ब्यूटेनॉल ईंधन: Difference between revisions

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ब्यूटेनॉल का उपयोग आंतरिक दहन इंजन में ईंधन के रूप में किया जा सकता है। यह इथेनॉल की तुलना में गैसोलीन के अधिक समान है। C4-हाइड्रोकार्बन, ब्यूटेनॉल जैव-व्युत्पन्न [[ईंधन]] है और इस प्रकार बिना किसी संशोधन के गैसोलीन के साथ उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए वाहनों में काम करता है।  बुटानॉल, एक सी-4 हाइड्रोकार्बन एक आशाजनक है, जो [[ पेट्रोल ]] के साथ कई गुण साझा करता है।
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हालांकि कई मायनों में पेचीदा, ब्यूटेनॉल ईंधन शायद ही कभी आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धी होता है।
कई मायनों में पेचीदा, ब्यूटेनॉल ईंधन शायद ही कभी आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धी होता है।


==आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव==
==आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव==

Revision as of 17:07, 9 August 2023

This article is about बायोमास से प्राप्त ब्यूटेनॉल का उपयोग प्लेटफार्म रसायन और ईंधन के रूप में किया जाता है. For अन्य अल्कोहल का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है, see एल्कोहल ईंधन.

ब्यूटेनॉल का उपयोग आंतरिक दहन इंजन में ईंधन के रूप में किया जा सकता है। यह इथेनॉल की तुलना में गैसोलीन के अधिक समान है। C4-हाइड्रोकार्बन, ब्यूटेनॉल जैव-व्युत्पन्न ईंधन है और इस प्रकार बिना किसी संशोधन के गैसोलीन के साथ उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए वाहनों में काम करता है।[1] आइसोबुटानोल|एन-ब्यूटेनॉल और आइसोबुटानॉल दोनों का संभावित ईंधन के रूप में अध्ययन किया गया है। दोनों का उत्पादन बायोमास (बायोबुटानॉल के रूप में)[2][3][4]) और साथ ही जीवाश्म ईंधन (पेट्रोबूटानॉल के रूप में) से किया जा सकता है।[5]) रासायनिक गुण आइसोमर (एन-ब्यूटेनॉल या आइसोबुटानॉल) पर निर्भर करते हैं। इसकी उत्पादन विधि पर निर्भर नहीं करते है।

कई मायनों में पेचीदा, ब्यूटेनॉल ईंधन शायद ही कभी आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धी होता है।

आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव

ब्यूटेनॉल की उच्च पैदावार प्राप्त करने में मेटाबॉलिक इंजीनियरिंग और जेनेटिक इंजीनियरिंग का उपयोग करके मेटाबोलिक नेटवर्क में हेरफेर शामिल है।[6][7] जबकि महत्वपूर्ण प्रगति हुई है, ब्यूटेनॉल के उत्पादन के लिए किण्वन (जैव रसायन) मार्ग अप्रभावी बने हुए हैं। टिटर और पैदावार कम है और पृथक्करण बहुत महंगा है। इस प्रकार, ब्यूटेनॉल का माइक्रोबियल उत्पादन पेट्रोलियम-व्युत्पन्न ब्यूटेनॉल के सापेक्ष लागत-प्रतिस्पर्धी नहीं है।[8] हालांकि व्यावसायिक रूप से अप्रमाणित, इलेक्ट्रोकेमिकल और माइक्रोबियल उत्पादन विधियों का संयोजन स्थायी ऊर्जा से ब्यूटेनॉल का उत्पादन करने का एक तरीका प्रदान कर सकता है।[9]


इशरीकिया कोली

एस्चेरिचिया कोली, या ई. कोली, एक ग्राम नकारात्मक , बेसिलस (आकार)आकार)|छड़ के आकार का जीवाणु है। ई. कोलाई वह सूक्ष्मजीव है जिसके आइसोबुटानॉल के व्यावसायिक उत्पादन की ओर बढ़ने की सबसे अधिक संभावना है।[10]अपने इंजीनियर्ड रूप में, ई. कोलाई किसी भी सूक्ष्मजीव की तुलना में आइसोबुटानॉल की उच्चतम पैदावार पैदा करता है।[citation needed] ई. कोली के चयापचय में सुधार के लिए मेटाबोलिक नेटवर्क मॉडलिंग#मेटाबोलिक नेटवर्क सिमुलेशन जैसी विधियों का उपयोग किया गया है ताकि बड़ी मात्रा में आइसोबुटानॉल का उत्पादन किया जा सके।[11]ई. कोलाई कई कारणों से एक आदर्श आइसोबुटानॉल जैव-संश्लेषक है:

