Was ist an fossilen Brennstoffen, das wir nicht in Massen produzieren können?

35

Da Kraftstoff aus verschiedenen Molekülketten besteht, frage ich mich, warum wir nicht die gleiche Molekülstruktur erzeugen und die gleiche Struktur in einem Labor reproduzieren können, damit wir nicht zur Neige gehen müssen.

Ich verstehe, dass das viel mehr ist, und es ist nicht so einfach, wie ich es mir vorstelle, aber deshalb frage ich: Was sind die Herausforderungen, wenn man so etwas tut? Können wir nicht die gleiche Struktur machen?

Haben Kraftstoffe auch als Randnotiz Sauerstoffmoleküle bereits in der Kette oder erhalten sie diese Moleküle erst beim Mischen des Sauerstoffs mit Ventilen?

LostPecti
quelle
19
Gehört das hier oder der Chemievorstand?
Rennfieber
8
Öl kann mit unterschiedlichen Methoden hergestellt werden, das ist nicht das Problem. Das Problem ist, dass die Herstellung in einem Labor viel mehr kostet als das Bohren vom Boden aus, insbesondere in den Mengen, die wir verwenden.
vsz
15
Die Energie, technisch.
Tobia Tesan
3
Erstellen Sie es aus was? Dünne Luft?
Leichtigkeitsrennen im Orbit
5
Energie ist das Wichtigste. Es ist auch eine billige Wasserstoffquelle. Es ist recht einfach, aus Kohle Öl zu gewinnen, aber das ist nur in begrenzten Szenarien sinnvoll. Es wäre technisch möglich, Kohlendioxid einzufangen und Wasser zur Herstellung von synthetischem Öl zu verwenden, aber das ist 1) ein enormer Netto-Energieverlust und 2) viel teurer als nur das Bohren des Materials. Aber keine Sorge, wenn das Öl knapp wird (was nicht in Kürze passieren wird), da teurere Alternativen schnell
auftauchen werden

Antworten:

46

Öl, wie es aus dem Boden kommt, ist eine Mischung aus Kohlenwasserstoffverbindungen, die Überreste von Algen und mikroskopisch kleinen Tieren sind, auch Phytoplankton und Zooplankton genannt.

Wissenschaftler haben bereits synthetische fossile Brennstoffe geschaffen.

Die Bemühungen

1 . Gegenwärtig gibt es in San Diego, Kalifornien, einen (tatsächlich viel größeren) Aufwand von 300 Millionen Dollar, den ein Unternehmen namens Synthetic Genomics und Exxon Mobil zur Verwendung von Algen zur Ölgewinnung unternimmt. Die Lipide, eine Form von Fett, in den Algen sind ein Hauptbestandteil von Rohöl.

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

Ein Biotechnologieunternehmen aus San Diego, das vom Genomik-Pionier J. Craig Venter geführt wird, hat einen Vertrag mit Exxon Mobil abgeschlossen, der mehr als 300 Millionen US-Dollar für die Entwicklung von Biokraftstoffen aus Algen einschließen könnte.

Venter, der vor allem für seine Rolle bei der Sequenzierung des menschlichen Genoms bekannt ist, gab gestern bekannt, dass sein Unternehmen Synthetic Genomics ein lokales Gewächshaus und eine Testanlage plant, in der Tausende von Algenstämmen aus der ganzen Welt untersucht werden sollen.

Ziel ist es, Algen zu entwickeln, die mit Sonnenenergie Kohlendioxid in großen Mengen in Öle und Kohlenwasserstoffe umwandeln - eine Leistung, die bei natürlich vorkommenden Algen unerschwinglich ist.

Bis jetzt ist das obige Projekt gescheitert und kehrt zum Zeichenbrett zurück.

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

Diese Bemühungen scheinen den Code für billige Algenbrennstoffe nicht geknackt zu haben. In einer neuen Vereinbarung zwischen den Unternehmen schickt Exxon Synthetic Genomics zurück ins Labor, um Grundlagenforschung zu betreiben. Es wird sich nun auf seine namensgebende Technologie konzentrieren - die synthetische Genomik, eine relativ neue Wissenschaft, bei der große Änderungen am Genom vorgenommen werden müssen, bis hin zum Bau ganz neuer Genome. Das Ziel bleibt dasselbe: "Stämme zu entwickeln, die sich schnell vermehren, einen hohen Anteil an Lipiden produzieren und den Umwelt- und Betriebsbedingungen wirksam standhalten."

