Wie müllbetriebene Autos funktionieren könnten

Bildergalerie: Exotische Autos Der nachgerüstete DeLorean DMC-12 bei der Trilogy Blu-Ray-Release-Feier zum 25-jährigen Jubiläum von 'Back To The Future' bei Gustavino am 25. Oktober 2010 in New York City. Sehen Sie mehr Bilder von exotischen Autos. FilmMagic / Getty Images

In "Zurück in die Zukunft" wirft Doc Mr. Fusion Bananenschalen und Bier zu, um seine DeLorean-Zeitmaschine anzutreiben. Wir sind noch nicht so weit von heimischen Kaltfusionssystemen - oder Zeitmaschinen - entfernt, aber wir sind nicht weit davon entfernt, Autos wie Bananenschalen mit einem Kraftstoff anzutreiben, der nicht so weit vom Bier entfernt ist.

Das Antreiben von Fahrzeugen mit Müll klingt so weit hergeholt wie Mr. Fusion, wird aber bereits in kleinem Maßstab durchgeführt. Die Erzeugung von flüssigem Kraftstoff aus festem Müll ist ein Prozess, der aufgerufen wird Vergasung, wo Wärme - nicht Flamme - Feststoffe auf Kohlenstoffbasis in synthetisches Gas umwandelt, das dann in Ethanol destilliert werden kann, ein Alkohol, der in vielen Staaten bereits zur Benzinversorgung hinzugefügt und in Autos verwendet wird, die bereits unterwegs sind.

Synthetisches Gas oder Synthesegas kurz gesagt, kann aus einer Vielzahl von erstellt werden Rohstoffe, oder Ausgangsmaterialien, einschließlich:

• Fossile Brennstoffe wie Kohle, Öl und Erdgas
• Asphalt
• Abwasser
• Kunststoffe
• Biomasse wie Holz oder landwirtschaftliche Abfälle
• Siedlungsabfälle, auch bekannt als Müll

Die Idee, aus fester Biomasse flüssigen Brennstoff herzustellen, gibt es schon lange. Der Vergasungsprozess wurde 1609 in Belgien unter Verwendung von Holz und Kohle entdeckt. Syngas war auch als "Stadtgas" bekannt und wurde in Straßenlaternen verwendet, die von einem Lampenscheinwerfer manuell angezündet werden mussten. Während der Kraftstoffknappheit des Zweiten Weltkriegs wurden europäische Fahrzeuge mit Synthesegas aus Holzhackschnitzeln ausgestattet, und Südafrika aus der Zeit der Apartheid verwendete dieselbe Technologie, als es unter weltweiten Sanktionen stand.

Mit anderen Worten, dieses Zeug gibt es schon sehr lange. Schauen wir uns als nächstes an, wie modernes Synthesegas auf Müllbasis hergestellt und in Ethanol umgewandelt wird, das ohne Änderungen an Ihrem Auto verwendet werden kann.

Inhalt

1. Wie man Müll zu Gas macht
2. Warum Autos mit Müll antreiben??
3. Mögliche Fallstricke für müllbetriebene Autos

Der erste Schritt besteht darin, den Müll oder den Siedlungsabfall an einer Übergabestation zu trennen. Glas und Metall funktionieren beim Vergasungsprozess nicht und sollten trotzdem recycelt werden. Dinge wie Holzspäne, Gras, Reifen und Windeln werden funktionieren. "Wenn es sehr heiß wird und schmilzt, ist das keine gute Substanz", sagt Wes Bolsen, Chief Marketing Director bei Coskata, Inc. "Wenn es heiß wird und sich in Gas verwandelt, wie Holz in einem Kamin, ist das gut." Jede Substanz auf Kohlenstoffbasis wird als Ausgangsmaterial in die Rechnung aufgenommen.

Sobald der Müll sortiert wurde, kann er mit der Vergasung beginnen. Das Ausgangsmaterial wird unter Druck erhitzt - aber nicht verbrannt -, bis es sich zersetzt. Stellen Sie sich den Kompostbehälter in Ihrem Garten vor, in dem sich organische Stoffe befinden. So wie es ist, werden diese alten Salatblätter und Karottenoberteile ziemlich heiß und zersetzen sich zu Kompost. Stellen Sie sich nun vor, der Behälter hat keine Belüftungsöffnungen, sodass kein Sauerstoff für die Verbrennung vorhanden ist und noch mehr Wärme und Druck angelegt werden. Der gleiche Zersetzungsprozess würde stattfinden, jedoch viel intensiver. Der Zersetzungsprozess löst die Kohlenstoffbindungen im alten Gemüse auf und verwandelt sich in etwas wie Erdgas - Synthesegas.

