LostPecti

Что такое ископаемое топливо, которое мы не можем производить массой?


Непомеченная Авто

Поскольку топливо состоит из разных цепочек молекул, мой вопрос заключается в том, почему мы не можем создать одну и ту же структуру молекулы и иметь возможность воспроизводить одну и ту же структуру в лаборатории, поэтому нам не нужно заканчиваться?

Я понимаю, что есть еще кое-что для этого, и это не так просто, как мне кажется, но именно поэтому я спрашиваю: в чем проблемы при выполнении чего-то подобного? Не можем ли мы сделать такую ​​же структуру?

Кроме того, как примечание, действительно ли топливо имеет молекулы кислорода уже внутри цепи или они не получают эти молекулы до смешивания кислорода с помощью клапанов?

race fever
Означает ли это здесь или на химии?

vsz
Масло может производиться с использованием различных методов, это не проблема. Проблема в том, что сделать это в лаборатории будет стоить гораздо дороже, чем сверлить ее с земли, особенно в количествах, которые мы используем.

Tobia Tesan
Энергия, технически.

Lightness Races in Orbit
Создайте его из чего? Разреженный воздух?

Luaan
Энергия - это самый важный бит. Это также дешевый источник водорода. Из угля достаточно легко добывать нефть, но это полезно только в ограниченных сценариях. Было бы технически возможно улавливать углекислый газ и использовать воду для производства синтетического масла, но это 1) огромная потеря электроэнергии и 2) намного дороже, чем просто сверление материала. Но не беспокойтесь, когда нефть начнет истекать (не скоро произойдет), так как она станет дороже альтернатив, будет довольно быстро :)

Ответы


saurabh64

Нефть, которая выходит из-под земли, представляет собой смесь углеводородных соединений, которые являются остатками отложений водорослей и микроскопических животных, также называемых фитопланктоном и зоопланктоном.

Ученые уже создали синтетические ископаемые виды топлива.

Усилия

1 . В настоящее время в Сан-Диего (штат Калифорния) компания под названием «Синтетическая геномика» и «Эксон Мобил» используют 300 миллионов долларов США (фактически намного больше), чтобы использовать водоросли для производства нефти. Липиды, форма жира, в водорослях являются основным компонентом сырой нефти.

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

Биотехнологическая компания в Сан-Диего во главе с пионером геномики Дж. Крейгом Вентером заключила сделку с Exxon Mobil, которая может включать в себя более 300 миллионов долларов США на финансирование разработки биотоплива из водорослей.

Вентер, наиболее известный своей ролью в секвенировании генома человека, вчера заявил, что его компания Synthetic Genomics планирует местную теплицу и тест-центр для изучения тысяч штаммов водорослей со всего мира.

Конечная цель состоит в том, чтобы спроектировать водоросли, которые будут использовать энергию солнца, чтобы превращать углекислый газ в масла и углеводороды в больших количествах - подвиг, который был бы непомерно дорогостоящим с природными водорослями.

На данный момент вышеупомянутый проект потерпел неудачу и вернулся к чертежной доске.

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

Эти усилия, похоже, не взломали код для дешевых видов водорослей. В новом соглашении между компаниями Exxon отправляет Synthetic Genomics обратно в лабораторию, чтобы сделать более фундаментальную науку. Теперь он сосредоточится на своей технологической технологии - синтетической геномике, относительно новой науке, которая предполагает внесение больших изменений в геномы, вплоть до создания совершенно новых. Цель остается прежней: «развивать штаммы, которые быстро размножаются, вырабатывают высокую долю липидов и эффективно выдерживают экологические и эксплуатационные условия».

2 . Компания Chevron совместно с компанией Catchlight Energy использует водоросли в качестве сырья для производства нефти. Chevron также сотрудничает с Weyerhaueser Co, одной из крупнейших в мире компаний по производству лесных товаров, которые начинают использовать древесные отходы. Лигноцеллюлоза, найденная в древесине, также является компонентом нефти.

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

Корпорация Chevron (NYSE: CVX) и Weyerhaeuser Company (NYSE: WY) сегодня объявили о намерении (LOI) совместно оценить возможность коммерциализации производства биотоплива из источников на основе целлюлозы.

Компании будут сосредоточены на исследовании и разработке технологий, которые могут превращать древесное волокно и другие непищевые источники целлюлозы в экономичные, сжигающие биотопливо для автомобилей и грузовиков. Варианты сырья включают широкий спектр материалов из существующей лесной и мельничной системы Weyerhaeuser и целлюлозных культур, посаженных на управляемых лесных плантациях Weyerhaeuser.