2 . Chevron arbeitet mit einer Firma namens Catchlight Energy zusammen, um Algen als Rohstoff für die Herstellung von Erdöl zu verwenden. Chevron ist auch eine Partnerschaft mit Weyerhaueser Co eingegangen, einem der weltweit größten Unternehmen für Forstprodukte, das mit der Verwendung von Holzabfällen begonnen hat. Lignocellulose aus Holz ist auch Bestandteil von Erdöl.

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

Die Chevron Corporation (NYSE: CVX) und die Weyerhaeuser Company (NYSE: WY) gaben heute eine Absichtserklärung (Letter of Intent, LOI) bekannt, um gemeinsam die Machbarkeit der Kommerzialisierung der Herstellung von Biokraftstoffen aus Quellen auf Cellulosebasis zu prüfen.

Die Unternehmen werden sich auf die Erforschung und Entwicklung von Technologien konzentrieren, mit denen Holzfasern und andere Rohstoffe aus Zellulose in sparsame, sauber verbrennbare Biokraftstoffe für Pkw und Lkw umgewandelt werden können. Die Rohstoffoptionen umfassen eine breite Palette von Materialien aus dem bestehenden Wald- und Mühlensystem von Weyerhaeuser sowie Zellulose-Pflanzen, die auf den von Weyerhaeuser bewirtschafteten Waldplantagen gepflanzt wurden.

In der Natur dauert es Millionen von Jahren, bis diese organischen Materialien zu Erdöl und Erdgas umgewandelt sind, da es so lange dauert, bis sie so tief eingegraben sind, dass die Temperatur und der Druck hoch genug sind, um diese Materialien in Erdöl umzuwandeln .

In der Realität kann die Zeit, die für die Umwandlung dieser Algen in Öl benötigt wird, weniger als einige hundert Jahre betragen. Dies ist wiederum auf die langsame Änderung von Temperatur und Druck in einer geologischen Umgebung zurückzuführen.

Öl wurde in Sedimentlagerstätten erzeugt und gefunden, die erst 1000 Jahre alt sind. Es sind also keine Millionen von Jahren erforderlich. In einer industriellen Umgebung kann dies alles in wenigen Stunden oder Tagen erledigt werden.

Herausforderung

Im Labor kann organisches Material in einer inerten Atmosphäre mit Wasser unter Druck (~ 150 atm) erhitzt werden, um die natürlichen Prozesse zu simulieren, die Millionen von Jahren dauern, aber im Labor nur einige Tage in Anspruch nehmen. Dies ist auf die einfache Thermodynamik zurückzuführen. Tausende von Jahren bei 100 ° C oder einige Tage bei 320 ° C ergeben ähnliche Produkte.

Diese Technik wird verwendet, um zu analysieren, ob unreife Gesteine, wenn sie tiefer vergraben worden wären, Rohöl produzieren könnten. So kann es als Werkzeug zur Suche nach Ölvorkommen eingesetzt werden.

Es ist nicht wirtschaftlich, dies in großem Maßstab zu tun, da so viel Energie in das System eingebracht werden muss.

Nebensache

Was diesen Punkt betrifft,

Die chemische Zusammensetzung von Benzin enthält zwar Sauerstoff, z. B. Ethanol-Benzin oder Methanol-Benzin, aber es kann sich nicht wie Sauerstoff verhalten. Es braucht also Sauerstoff von außen, nämlich Luft. Wenn diese beiden Komponenten gezündet werden, verbrennt sie und setzt Energie frei. Grundlegende Chemie.

Hier ist die Reaktion im Inneren eines Zylinders während des Verbrennungshubs.

2C 8 H 18 + 25O 2 → 16CO 2 + 18H 2 O

Hoffe das hilft!