Sie könnten hier aufhören, nachdem der Vergasungsprozess Synthesegas erzeugt hat. Einige experimentelle Fahrzeuge, wie der Honda Civic NGV oder sogar die neue Müllwagenflotte der Stadt Toronto, werden mit komprimiertem Erdgas betrieben. Syngas könnte wahrscheinlich als Kraftstoff für diese Autos verwendet werden. Aber was ist mit den Millionen Autos, die bereits unterwegs sind und kein Synthesegas verwenden können? Coskata fügt seinem Prozess ein paar Schritte hinzu, um Ethanol aus dem Synthesegas herzustellen, das heute problemlos in fast jedes Fahrzeug eingeführt werden kann, das die Straße entlang fährt, ohne etwas an den Autos zu ändern.

Sobald das Synthesegas in Coskatas Werk hergestellt wurde, wird es von Bakterien in einer wässrigen Umgebung von einem Gas zu einer Flüssigkeit fermentiert - was wirklich bedeutet, dass Insekten in Wassertanks leben. Diese patentierten Bakterienstämme atmen Synthesegas (CO, CO2 und H2) ein und eliminieren Ethanol (C2). Sie müssen nur noch das Ethanol aus dem Wasser abdestillieren. Das Ethanol ist motorbereit und das Wasser fließt zurück zu den Insekten, wobei dabei nur sehr wenig verschwendet wird.

Und jetzt, da wir wissen, wie Kraftstoff aus Müll hergestellt werden kann, wollen wir herausfinden, warum wir uns die Mühe machen, ihn zu verwenden.

Mondschein

Wenig bekannte Tatsache: Die Herstellung von Ethanol ist nahezu identisch mit der Herstellung von Mondschein. In der Tat so nah, dass Coskata seinem fertigen Kraftstoff ein wenig Benzin hinzufügt - ein Prozess, der so genannt wird Denaturierung. Wenn sie nicht so viel Benzin nachfüllen würden, würden sie einer Spirituosensteuer von 27 USD pro Gallone unterliegen. Und wenn jemand verzweifelt genug ist, Ethanol mit Benzin zu trinken, dann kotzen sie.

Egal, ob Sie drei oder dreißig Jahre gefahren sind, Sie wissen, dass die Benzinpreise volatil sind - um es höflich auszudrücken. Politische Unruhen, Stürme, Naturkatastrophen - eine beliebige Anzahl von Dingen kann den Öl- und Benzinfluss in die Vereinigten Staaten stören, und ein gestörter Fluss bedeutet höhere Preise. Die Suche nach neuen heimischen Kraftstoffquellen ist in den letzten Jahren auf unserer Prioritätenliste aufgestiegen.

Auch Treibhausgasemissionen und der globale Klimawandel stehen auf unserem Radar. Fossile Brennstoffe tragen in fast jeder Phase ihres Zyklus zu Treibhausgasen in der Umwelt bei, von der Entfernung aus dem Boden über die Verarbeitung bis hin zur tatsächlichen Verwendung in unseren Autos. Die Reduzierung dieser Emissionen würde einen großen Beitrag zur Entlastung unserer Umwelt leisten.

Das Energieministerium (DOE) stellt fest, dass Synthesegas, unabhängig davon, welches Ausgangsmaterial verwendet wird, einen emissionsfreien Produktionsprozess ermöglicht und für die Speicherung von Kohlenstoff konfiguriert werden kann. Es erfüllt auch die strengsten US-Umweltemissionsvorschriften für Schwefeldioxid, Partikel und toxische Verunreinigungen.

Die Umwandlung des Synthesegases in Ethanol macht es noch einfacher, Autos mit Müll zu versorgen. Ethanol ist bereits zur Verwendung zugelassen und liegt heute an vielen Tankstellen bei 10 bis 15 Prozent. Flex-Fuel-Fahrzeuge könnten noch mehr Ethanol, häufig 85 Prozent Ethanol gemischt mit 15 Prozent Benzin, im Tank verwenden.

Es gibt viele Arten von Müll, die als Ausgangsmaterial verwendet werden können, vom in Seattle gesammelten Müll über den Maisabfall im Mittleren Westen bis hin zu Resten der Zellstoff- und Papierindustrie im Südosten. Es ist nicht nötig, echte Lebensmittel zu verwenden, die Menschen essen könnten, wie z. B. Mais, wenn Sie Müll verwenden können, der sonst am Bordstein aufgesammelt würde und auf einer Mülldeponie landet. "Es gibt keine Möglichkeit, Ihren Müll in ein Loch im Boden zu stecken, wenn Sie damit Geld verdienen können", sagt Bolsen von Coskata. "Es ist wie Bargeld zu begraben."

Städte wie Chicago, die ihre Deponie fast mit Siedlungsabfällen gefüllt haben, suchen nach Systemen wie Coskata, um künftig mit Müll umzugehen. Es muss aber einen Haken geben, oder? Vielleicht.