В природе единственная причина, по которой эти органические материалы переходят на миллионы лет, заключается в том, что для ее захоронения на глубину, где температура и давление достаточно велики, чтобы превратить эти материалы в нефтяные ,

В действительности, время, необходимое для преобразования этих веществ из водорослей в нефть, может составлять менее нескольких сотен лет, и это опять же связано с медленным изменением температуры и давления в геологической обстановке.

Масло вырабатывается и содержится в осадочных отложениях моложе 1000 лет, поэтому оно не требует миллионов лет. В промышленных условиях все это можно сделать в течение нескольких часов или дней.

Вызов

В лаборатории органический материал может нагреваться (~ 320 ° C) вверх в инертной атмосфере с водой под давлением (~ 150 атм), чтобы имитировать естественные процессы, которые занимают миллионы лет, но занимают всего несколько дней в лаборатории. Это происходит из-за простой термодинамики, тысячи лет при 100 ° C или нескольких дней при 320 ° C дают аналогичные продукты.

Этот метод используется для анализа того, могут ли незрелые породы, если они были захоронены глубже, добывать сырую нефть. Поэтому его можно использовать в качестве инструмента для поиска нефтяных резервуаров.

Экономически нецелесообразно делать это в больших масштабах, так как в систему необходимо ввести столько энергии.

Боковая вещь

Что касается этого момента,

Химический состав бензина имеет в нем кислород, такой как бензин с бензином или метанол, смешанный с этанолом, но он не может вести себя как кислород. Таким образом, он нуждается в кислороде снаружи, а именно в воздухе. Когда эти два компонента зажигаются, он сгорает и высвобождает энергию. Основная химия.

Здесь происходит реакция внутри цилиндра во время хода горения.

2C 8 H 18 + 25O 2 → 16CO 2 + 18H 2 O

Надеюсь это поможет!

JPhi1618
Это действительно здорово. Хорошая информация и солидные ссылки. Отлично сработано.

DucatiKiller♦
В самом деле. Это следующий уровень. +1

nekomatic
Впечатляющая деталь, но на самом деле это всего лишь энергия. При достаточном количестве энергии химики могут что-то сделать.

Guntram Blohm
@LostPecti: Вы смешиваете две вещи. Один из них делает топливо из мертвых организмов. Это то, как тепло, давление и нехватка кислорода генерируют топливо из большого числа организмов в течение тысячелетий. Мы можем ускорить это в лаборатории (больше тепла, больше давления), но нам нужен способ быстро массировать мертвые организмы для ввода в процесс. Другой способ делает живые растения использовать фотосинтез для производства топлива вместо листьев и дерева. Растения не делают этого естественно, вам придется генетически их модифицировать, чтобы изменить свою биологию.

Anthony X
@ saurabh64 Октаны (как и все алканы) не содержат кислорода. Формула для октана представляет собой C8H18 (единственными составляющими элементами являются углерод и водород). Бензин представляет собой смесь различных химических веществ, включая октан; некоторые из этих химических веществ содержат кислород. Некоторые бензиновые смеси включают этанол (этиловый спирт). Спирты включают гидроксильный радикал (OH), который представляет собой кислород и водород. Таким образом, бензин может содержать кислород, но он содержится во вторичных компонентах и ​​добавках, а не в первичных углеводородных компонентах, которые, как следует из их названия, представляют собой соединения только водорода и углерода.

Mark

То, что в ископаемом топливе, которое мы не можем воспроизвести, - это энергия.

Мы производим синтетические ископаемые виды топлива в той или иной форме в течение примерно двух столетий: городской газ (заменитель метана), синтетический бензин , биодизель и т. Д. Однако, за исключением биодизеля, все они потребляют значительную энергию для производства, тогда как ископаемое топливо может быть просто откачано из земли.

Из-за этого синтетика использовалась только тогда, когда естественные ископаемые виды топлива были недоступны. Городской газ использовался до открытия нефтяных месторождений Северного моря и разработки методов транспортировки природного газа, в то время как синтетический бензин использовался Германией во время Второй мировой войны, когда у него не было доступа к естественной версии.

Текущие усилия по изготовлению синтетических топлив сосредоточены вокруг использования растений или водорослей, так что можно использовать свободную энергию от солнца.

Luaan
Небольшой нитпик: биодизель также потребляет много энергии для производства, но мы можем передать большую часть этого материала растениям, выращиваемым для поставки сырья - «дешевой» солнечной энергии. Эти заводы очень неэффективны в своей конверсии и довольно требовательны к площади суши (и качеству почвы, пока мы не получим эти водоросли: P), но они довольно просты в уходе и требуют небольших капиталовложений. Конечно, истощение почвы как лекарственного средства для истощения ископаемого топлива - не самая яркая идея - по крайней мере, нам нужно будет намного лучше утилизировать отходы.