saurabh64
quelle
5
Das ist wirklich toll. Gute Infos und solide Referenzen. Gut gemacht.
JPhi1618
1
Tatsächlich. Es ist das nächste Level. +1
DucatiKiller
1
Beeindruckendes Detail, aber es geht wirklich nur um die Energie. Mit genügend Energie können Chemiker alles machen.
Nekomatic
3
@LostPecti: Du mischst zwei Dinge. Einer macht Kraftstoff aus toten Organismen. So erzeugen Hitze, Druck und Sauerstoffmangel seit Jahrtausenden Kraftstoff aus einer Vielzahl von Organismen. Wir können dies im Labor beschleunigen (mehr Hitze, mehr Druck), aber wir brauchen eine Möglichkeit, schnell tote Organismen in Massenproduktion zu produzieren, um sie in den Prozess einzubringen. Die andere Methode besteht darin, lebende Pflanzen mithilfe der Photosynthese anstelle von Blättern und Holz Treibstoff produzieren zu lassen. Pflanzen tun das natürlich nicht, Sie müssen sie genetisch manipulieren, um ihre Biologie zu ändern.
Guntram Blohm
1
@ saurabh64 Octan enthält (wie alle Alkane) keinen Sauerstoff. Die Formel für Octan lautet C8H18 (die einzigen Bestandteile sind Kohlenstoff und Wasserstoff). Benzin ist eine Mischung aus einer Vielzahl von Chemikalien, einschließlich Oktan; Einige dieser anderen Chemikalien enthalten Sauerstoff. Einige Benzinmischungen enthalten Ethanol (Ethylalkohol). Alkohole schließen ein Hydroxylradikal (OH) ein, das Sauerstoff und Wasserstoff ist. Benzin kann also Sauerstoff enthalten, aber es ist in sekundären Komponenten und Additiven enthalten, nicht in den primären Kohlenwasserstoffkomponenten, die, wie der Name schon sagt, nur aus Wasserstoff und Kohlenstoff bestehen.
Anthony X
43

Was in fossilen Brennstoffen steckt und wir nicht reproduzieren können, ist Energie.

Wir stellen seit ungefähr zwei Jahrhunderten synthetische fossile Brennstoffe in der einen oder anderen Form her: Stadtgas (ein Methanersatz), synthetisches Benzin , Biodiesel und so weiter. Mit Ausnahme von Biodiesel verbrauchen diese jedoch alle viel Energie, während fossile Brennstoffe einfach aus dem Boden gepumpt werden können.

Aus diesem Grund wurden Kunststoffe nur verwendet, als natürliche fossile Brennstoffe nicht verfügbar waren. Stadtgas wurde vor der Entdeckung der Nordsee-Ölfelder und der Entwicklung von Transporttechniken für Erdgas verwendet, während synthetisches Benzin von Deutschland während des Zweiten Weltkriegs verwendet wurde, als es keinen Zugang zur natürlichen Version hatte.

Die derzeitigen Bemühungen zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe konzentrieren sich auf die Verwendung von Pflanzen oder Algen, damit die freie Energie der Sonne genutzt werden kann.

Kennzeichen
quelle
4
Ein kleiner Trottel: Auch Biodiesel benötigt viel Energie, aber wir können den größten Teil davon an die Pflanzen auslagern, die angebaut werden, um die Rohstoffe zu liefern - "billigen" Sonnenstrom. Diese Pflanzen sind in ihrer Umwandlung sehr ineffizient und stellen hohe Anforderungen an die Landfläche (und die Bodenqualität, bis wir diese Algen in Schwung bringen: P), aber sie sind recht einfach zu pflegen und erfordern nur geringe Kapitalinvestitionen. Die Erschöpfung des Bodens als Heilmittel gegen die Erschöpfung fossiler Brennstoffe ist natürlich nicht gerade die beste Idee - zumindest müssen wir das Recycling der Abfallprodukte viel besser machen.
Luaan
2
Im Gegensatz zu der akzeptierten Antwort kommt dieser Punkt auf den Punkt des Problems. Die jahrmillionenlange Sonne trieb den Boden und die Atmosphäre weit aus dem Gleichgewicht und ließ sie in einer Form zurück, in der diese Energie von uns gewonnen werden kann. Fossile Brennstoffe werden aus dem Jura mit Sonnen- und Geothermie gespeichert. Wir haben es geerbt, als hätten wir einen reichen Vater. Wir haben unseren Weg durch unser Erbe verbracht.
Dan Sheppard
35

Die anderen Antworten sind technisch richtig. Wie sie sagen, ist es Energie oder Kohlenwasserstoffe oder was auch immer Sie sie nennen möchten. Brennbares Zeug. Leider sagen uns die ersten beiden Hauptsätze der Thermodynamik, dass das künstliche Einbringen von Energie in eine Substanz mehr Energie verbrauchen würde, als Sie herausbekommen würden. Daher könnte es unmöglich rentabel sein Batterien, keine Stromquellen].

Aber Pflanzen geben uns Energie, von der Sonne aus, natürlich kostenlos . Die Leute haben sie zu Biokraftstoffen gemacht.

Aber die meisten von uns fahren ihre Autos nicht mit Biokraftstoffen. Das beantwortet also nicht wirklich die implizite Frage, oder? Welches ist, warum bekommen wir es immer noch vom Boden?

Was fehlt, ist Volumen .