  • ई. कोलाई एक ऐसा जीव है जिसके लिए आनुवंशिक हेरफेर के कई उपकरण मौजूद हैं, और यह एक ऐसा जीव है जिसके लिए वैज्ञानिक साहित्य का एक व्यापक भंडार मौजूद है।[10]ज्ञान का यह खजाना वैज्ञानिकों द्वारा ई. कोलाई को आसानी से संशोधित करने की अनुमति देता है।
  • ई. कोलाई में आइसोबुटानॉल के संश्लेषण में लिग्नोसेल्यूलोज (कृषि से बचा हुआ अपशिष्ट पौधा पदार्थ) का उपयोग करने की क्षमता है। lignocellulose का उपयोग ई. कोलाई को मानव उपभोग के लिए पादप पदार्थ का उपयोग करने से रोकता है, और किसी भी खाद्य-ईंधन मूल्य संबंध को रोकता है जो ई. कोलाई द्वारा आइसोबुटानॉल के जैवसंश्लेषण से होता है।[10]* आनुवंशिक संशोधन का उपयोग लिग्नोसेल्यूलोज के दायरे को व्यापक बनाने के लिए किया गया है जिसका उपयोग ई. कोलाई द्वारा किया जा सकता है। इसने ई. कोली को एक उपयोगी और विविध आइसोबुटानॉल जैव-संश्लेषक बना दिया है।[12]

ई. कोलाई का प्राथमिक दोष यह है कि बड़े होने पर यह अक्तेरिओफगेस के प्रति संवेदनशील होता है। यह संवेदनशीलता संभावित रूप से पूरे बायोरिएक्टर को बंद कर सकती है।[10]इसके अलावा, ई. कोली में आइसोबुटानॉल के लिए मूल प्रतिक्रिया मार्ग कोशिका में आइसोबुटानॉल की सीमित सांद्रता पर बेहतर ढंग से कार्य करता है। उच्च सांद्रता में ई. कोलाई की संवेदनशीलता को कम करने के लिए, संश्लेषण में शामिल एंजाइमों के उत्परिवर्तकों को यादृच्छिक उत्परिवर्तन द्वारा उत्पन्न किया जा सकता है। संयोग से, कुछ उत्परिवर्ती आइसोबुटानॉल के प्रति अधिक सहिष्णु साबित हो सकते हैं जो संश्लेषण की समग्र उपज को बढ़ाएगा।[13]


क्लोस्ट्रिडिया

एन-ब्यूटेनॉल का उत्पादन ए.बी.ई. द्वारा बायोमास के किण्वन (जैव रसायन) द्वारा किया जा सकता है। क्लोस्ट्रीडियम एसिटोब्यूटाइलिकम, क्लॉस्ट्रिडियम बेजरिनकी का उपयोग करके प्रक्रिया करें। सी. एसिटोब्यूटाइलिकम का उपयोग एक बार स्टार्च से एसीटोन के उत्पादन के लिए किया जाता था। ब्यूटेनॉल किण्वन का एक उप-उत्पाद था (बुटानॉल से दोगुना उत्पादन किया गया था)। बायोबूटानॉल के लिए फीडस्टॉक इथेनॉल के लिए समान हैं: ऊर्जा फसलें जैसे चुकंदर, गन्ना, मक्का अनाज, गेहूं और कसावा, संभावित गैर-खाद्य ऊर्जा फसलें जैसे भगदड़ में बदल गया और यहां तक ​​कि उत्तरी अमेरिका में पार्थेनियम सिल्वर , साथ ही कृषि उपोत्पाद जैसे खोई, पुआल और मक्के के डंठल (वनस्पति विज्ञान)।[14] ड्यूपॉन्ट के अनुसार, मौजूदा बायोएथेनॉल संयंत्रों को लागत प्रभावी ढंग से बायोबूटानॉल उत्पादन के लिए फिर से तैयार किया जा सकता है।[15] इसके अतिरिक्त, बायोमास और कृषि उपोत्पादों से ब्यूटेनॉल का उत्पादन इथेनॉल या मेथनॉल उत्पादन की तुलना में अधिक कुशल हो सकता है (यानी प्रति यूनिट सौर ऊर्जा खपत के लिए यूनिट इंजन मोटिव पावर)।[16] क्लोस्ट्रीडियम का एक प्रकार ऑक्सीजन की उपस्थिति में भी लगभग किसी भी प्रकार के सेल्यूलोज को ब्यूटेनॉल में परिवर्तित कर सकता है।[17] क्लोस्ट्रीडियम सेलुलोलिटिकम का एक स्ट्रेन, एक देशी सेल्युलोज-डिग्रेडिंग सूक्ष्म जीव, सेल्युलोज से सीधे आइसोबुटानॉल प्रदान करता है।[18] क्लोस्ट्रीडियम क्लुयवेरी में मौजूद चयापचय मार्गों का उपयोग करके ब्यूटायरेट (ब्यूटेनॉल ईंधन का अग्रदूत) का उत्पादन करने के लिए सफल होना और इथेनॉल के संयोजन को किण्वित किया जा सकता है। सक्सिनेट टीसीए चक्र का एक मध्यवर्ती है, जो ग्लूकोज का चयापचय करता है। क्लोस्ट्रीडियम एसिटोब्यूटाइलिकम और क्लोस्ट्रीडियम सैकरोब्यूटाइलिकम जैसे अवायवीय जीव बैक्टीरिया में भी ये मार्ग होते हैं। सक्सिनेट को पहले सक्रिय किया जाता है और फिर 4-हाइड्रॉक्सीब्यूटाइरेट देने के लिए दो-चरणीय प्रतिक्रिया द्वारा कम किया जाता है, जिसे बाद में क्रोटोनील-सीओए | क्रोटोनील-कोएंजाइम ए (सीओए) में चयापचय किया जाता है। फिर क्रोटोनील-सीओए को ब्यूटायरेट में बदल दिया जाता है। क्लोस्ट्रीडियम से इन ब्यूटेनॉल उत्पादन मार्गों से संबंधित जीन को ई. कोली में क्लोन किया गया था।[19]