Dan Sheppard
В отличие от принятого ответа, этот вопрос попадает в суть проблемы. Солнце, светящееся в течение миллионов лет, заставляло почву и атмосферу далеки от равновесия и оставило ее в той форме, где эта энергия может быть извлечена нами. Ископаемое топливо хранит солнечную и геотермальную энергию из юры. Мы унаследовали его, как богатый папа. Мы проводили наш путь через наше наследство.

Dewi Morgan

Другие ответы правильны, технически. Как говорится, что в нем есть энергия , или углеводороды , или то, что вы хотите назвать их. Горелый материал. К сожалению, первые два закона термодинамики говорят нам о том, что искусственное вложение энергии в вещество потребует больше энергии, чем вы выбрали, поэтому она не может быть выгодной [что, в качестве отложенного, почему водородные топливные элементы просто батареи, а не источники питания].

Но растения вкладывают энергию в вещи для нас, от солнца, бесплатно, естественно . Поэтому люди превратили их в биотопливо.

Но большинство из нас не управляют нашими автомобилями на биотопливе. Так что это действительно не отвечает на подразумеваемый вопрос, не так ли? Что, почему мы все еще получаем его с земли?

Отсутствует объем .

Сто лет назад в Бостоне было изготовлено достаточно мелассы в одном чане одного завода в Бостоне, чтобы создать приливные волны, достаточно большие, чтобы убить 21 человека:

Бостонская болезнь Мелассе

Представьте себе, как невероятно много кукурузного сиропа должно быть в наши дни, теперь, когда все в порядке .

Что-то подобное произошло примерно в то же время, когда лондонский пивной поток утопил восемь человек и уничтожил два дома.

Представьте себе, сколько еще мы должны пить в наши дни! Невообразимые суммы. Добавьте к этому пиву весь чай, соду, воду в бутылках, молоко и т. Д.

Теперь представьте себе, что эти вещества были сделаны почти полностью из воды. Что они сделаны только из их концентрированного сиропа, но в том же объеме. Можно было бы изготовить любое из них искусственно, в том объеме? Нет. Мы уже о наших производственных ограничениях.

Даже с орошением, давайте посмотрим на цены. Март 2016 года, средние цены на США для галлона:

 $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. 

Все эти вещи даже орошали около 90%, даже если бы я выбрал вишню по самым дешевым ценам, которые я смог найти в быстром поиске, они дороже нашего топлива.

И все же, производство бензина совершенно их карликов , даже все вместе.

Обязательное изображение XKCD: Объемы бензина безумны

[[Сторона примечания: лужа размером с эти трубы, толщиной около 1 мм, зависит от того, сколько каждый человек использует каждый день в среднем.]]

Объем - секретный соус. Объём является то, что нефть / бензин - единственная жидкость, отличная от воды, которая попадает по всей стране, а не на грузовиках. И объем - это то, почему мы не можем производить автомобильное топливо искусственно.

И в то время как предпринимаются усилия, они будут в основном использоваться на электростанциях, генераторах, авиатопливе и домашнем обогреве, поскольку электромобили сделают двигатель внутреннего сгорания устаревшим через несколько лет.

DucatiKiller♦
Лучший ответ, форматирование, внешний вид .... lol. Отличный ответ. Благодарим за участие и добро пожаловать на сайт! Приветствия.

Digital Trauma
Да. Люди жалуются на цены на газ, но я думаю, что немногие действительно ценят, насколько дешевым и компактным источником энергии он действительно является.

DucatiKiller

Они могут

Они объединили различные полимерные цепи в лаборатории и их даже углеводороды. Калифорнийский университет в Беркли делает это сейчас. На самом деле это не вопрос. Это затраты на это. Прямо сейчас, в финансовом плане невозможно быть конкурентоспособным на текущем рынке. Другие способы вытащить мертвых динозавров из земли просто дешевле.

Вот ссылка, где UC Berkeley использовал бактерии E. Coli, чтобы помочь произвести замену бензина .

Однако возбуждение в отношении биотоплива может быть неуместным. Химик-химик из Нобелевской премии Пол Крутцен опубликовал вывод о том, что заявленные выбросы закиси азота, образующиеся при производстве биотоплива, заставляют их вносить больший вклад в глобальное потепление, чем текущие топливные решения.

Поэтому, прежде чем мы будем взволнованы лабораторным топливом из биологических отходов, нам нужно будет найти лучший процесс для преобразования биологического вещества или поиска в другом месте для решения.

