更高比例的生物柴油可以减少运输排放

Josiah02

美国国家可再生能源实验室 (NREL) 的研究人员表示，已经确定了目前阻碍将大比例生物质柴油混合到石油柴油中使用的障碍以及克服这些障碍的策略。
目前使用的生物柴油与石油柴油的混合比例相对较低，通常为 5% 至 20%。NREL 团队研究了生物柴油与可再生柴油和石油柴油混合比例高得多时的性能。他们特别研究了 20%、40%、60% 和 80% 的混合比例。
转而使用更高比例的生物柴油将减少运输部门排放的温室气体量。生物柴油是由脂肪、油和油脂制成的含氧化合物。可再生柴油由相同的原料制成，但经过加工后成为化学性质与石油柴油相似的碳氢化合物。
“这让我很惊讶，但每年都有数千篇关于生物柴油的论文发表，几乎没有人关注超过20%的混合燃料，”NREL高级研究员罗伯特麦考密克（Robert McCormick）说。他是新发表的研究论文的通讯作者，该论文题为“可能限制高水平生物质基柴油混合燃料的特性”，发表在《能源与燃料》杂志上。
“这项研究填补了有关生物柴油混合物的重大数据空白，因为它既研究了高水平混合物，也研究了可再生柴油和石油柴油的混合物。生物柴油与可再生柴油的混合物是 100% 可再生的。”
该论文由研究人员 Gina Fioroni、Nimal Naser 和 Jon Luecke 共同撰写，他们也都来自 NREL。
研究人员研究了大豆油生产的生物柴油，大豆油是美国最常用的燃料原料。他们指出，目前对混合比例超过 20% 的生物柴油的特性还缺乏详细了解。
即使小型车辆的电气化程度不断提高，重型长途卡车和越野设备、海运和商用飞机仍将继续需要液体燃料。这些燃料需要产生低净温室气体排放量（例如生物柴油和可再生柴油），并且与现有发动机兼容。与石油柴油相比，使用生物柴油和可再生柴油预计可将运输相关的温室气体排放量减少 40% 至 86%，具体取决于所用的原料。
McCormick 表示，如果生物柴油混合物的含量超过 50%，那么“生物柴油与石油之间的性能差异就会加大，这可能会带来麻烦。”如果含量低于 50%，这些差异就不会带来太大的麻烦。
不过，生物柴油混合物比例超过 50% 的挑战是可以减轻的。例如，必须在冬季重新配制柴油，以确保浊点（蜡开始形成的温度）低于预期的环境温度。
蜡会导致燃油滤清器堵塞，从而导致发动机无法运转。生物柴油的浊点可低至 20°F，但大豆生物柴油的浊点约为 32°F，因此在冬季较冷的地区使用 100% 生物柴油存在问题。
“可以通过降低混合水平或在冬季将生物柴油与浊点较低的不同碳氢化合物混合原料混合来解决此问题，就像今天对 B20（20% 生物柴油和 80%石油柴油的混合物）所做的那样，”McCormick 说道。“可以使用类似的策略来缓解生物柴油的高沸点，生物柴油的沸点接近柴油沸程的上限。”
沸点较低的碳氢化合物混合原料（例如煤油）可用于 50% 以上的生物柴油混合物，从而缓解发动机冷启动时的困难、发动机润滑油中的燃料积聚以及排放控制催化剂可能无法“点火”或达到足够高的温度。
该研究还检查了其他燃料特性，如密度、氧化稳定性和含水量，以确定这些特性是否会限制生物柴油的混合。例如，随着混合更多的生物柴油，氧化稳定性可能会降低，但可以通过使用更高水平的抗氧化添加剂来克服这个问题。
未来需要开展大量研究来应对高浓度生物柴油混合物带来的挑战，尤其是它们如何影响柴油发动机排放控制系统。NREL 论文是应对这些挑战的研究路线图。