Vor hundert Jahren wurde in einem Bottich einer Fabrik in Boston genug Melasse hergestellt, um eine Flutwelle zu erzeugen, die groß genug war, um 21 Menschen zu töten:

Boston-Melasse-Katastrophe

Stellen Sie sich vor, wie unglaublich viel mehr Maissirup heutzutage sein muss, jetzt, wo alles verrückt ist .

Ähnliches geschah ungefähr zur selben Zeit, als die Londoner Bierflut acht Menschen ertrank und zwei Häuser zerstörte.

Stellen Sie sich vor, wie viel mehr wir heutzutage trinken müssen! Unvorstellbare Mengen. Fügen Sie diesem Bier, dem ganzen Tee, dem Soda, dem abgefüllten Wasser, der Milch, etc. hinzu.

Stellen Sie sich für einen Moment vor, dass diese Substanzen nicht fast ausschließlich aus Wasser bestehen. Dass sie nur aus ihrem konzentrierten Sirup hergestellt wurden, aber in der gleichen Menge. Wäre es möglich, irgendetwas davon in diesem Volumen künstlich zu produzieren ? Nein, wir sind bereits an unseren Produktionsgrenzen angelangt.

Lassen Sie uns auch bei Verwässerung die Preise betrachten. März 2016, durchschnittliche US-Preise für eine Gallone:

$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.

All diese Dinge, selbst wenn ich zu 90% verwässert bin und die günstigsten Preise suche, die ich bei einer schnellen Suche finden kann, sind teurer als unser Treibstoff.

Und doch stellt die Benzinproduktion sie in den Schatten , auch wenn sie alle zusammengerechnet werden.

Obligatorisches XKCD-Bild: Benzinmengen sind verrückt

[[Randnotiz: Eine Pfütze von der Größe dieser Pfeifen, etwa 1 mm tief, gibt an, wie viel jeder Mensch im Durchschnitt jeden Tag verbraucht.]]

Volumen ist die geheime Soße. Das Volumen ist der Grund, warum Erdöl / Benzin die einzige andere Flüssigkeit als Wasser ist, die im ganzen Land geleitet wird und nicht per LKW transportiert wird. Aus diesem Grund können wir den Kraftstoff nicht künstlich produzieren.

Und während Anstrengungen unternommen werden, werden diese meistens in Kraftwerken, Generatoren, Flugbenzin und Heizungsanlagen zum Einsatz kommen, da Elektroautos den Verbrennungsmotor in einigen Jahren sowieso überflüssig machen werden.

Dewi Morgan
quelle
3
Beste Antwort, Formatierung, Look and Feel .... lol. Gute Antwort. Vielen Dank für Ihren Beitrag und willkommen auf der Website! Prost.
DucatiKiller
3
Ja. Die Leute beschweren sich über die Gaspreise, aber ich denke, nur wenige wissen wirklich zu schätzen, wie billig und kompakt eine Energiequelle ist.
Digital Trauma
11

Sie können

Sie haben im Labor verschiedene Polymerketten und deren gleichmäßige Kohlenwasserstoffe aneinander gereiht. Die University of California Berkeley macht das jetzt. Es ist nicht wirklich eine Frage der Ausführung. Es sind die Kosten dafür. Derzeit ist es finanziell nicht machbar, auf dem aktuellen Markt wettbewerbsfähig zu sein. Die anderen Methoden, tote Dinosaurier aus dem Boden zu ziehen, sind einfach billiger.

Hier ist ein Link, in dem UC Berkeley die E. Coli-Bakterien zur Herstellung eines Benzinersatzes verwendete .

Von Biokraftstoffen begeistert zu sein, könnte jedoch verlegt sein. Der Nobelpreisträger Paul Crutzen veröffentlichte die Feststellung, dass die bei der Herstellung von Biokraftstoffen entstehenden Lachgasemissionen mehr zur globalen Erwärmung beitragen als die derzeitigen Kraftstofflösungen.

Bevor wir uns also für im Labor hergestellte Kraftstoffe aus biologischem Abfall begeistern, müssen wir einen besseren Prozess finden, um die biologische Substanz umzuwandeln, oder woanders nach einer Lösung suchen.

Derzeit gibt es Biokraftstoffe, die es auf den Markt schaffen und sich mit unserem Standardkraftstoff vermischen. Eines davon, Ethanol, wird aus Mais gewonnen. Die unbeabsichtigte Folge davon ist, dass Maisbauern in Mittel- und Südamerika ihren Mais an Brennstofferzeuger verkaufen und den Maispreis so stark ansteigen lassen, dass die Menschen tatsächlich hungern, weil ihre Kohlenhydratbasis, auf die sie sich als Nahrungsquelle verlassen, größer ist Wertvoll im Benzintank eines Autos. Also, da ist das.