В настоящее время существует биотопливо, которое выводит его на рынок и смешивается с нашим стандартным топливом. Один из них, этанол, получен из кукурузы. Непредвиденным следствием этого является то, что производители кукурузы в Центральной и Южной Америке продают свои кукурузы производителям топлива и так сильно повышают цену кукурузы, что люди фактически голодают, потому что их углеводная база, на которую они опираются, как источник пищи, больше ценный в бензобаке автомобиля. Итак, вот что.

Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2♦
Это не только Южная Америка, где цены на продукты питания выросли, но и в Северной Америке. Несмотря на то, что цены на топливо снизились, цены на продукты питания не были, что прямо отражается на этом.

Robert Werner

Нефть из почвы представляет собой смесь разных молекул, но имеет общий факт, что они были созданы с энергией солнца. Итак, зная, как выглядит молекула (ы), мы можем собрать ингредиенты в надлежащем лабораторном оборудовании, добавить тепло (энергию) и исправить наш бензин. Однако затраты энергии на это (из-за законов термодинамики) превышают энергию, содержащуюся в продукте, тем самым делая процесс чистой потерей энергии. Вот почему мы не производим собственное ископаемое топливо.

Именно по той же причине, что «водородные генераторы», проданные в качестве дополнения к автомобилям несколько лет назад для улучшения пробега, не могут этого сделать. Энергия, требуемая от электрической системы автомобилей, хотя и малая, всегда превосходит энергию, даже меньшую.

И чтобы добавить оскорбление к травме, энергия, выделяемая при объединении кислорода с нашей нефтью, приводит к перераспределению различных элементов в молекулах. Одним из побочных продуктов является двуокись углерода. Мы не любим, что даже несмотря на то, что растения в конечном итоге, с солнечным светом, вернут его в углеродный продукт, который мы сможем снова сжечь, если мы выберем.

Поиски «возобновляемой» энергии - это поиск, чтобы найти что-то, что быстро поглотит энергию солнца (за один день) и сохранит его таким образом, чтобы он мог быть извлечен контролируемым образом. Мы просим «ночной» нефти. Фотоэлементы и турбины работают хорошо - когда они работают - не всегда, когда нам нужна энергия.

Теперь вы получите картину. Мы не можем делать топливо - даже желанный Водород - не затрачивая больше энергии, чем мы будем производить.

Luaan
Для бонусных точек наиболее экономичным способом производства водорода сегодня является ... нефть. Поздравляем с заменой нашей нефтяной зависимости на нефтяную зависимость с дополнительными осложнениями! : P Как сказано, как синтетический бензин, так и водород могут быть интересными средами для хранения энергии - если мы получим энергию где-то возобновляемую. Или ядерный, независимо от того, что плавает ваша лодка.

Miles Prower

Ничего.

Все, что используется в ископаемом топливе, может быть произведено массой.

Это просто стоило бы дороже, чем выкачивать его из-под земли.

Ископаемое топливо - это просто дешевый, но неэффективный способ хранения энергии.

Если бы в мире были дешевые эффективные источники энергии, это вряд ли потратило бы силы на сохранение этой энергии в качестве нефтехимии. У нас были бы электромобили с электрическим приводом или что-то более эффективное, например, водородные топливные элементы.

Итак, в конце концов, ответ на ваш вопрос - это ... Деньги.

Paul Chernoch
Неэффективно, а? Плотность энергии бензина составляет 46,4 МДж / кг. Для сравнения, литий-ионная батарея 1,8 (в 25 раз меньше). Природный газ немного лучше, на 55,5, но более опасно хранить. Чтобы добиться большего успеха, вам нужно перейти на ядерный плутоний на 2,2 миллиона МДж / кг, или на уран (81 миллион). Теперь это эффективно.

Dennis

Хотя есть несколько отличных ответов, самый простой ответ на химию состоит в том, что практически невозможно эффективно образовывать углерод-углеродные связи, отличные от биологических систем. Мы можем сделать H 2 электролизом воды, и мы можем разрушить (растрескивать) биологические углеводороды или полимерный углерод (уголь), чтобы сделать ранее существовавшее биотопливо более полезным, но пока фотосинтез не может быть избит для перемещения углерода из СО 2 для топлива.

