto's, synthetisch gas en andere gerelateerde onderwerpen.

gerelateerde artikelen

• 10 eetbare biobrandstoffen
• Hoe vergassing werkt
• Hoe aardgasvoertuigen werken
• Wat is een synfuel? 
• Kan een auto op kernenergie rijden??
• Hoe kunnen algen worden omgezet in biobrandstof? 
• Wat zijn de economische nadelen van het gebruik van biobrandstoffen??
• Op welke nieuwe manieren kunnen bacteriën onze stortplaatsen helpen verkleinen?

Meer geweldige links

• Door hout aangedreven Isuzu Trooper
• Honda Civic GX aardgasvoertuig
• Coskata, Inc..

Bronnen

• Beam, Chip. Syngas Isuzu Trooper-eigenaar. Telefonisch interview. Uitgevoerd in juni 2008.
• Bolsen, Wes. Chief Marketing Director van Coskata, Inc. Telefonisch interview. Uitgevoerd op 23 februari 2011.
• Department of Energy, National Energy Technology Laboratory (NETL). "Vergassing." (23 februari 2011) http://www.netl.doe.gov/technologies/coalpower/gasification/gasifipedia/TOC.html
• LaMonica, Martin. "Afvalbedrijven die naar ethanol gaan graven." CNET Nieuws. 14 mei 2008. (16 februari 2011) http://news.cnet.com/8301-11128_3-9939613-54.html
• Sandru, Mihai. "Toronto's nieuwe vuilniswagen rijdt op biogas uit afval." The Green Optimistic. 11 november 2010. (16 februari 2011) http://www.greenoptimistic.com/2010/11/11/toronto-biogas-garbage-truck/