DucatiKiller
quelle
2
Es ist nicht nur Südamerika, in dem die Lebensmittelpreise gestiegen sind, sondern auch Nordamerika. Obwohl die Kraftstoffpreise gesunken sind, sind die Lebensmittelpreise nicht gesunken, was ein direktes Spiegelbild davon ist.
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
4

Erdöl aus dem Boden ist eine Mischung verschiedener Moleküle, hat aber gemeinsam, dass sie mit Energie aus der Sonne erzeugt wurden. Wenn wir also wissen, wie die Moleküle aussehen, können wir die Zutaten in der richtigen Laborausrüstung zusammenstellen, Wärme (Energie) hinzufügen und unser Benzin gewinnen. Die Energiekosten hierfür (aufgrund der Gesetze der Thermodynamik) übersteigen jedoch die im Produkt enthaltene Energie, wodurch der Prozess zu einem Nettoverlust an Energie wird. Deshalb stellen wir keinen eigenen fossilen Brennstoff her.

Es ist genau der gleiche Grund, warum die "Wasserstoffgeneratoren", die vor Jahren zur Verbesserung der Laufleistung als Ergänzung für Automobile vermarktet wurden, dies nicht können. Der Energiebedarf des Bordnetzes, wie gering er auch sein mag, übersteigt immer die erzeugte, noch geringere Energie.

Die Energie, die freigesetzt wird, wenn wir Sauerstoff mit unserem Erdöl verbinden, führt zu einer Neuanordnung der verschiedenen Elemente in den Molekülen. Eines der Nebenprodukte ist Kohlendioxid. Wir mögen das auch nicht, obwohl Pflanzen es irgendwann mit Sonnenlicht wieder in ein kohlenstoffbasiertes Produkt verwandeln, das wir dann wieder verbrennen können, wenn wir möchten.

Die Suche nach "erneuerbarer" Energie ist dann eine Suche nach etwas, das die Energie der Sonne schnell (an einem einzigen Tag) aufnimmt und so speichert, dass sie kontrolliert extrahiert werden kann. Wir bitten um "über Nacht" Öl. Fotozellen und Turbinen funktionieren gut - wenn sie funktionieren - nicht immer, wenn wir die Energie brauchen.

Jetzt hast du das Bild. Wir können keinen Kraftstoff herstellen - auch nicht den begehrten Wasserstoff -, ohne mehr Energie aufzuwenden, als wir produzieren werden.

Robert Werner
quelle
Die wirtschaftlichste Art, Wasserstoff zu produzieren, ist heute ... Erdöl. Herzlichen Glückwunsch zum Ersatz unserer Erdölabhängigkeit durch eine Erdölabhängigkeit mit zusätzlichen Komplikationen! : P Das heißt, sowohl synthetisches Benzin als auch Wasserstoff könnten interessante Medien für die Energiespeicherung sein - vorausgesetzt, wir beziehen die Energie irgendwo aus erneuerbaren Quellen. Oder nuklear, was auch immer Ihr Boot schwimmt.
Luaan
3

Nichts.

Alles, was derzeit in fossilen Brennstoffen verwendet wird, kann in Massenproduktion hergestellt werden.

Es würde einfach mehr kosten, als es aus dem Boden zu pumpen.

Fossile Brennstoffe sind lediglich eine billige, aber ineffiziente Möglichkeit, Energie zu speichern.

Wenn die Welt billige, effiziente Energiequellen hätte, würde es wahrscheinlich keine Mühe kosten , diese Energie als Petrochemikalien zu speichern . Wir hätten direkt elektrisch angetriebene Fahrzeuge oder etwas Effizienteres wie Wasserstoffbrennstoffzellen.

Am Ende lautet die Antwort auf Ihre Frage: Geld.

Miles Prower
quelle
1
Ineffizient, was? Die Energiedichte von Benzin beträgt 46,4 MJ / kg. Zum Vergleich: Ein Lithium-Ionen-Akku ist 1,8 (25-mal weniger). Erdgas ist mit 55,5 etwas besser, aber gefährlicher zu lagern. Um viel besser zu werden, müssen Sie wie Plutonium mit 2,2 Millionen MJ / kg oder Uran (81 Millionen) auf Atomkraft umsteigen. Jetzt ist das effizient.
Paul Chernoch
2

Obwohl es einige gute Antworten gibt, ist die einfachste chemiebasierte Antwort, dass es fast unmöglich ist, andere Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen als mit biologischen Systemen effizient zu bilden. Wir können H 2 durch Elektrolyse von Wasser herstellen und biologische Kohlenwasserstoffe oder polymeren Kohlenstoff (Kohle) aufspalten (spalten), um vorhandene Biokraftstoffe nützlicher zu machen, aber die Photosynthese ist noch nicht zu übertreffen, um Kohlenstoff aus CO zu entfernen 2 zu tanken.