Luaan
Да, у нас был простой способ сделать это с 1913 года или около того: P World War II Германия долгое время работала на синтетических бензинах и смазочных материалах. Растения очень неэффективны в захвате солнечной энергии в углеводородах - единственная причина, по которой они важны, заключается в том, что их так много, и что они настолько дешевы для распространения. Конечно, концентрация углекислого газа в атмосфере крошечная, что усложняет процесс - вы не можете сконцентрировать производство много. Лучшим подходом может быть захват углекислого газа после сжигания, а не его смешивание с воздухом.

rawtext

Здесь есть несколько хороших ответов на вопрос вне темы. Некоторые люди относятся к проблемам «стоимости», некоторые - к проблемам «энергии». Обратите внимание: это то же самое. Вы должны сделать базовый учет, чтобы определить, является ли бизнес жизнеспособным. Самый основной учет - это баланс «энергия-в» - «энергосбережение». Если вы делаете углеводород в лаборатории, всегда будут потери из-за принципа сохранения энергии и неудачного факта, что мы не можем сделать устройство на 100% эффективным. Вы никогда не сломаетесь.

Там могут быть более эффективные способы хранения и доставки источника энергии вашей лаборатории, чем в углеводородной цепи.


Anthony X

Имейте в виду, что мы используем нефтехимические продукты (углеродсодержащие соединения, извлеченные или высвобождаемые из почвы) в двух совершенно разных целях: топливо и сырье для производства всех видов. Чтобы устранить нашу зависимость от нефтехимии, нам пришлось бы решать оба вопроса.

Чтобы заменить нефтехимические продукты в качестве источника энергии, в некоторых случаях было бы лучше найти другие способы хранения и высвобождения энергии - батареи, заряженные ветряными турбинами или солнечными батареями, например. Но большинство альтернатив ископаемого топлива имеют проблемы с удобством, мощностью (удельная энергия по весу или объему), плотность мощности (опять же по весу или объему), безопасность обращения / хранения (думаю, водород), NIMBY (думаю, ветряные электростанции) и т. Д. Так просто наполнить резервуар бензином, дизельным топливом, реактивным топливом и т. Д., Запустить двигатель и пойти ... не говоря уже о относительно легком весе и компактности. Поэтому, возможно, для некоторых приложений, таких как самолеты, может быть более целесообразным продолжить их питание в нынешнем режиме (принимая все недостатки), но рассмотреть альтернативные источники, чем нефть, а значит, и биотопливо.

Чтобы заменить нефтехимию как производственное сырье, вам нужно будет рассмотреть все, что происходит от нашего современного мира. Пластмассы, растворители, красители, смазки, адгезивы и т. Д. Все интересные молекулы, извлеченные из сырой нефти (и это может быть длинный список), должны были бы быть получены другими способами.

В любом случае эти нефтехимические эквиваленты должны производиться в широких масштабах. Мы, как глобальное сообщество, сжигаем много топлива, просто оборачиваясь, и мы делаем всевозможные вещи (также в огромных масштабах) из нефти. Это сводится к трем важным вещам:

  1. Выясните, как сделать наш заменитель (скажем, октана или какого-либо другого углеводорода) химическими и / или биологическими процессами из того, что мы не извлекли из земли (например, двуокись углерода и вода). В настоящее время ведутся исследования в этой области с интересными результатами, возникающими все время.

  2. Увеличьте процессы до уровня, соответствующего требованиям. Во-первых, это потребует больших инвестиций; кто возьмет деньги? Для другого: если вы собираетесь уложить углекислый газ и воду в процесс и вывести углеводороды, вам придется добавить энергию, которая должна произойти откуда-то. Это может быть основным моментом для синтеза нефтехимических эквивалентов в любом стоимом масштабе. Мы строим огромные солнечные / ветряные фермы? Что это будет делать для глобального ландшафта? Мы строим больше ядерного?

  3. Сделайте его экономически жизнеспособным. Люди могут быть убеждены заплатить небольшую премию за топливо или потребительский продукт, не относящийся к нефтепродуктам, но будет предел. Может ли процесс, не связанный с нефтью, даже приблизиться к экономике современных скважин и нефтеперерабатывающих заводов?


PMar

Принимая реальный вопрос: «Почему бы нам не делать топливо с нуля, а не откачивать его из земли?», Я должен сказать, что основной проблемой является энергия - в частности, сохранение энергии . Топлива НЕ являются источниками энергии - это механизмы хранения энергии (например, батареи). Независимо от энергии, получаемой от сжигания топлива, сначала нужно собрать, чтобы создать топливо в первую очередь. Это игра с нулевой суммой. Что отличает ископаемое топливо, так это то, что Природа потратила сотни миллионов лет на сбор солнечной энергии в органическое хранилище (т.е. заводы) и секвестрирует его в земле, чтобы мы могли найти.

И теперь мы потребляем этот ресурс в миллион раз быстрее, чем требуется для накопления. Мы живем в заемное время, люди!

For advertisement and collaboration please email answer.adv@gmail.com