Lesen Sie weiter, um einige der Herausforderungen dieser neuen Technologie kennenzulernen.

Chips Chips

Hausvergasung ist möglich, wenn nicht einfach. Fragen Sie einfach Chip Beam, der seinen eigenen Trichter zusammengeschweißt hat, um Holzspäne zu vergasen, und montierte ihn auf der Rückseite seines Isuzu Trooper von 1988. Mit einem Vergasungsprozess, der dem der Europäer im Zweiten Weltkrieg ähnelt, fährt er 32,2 Kilometer pro 11,3 Kilogramm Chips, die er in den Trichter wirft. Er fuhr es beim ersten Green Grand Prix in Watkins Glen, wo es die Auszeichnung "Most Unusual Car" gewann.

Die Bioraffinerie Coskata Foto mit freundlicher Genehmigung von Coskata, Inc..

Einige Rohstoffe wie Hackschnitzel sind ziemlich gleichmäßig. Jedes kleine Stück Holz besteht aus demselben Material, und Maschinen können alle Stücke auf eine ähnliche Größe bringen. Holzspäne, Gras und ähnliche gleichmäßige Ausgangsmaterialien sind nahezu ideal, um Abfall durch den Vergasungsprozess in Kraftstoff umzuwandeln.

Siedlungsabfälle sind jedoch eine andere Geschichte. Ja, Sie können Reifen und Windeln als Ausgangsmaterial verwenden, aber es handelt sich um sehr unterschiedliche Materialien, die eine sehr unterschiedliche Behandlung erfordern, bevor sie mit dem Vergasungsprozess beginnen können. Zum einen muss mehr sortiert werden, um den verwertbaren Müll an einer Übergabestation zu extrahieren, als um den Holzabfall in einer Zellstofffabrik zu erhalten. Mehr Sortier- und Vorbereitungsarbeiten bedeuten mehr Kosten.

Dies ist nicht das einzige Problem bei der Vorbereitung des Mülls im Vergasungsprozess. Viele Abfälle, einschließlich fester Siedlungsabfälle und einiger Biomasse-Rohstoffe wie Gras oder Mais, haben einen höheren Feuchtigkeitsgehalt. Diese Gegenstände müssten getrocknet werden, bevor sie zur Vergasung in den Trichter geleitet werden.

Auch am anderen Ende des Prozesses gibt es ein potenzielles Problem: Siedlungsabfälle hätten einen höheren Aschegehalt. Hackschnitzel sind ein sehr effizientes Ausgangsmaterial, bei dem nur wenig - vielleicht 2 Prozent - als Asche enden. Der Rest seiner Masse wird in Gas umgewandelt (denken Sie an einen Baumstamm im Kamin). Jede Anlage, die feste Siedlungsabfälle wie Reifen und Windeln zu Synthesegas verarbeitet, müsste über die Einrichtungen verfügen, um mit der Aschenreste umzugehen.

Und wie bei jeder neuen Brennstoffquelle von Elektrizität bis Wasserstoff muss genügend Synthesegas erzeugt werden, damit es weit verbreitet werden kann. Der größte Mülltransporteur des Landes, Waste Management, hat mit Coskata über eine Partnerschaft gesprochen, doch die weit verbreitete Nutzung von müllbetriebenen Autos ist noch 3 bis 5 Jahre in der Zukunft. Aber wenn diese Ethanol spuckenden Bakterien ihren Weg finden, könnte Ihr Auto schon bald ein müllbetriebenes Auto wie Docs DeLorean sein - keine Bananen oder verrückten Drähte erforderlich.

Weitere Informationen zu müllbetriebenen Autos, synthetischem Gas und anderen verwandten Themen finden Sie unter den Links auf der nächsten Seite.

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Weitere großartige Links

• Isuzu-Soldat mit Holzantrieb
• Honda Civic GX Erdgasfahrzeug
• Coskata, Inc..

Quellen

• Strahl, Chip. Besitzer des Syngas Isuzu Trooper. Telefoninterview. Durchführung im Juni 2008.
• Bolsen, Wes. Chief Marketing Director von Coskata, Inc. Telefoninterview. Durchführung am 23. Februar 2011.
• Energieministerium, Nationales Labor für Energietechnologie (NETL). "Vergasung." (23. Februar 2011) http://www.netl.doe.gov/technologies/coalpower/gasification/gasifipedia/TOC.html
• LaMonica, Martin. "Müll-zu-Ethanol-Firmen graben." CNET Nachrichten. 14. Mai 2008. (16. Februar 2011) http://news.cnet.com/8301-11128_3-9939613-54.html
• Sandru, Mihai. "Torontos neuer Müllwagen fährt mit aus Abfall gewonnenem Biogas." Der grüne Optimist. 11. November 2010. (16. Februar 2011) http://www.greenoptimistic.com/2010/11/11/toronto-biogas-garbage-truck/