Dennis
quelle
Ja, wir haben seit 1913 oder so nur eine einfache Möglichkeit: P Der Zweite Weltkrieg in Deutschland wird seit einiger Zeit mit synthetischem Benzin und Schmierstoffen betrieben. Pflanzen fangen Sonnenenergie in Kohlenwasserstoffen sehr ineffizient ab - der einzige Grund, warum sie überhaupt wichtig sind, ist, dass es nur so viele von ihnen gibt und dass sie so billig zu verbreiten sind. Natürlich ist die Konzentration von Kohlendioxid in der Atmosphäre gering, was den Prozess verkompliziert - man kann die Produktion nicht sehr konzentrieren. Ein besserer Ansatz könnte darin bestehen, das Kohlendioxid nach der Verbrennung einzufangen, anstatt es mit Luft mischen zu lassen.
Luaan
2

Hier gibt es einige gute Antworten auf die Off-Topic-Frage. Einige Leute beziehen sich auf Probleme der "Kosten", andere auf Probleme der "Energie". Aber pass auf: Das ist wirklich dasselbe. Sie müssen einige grundlegende Buchhaltung durchführen, um festzustellen, ob das Geschäft rentabel ist. Die grundlegendste Abrechnung ist die "Energie-In" - "Energie-Out" -Bilanz. Wenn Sie im Labor einen Kohlenwasserstoff herstellen, kommt es aufgrund des Prinzips der Energieeinsparung und der unglücklichen Tatsache, dass wir kein Gerät herstellen können, das 100% effizient ist, immer zu Verlusten. Sie werden niemals die Gewinnschwelle erreichen.

Möglicherweise können Sie die Energiequelle Ihres Labors effizienter speichern und bereitstellen als in einer Kohlenwasserstoffkette.

Rohtext
quelle
1

Denken Sie daran, dass wir Petrochemikalien (Kohlenstoffverbindungen, die aus dem Boden extrahiert oder freigesetzt werden) für zwei deutlich unterschiedliche Zwecke verwenden: Brennstoff und Rohstoff für die Herstellung aller möglichen Dinge. Um unsere Abhängigkeit von Petrochemikalien zu beseitigen, müssten wir beide Verwendungszwecke berücksichtigen.

Um Petrochemikalien als Energiequelle zu ersetzen, ist es in einigen Fällen besser, andere Wege zu finden, um Energie zu speichern und freizusetzen - beispielsweise durch Windturbinen oder Solaranlagen aufgeladene Batterien. Die meisten Alternativen für fossile Brennstoffe haben jedoch Probleme mit Komfort, Kapazität (spezifische Energie nach Gewicht oder Volumen), Leistungsdichte (wiederum nach Gewicht oder Volumen), Sicherheit bei der Handhabung / Speicherung (Wasserstoff), NIMBY (Windparks) usw. Es ist ganz einfach, einen Tank mit Benzin, Diesel, Düsentreibstoff usw. zu füllen, einen Motor zu starten und loszulegen. Ganz zu schweigen von dem relativ geringen Gewicht und der Kompaktheit. Daher ist es für einige Anwendungen wie Flugzeuge möglicherweise praktikabler, sie weiterhin auf die derzeitige Weise mit Strom zu versorgen (wobei alle Nachteile in Kauf genommen werden), aber alternative Quellen als Erdöl - also Biokraftstoffe - in Betracht zu ziehen.

Um Petrochemikalien als Produktionsrohstoff zu ersetzen, müsste man all die Dinge berücksichtigen, die unsere moderne Welt daraus ableitet. Kunststoffe, Lösungsmittel, Farbstoffe, Schmiermittel, Klebstoffe usw. Alle interessanten Moleküle, die aus Rohöl gewonnen werden (und das kann eine lange Liste sein), müssten auf andere Weise hergestellt werden.

In jedem Fall müssten diese petrochemischen Äquivalente in großem Maßstab hergestellt werden. Wir als globale Gemeinschaft verbrauchen eine Menge Treibstoff, der sich gerade herumspricht, und wir stellen alle möglichen Dinge (auch in großem Maßstab) aus Erdöl her. Es kommt auf drei große Dinge an:

  1. Finden Sie heraus, wie Sie unseren Ersatz (z. B. Oktan oder einen anderen Kohlenwasserstoff) durch chemische und / oder biologische Prozesse aus etwas herstellen können, das wir nicht aus dem Boden gewonnen haben (z. B. Kohlendioxid und Wasser). Dies wird laufend erforscht, wobei immer wieder interessante Ergebnisse erzielt werden.

  2. Skalieren Sie die Prozesse auf ein Niveau, das den Anforderungen entspricht. Zum einen sind massive Investitionen erforderlich. Wer wird das Geld aufbringen? Zum anderen: Wenn Sie Kohlendioxid und Wasser in einen Prozess einbringen und Kohlenwasserstoffe herausholen wollen, müssen Sie Energie hinzufügen, die von irgendwoher kommen muss. Dies kann ein wesentlicher Knackpunkt für die Synthese von petrochemischen Äquivalenten in jedem sinnvollen Maßstab sein. Bauen wir riesige Solar- / Windparks? Was wird das für die globale Landschaft bedeuten? Bauen wir mehr Atomkraft?

  3. Machen Sie es wirtschaftlich. Die Menschen können dazu überredet werden, eine kleine Prämie für einen nicht aus Petro gewonnenen Kraftstoff oder ein Verbraucherprodukt zu zahlen, aber es wird ein Limit geben. Kann ein Nicht-Petro-Verfahren auch nur annähernd die Wirtschaftlichkeit heutiger Brunnen und Raffinerien erreichen?

Anthony X
quelle
Rohöl ist nur unterschiedlich lange Kohlenwasserstoffketten. Praktisch jeder Kohlenwasserstoff kann aus jedem anderen Kohlenwasserstoff in industriellen Prozessen unter Verwendung von Wasserstoff hergestellt werden. Wasserstoff kann aus Erdgas oder durch Elektrolyse von Wasser gewonnen werden. Der Großteil des Öls wird zu Benzin, Diesel, Düsentreibstoff usw. raffiniert. Sobald Sie sich mit den Maßstäben der Transportverwendung befasst haben, haben Sie bereits die Maßstäbe, die für jede andere Verwendung von Öl benötigt werden. Kunststoff? Lösungsmittel? Farbstoffe? Schmierstoffe? Klebstoffe? Kein Problem, wenn Sie die Waage für Transportzwecke haben.
JUHIST
@juhist Raffinerieprozesse sind vorwiegend Destillation und Cracken; Destillation zur Isolierung spezifischer Chemikalien, z. B. Octan, aus einem Einsatzmaterial und Cracken - Aufspalten längerkettiger Moleküle in kürzere / kleinere Moleküle. Sie "kochen" keine Moleküle wie Heptan und Oktan, die in Autos verwendet werden, oder Kohlenwasserstoffe, die Diesel oder Düsentreibstoff enthalten. Um die derzeitige Nachfrage nach solchen Produkten zu befriedigen, wären enorme Forschungsinvestitionen erforderlich, um die für die Wirtschaftlichkeit im industriellen Maßstab erforderlichen Prozesse zu optimieren, sowie enorme Investitionen, um sie tatsächlich umzusetzen. Und nochmal: Woher kommt die Energie?
Anthony X
0

Ausgehend von der eigentlichen Frage: "Warum machen wir keinen Kraftstoff von Grund auf neu, anstatt ihn aus dem Boden zu pumpen?", Muss ich sagen, dass das Kernthema Energie ist - genauer gesagt Energieeinsparung . Kraftstoffe sind KEINE Energiequellen - sie sind Energiespeichermechanismen (wie Batterien). Welche Energie man aus der Verbrennung von Kraftstoff gewinnt, muss man zuerst sammeln, um den Kraftstoff überhaupt zu erzeugen. Es ist ein Nullsummenspiel. Was fossile Brennstoffe anders macht, ist, dass die Natur Hunderte von Millionen von Jahren damit verbracht hat , Sonnenenergie in organischen Speichern (dh Pflanzen) zu sammeln und sie im Boden zu speichern, damit wir sie finden können.

Und jetzt verbrauchen wir diese Ressource eine Million Mal schneller, als es nötig war, um zu akkumulieren. Wir leben von geliehener Zeit, Leute!

PMar
quelle
0

Wir können synthetische Kraftstoffe in Massen herstellen. Es wurde von Deutschland im Zweiten Weltkrieg durchgeführt (wenn auch aus fossilen Quellen). Was Sie brauchen, ist Kohlenstoff und Wasserstoff.

Leider liegt Kohlenstoff in der Regel in Form von Kohlendioxid (und fossilen Brennstoffen, die in der Frage jedoch ausdrücklich ausgeschlossen wurden) und Wasserstoff in Form von Wasser vor. Um Wasserstoff und Kohlenstoff von diesen zu trennen, benötigt man Energie. Kohlenstoff und Wasserstoff können in chemischen Reaktionen trivial zu Kohlenwasserstoffen kombiniert werden.

Glücklicherweise ist Energie eine reichliche Ressource auf dem Planeten Erde. Es gibt zwei Möglichkeiten, Energie zu produzieren. Eine besteht darin, die Energie der Sonne entweder direkt oder indirekt zu ernten. Zu den indirekten Mitteln zählen Windkraft, Wasserkraft und sogar erneuerbare Biokraftstoffe und (Gott bewahre!) Fossile Brennstoffe. Direkt bedeutet Photovoltaik oder Konzentration von Solarthermie. Die direkten Wege ermöglichen viele, viele Größenordnungen mehr Energieverbrauch als heute, Milliarden von Jahren lang.

Die andere Hauptmethode zur Energieerzeugung ist die Nuklearindustrie, die ebenfalls eine reichliche Ressource darstellt. Es gibt genug U-238 im Meerwasser und im gewöhnlichen Granitgestein, um den gegenwärtigen Energieverbrauch für Milliarden von Jahren aufrechtzuerhalten , bis sich die Sonne vergrößert und uns zerstört.

Das Hauptproblem sind die Kosten. Die Anlagen zur Herstellung synthetischer Kraftstoffe sind teuer, werden aber zur Not funktionieren, wie uns Deutschland im Zweiten Weltkrieg gezeigt hat. Die Möglichkeiten, Wasserstoff aus Wasser zu elektrolysieren, sind ebenfalls nicht billig. Die Kohlendioxidentnahme aus der Atmosphäre kostet ebenfalls einiges. Darüber hinaus hat die Energieerzeugung auch ihre Kosten, aber die Kosten für Solarenergie sinken rapide und sind möglicherweise die Wahl für die Energieerzeugung in der saubereren Welt von morgen.

Es ist kein so ferner Traum, synthetische Kraftstoffe herzustellen. Heute stellt Neste NExBTL her, bei dem es sich im Wesentlichen um Diesel handelt, der aus Bioquellen hergestellt wird , die normalem Diesel entsprechen und absolut keine Fahrzeugmodifikationen erfordern. Heute ist der Bau einer Bioraffinerie zur Herstellung von Biogasolin in Finnland geplant. Die Umwandlung von Kohlenstoff und Wasserstoff in synthetische Kraftstoffe ist also sicher nicht das Problem: Es können sowohl Biodiesel als auch Biogasolin hergestellt werden.

Die verbleibenden Probleme sind:

  • Energiekosten, die aufgrund der schnell sinkenden Solarzellenkosten in einigen Jahrzehnten kein Thema sein werden. Energie hat in Deutschland bereits gelegentlich negative Kosten aufgrund der großen intermittierenden Erzeugung erneuerbarer Energie. Wir müssen die Zeitspanne verlängern, in der Energie negative Kosten verursacht, indem wir noch mehr intermittierende erneuerbare Energien installieren.
  • Kosten für die Abscheidung von Kohlendioxid. Zunächst wird es aus Industrie- und Stromerzeugungsquellen gewonnen, aber in der sauberen Welt von morgen muss es schließlich von der Luft getrennt werden, da es keine CO 2 -Quellen gibt (außer mobilen Quellen, für die die Gewinnung schwierig ist). .
  • Kosten für die Elektrolyse von Wasser. Heute ist es billiger, Wasserstoff aus Erdgas herzustellen, als ihn zu elektrolysieren. Morgen können die Kosten jedoch abweichen, was teilweise auf sinkende Energiekosten zurückzuführen ist.
  • Die großen Ölfelder, die noch nicht erschöpft sind und die jahrzehntelang zur Ölförderung genutzt werden können, sind mit minimalen Grenzkosten verbunden. Der Preis für fossiles Öl wird sich auf dem Niveau niederschlagen, auf dem Angebot und Nachfrage im Gleichgewicht sind. Dies bedeutet, dass fossiles Öl lange Zeit verwendet wird, es sei denn, die Regierung verbietet seine Verwendung oder erhebt eine Steuer auf seine Verwendung.

Es bleibt abzuwarten, inwieweit die synthetischen Kraftstoffe benötigt werden. Elektroautos haben zweifellos ihre Lebensfähigkeit bewiesen, so dass diese synthetischen Kraftstoffe möglicherweise in der Luftfahrt und nicht im Straßenverkehr eingesetzt werden.

juhist
quelle