साइनोबैक्टीरीया

सायनोबैक्टीरिया प्रकाश संश्लेषक जीवाणुओं का एक समूह है।[20] जब आनुवंशिक रूप से आइसोबुटानॉल और इसके अनुरूप एल्डीहाइड का उत्पादन करने के लिए इंजीनियर किया जाता है तो वे आइसोबुटानॉल जैवसंश्लेषण के लिए उपयुक्त होते हैं।[21] सायनोबैक्टीरिया की आइसोबुटानॉल उत्पादक प्रजातियां जैव ईंधन सिंथेसाइज़र के रूप में कई लाभ प्रदान करती हैं:

  • सायनोबैक्टीरिया पौधों की तुलना में तेजी से बढ़ते हैं[22] और पौधों की तुलना में सूर्य के प्रकाश को अधिक कुशलता से अवशोषित करते हैं।[23] इसका मतलब यह है कि उन्हें अन्य जैव ईंधन बायोसिंथेसाइज़र के लिए उपयोग किए जाने वाले पौधे पदार्थ की तुलना में तेज़ दर से पुनःपूर्ति की जा सकती है।
  • सायनोबैक्टीरिया को गैर-कृषि योग्य भूमि (खेती के लिए उपयोग न की जाने वाली भूमि) पर उगाया जा सकता है।[22]यह भोजन बनाम ईंधन को रोकता है।[22]* सायनोबैक्टीरिया की वृद्धि के लिए आवश्यक पूरक कार्बन डाइऑक्साइड|CO हैं2, जल|एच2ओह, और सूरज की रोशनी.[23]इससे दो लाभ मिलते हैं:
    • क्योंकि सीओ2 वायुमंडल से प्राप्त होता है, सायनोबैक्टीरिया को आइसोबुटानॉल को संश्लेषित करने के लिए पौधे के पदार्थ की आवश्यकता नहीं होती है (अन्य जीवों में जो आइसोबुटानॉल को संश्लेषित करते हैं, पौधे का पदार्थ आइसोबुटानॉल को कृत्रिम रूप से इकट्ठा करने के लिए आवश्यक कार्बन का स्रोत है)।[23]चूँकि आइसोबुटानॉल उत्पादन की इस विधि द्वारा पादप पदार्थ का उपयोग नहीं किया जाता है, इसलिए खाद्य स्रोतों से पादप पदार्थ प्राप्त करने और खाद्य-ईंधन मूल्य संबंध बनाने की आवश्यकता से बचा जाता है।[22]** क्योंकि सीओ2 साइनोबैक्टीरिया द्वारा वायुमंडल से अवशोषित किया जाता है, जैविक उपचार की संभावना (साइनोबैक्टीरिया के रूप में अतिरिक्त CO को हटाकर)2 वायुमंडल से) मौजूद है।[23]

सायनोबैक्टीरिया की प्राथमिक कमियाँ हैं:

  • बड़े होने पर वे पर्यावरणीय परिस्थितियों के प्रति संवेदनशील होते हैं। साइनोबैक्टीरिया अनुचित तरंग दैर्ध्य और तीव्रता, CO की सूर्य की रोशनी से बहुत पीड़ित होते हैं2 अनुचित एकाग्रता, या एच2अनुचित लवणता के बावजूद, खारे पानी और समुद्री जल में साइनोबैक्टीरिया की प्रचुर मात्रा पनपने में सक्षम है। इन कारकों को आम तौर पर नियंत्रित करना कठिन होता है, और आइसोबुटानोल के साइनोबैक्टीरियल उत्पादन में एक बड़ी बाधा उत्पन्न करते हैं।[24]
  • सायनोबैक्टीरिया बायोरिएक्टर को संचालित करने के लिए उच्च ऊर्जा की आवश्यकता होती है। संस्कृतियों को निरंतर मिश्रण की आवश्यकता होती है, और जैवसंश्लेषक उत्पादों की कटाई ऊर्जा-गहन है। इससे सायनोबैक्टीरिया के माध्यम से आइसोबुटानॉल उत्पादन की दक्षता कम हो जाती है।[24]

साइनोबैक्टीरिया को उनके ब्यूटेनॉल उत्पादन को बढ़ाने के लिए फिर से इंजीनियर किया जा सकता है, जो पाथवे इंजीनियरिंग में एक डिजाइन सिद्धांत के रूप में एटीपी और कॉफ़ेक्टर ड्राइविंग बलों के महत्व को दर्शाता है। कई जीवों में एसिटाइल कोआ पर निर्भर मार्ग का उपयोग करके ब्यूटेनॉल का उत्पादन करने की क्षमता होती है। इस मार्ग के साथ मुख्य समस्या पहली प्रतिक्रिया है जिसमें दो एसिटाइल-सीओए अणुओं का एसिटोएसिटाइल-सीओए में संघनन शामिल है। यह प्रतिक्रिया इससे जुड़ी सकारात्मक गिब्स मुक्त ऊर्जा (डीजी = 6.8 किलो कैलोरी/मोल) के कारण थर्मोडायनामिक रूप से प्रतिकूल है।[25][26]


बेसिलस सुबटिलिस

बैसिलस सबटिलिस एक ग्राम पॉजिटिव रॉड के आकार का बैक्टीरिया है। बैसिलस सबटिलिस ई. कोलाई के समान कई फायदे और नुकसान प्रदान करता है, लेकिन इसका कम प्रमुखता से उपयोग किया जाता है और यह ई. कोली जितनी बड़ी मात्रा में आइसोबुटानॉल का उत्पादन नहीं करता है।[10]ई. कोली के समान, बी. सबटिलिस लिग्नोसेल्युलोज से आइसोबुटानॉल का उत्पादन करने में सक्षम है, और सामान्य आनुवंशिक तकनीकों द्वारा आसानी से इसमें हेरफेर किया जा सकता है।[10]प्राथमिक मोड विश्लेषण का उपयोग बी. सबटिलिस द्वारा उपयोग किए जाने वाले आइसोबुटानॉल-संश्लेषण चयापचय मार्ग को बेहतर बनाने के लिए भी किया गया है, जिससे आइसोबुटानॉल की उच्च पैदावार उत्पन्न होती है।[27]


Saccharomyces cerevisiae

सैक्रोमाइसेस सेरेविसिया, या एस. सेरेविसिया, खमीर की एक प्रजाति है। यह स्वाभाविक रूप से अपने वेलिन बायोसिंथेटिक मार्ग के माध्यम से कम मात्रा में आइसोबुटानॉल का उत्पादन करता है।[28] एस. सेरेविसिया कई कारणों से आइसोबुटानॉल जैव ईंधन उत्पादन के लिए एक आदर्श उम्मीदवार है:

  • एस. सेरेविसिया को कम पीएच पर उगाया जा सकता है, जिससे औद्योगिक बायोरिएक्टरों में वृद्धि के दौरान संदूषण को रोकने में मदद मिलती है।[10]* एस. सेरेविसिया बैक्टीरियोफेज से प्रभावित नहीं हो सकता क्योंकि यह एक यूकेरियोट है।[10]*एस. सेरेविसिया और इसके जीव विज्ञान के बारे में व्यापक वैज्ञानिक ज्ञान पहले से ही मौजूद है।[10]

एस. सेरेविसिया के वेलिन बायोसिंथेटिक मार्ग में एंजाइमों की अधिक अभिव्यक्ति का उपयोग आइसोबुटानॉल पैदावार में सुधार के लिए किया गया है।[28][29][30] हालाँकि, एस. सेरेविसिया में अंतर्निहित जीव विज्ञान के कारण इसके साथ काम करना कठिन साबित हुआ है:

  • यूकेरियोट के रूप में, एस. सेरेविसिया आनुवंशिक रूप से ई. कोली या बी. सबटिलिस की तुलना में अधिक जटिल है, और परिणामस्वरूप आनुवंशिक रूप से हेरफेर करना कठिन होता है।[10]
  • एस. सेरेविसिया में इथेनॉल#किण्वन होता है। यह प्राकृतिक क्षमता प्रबल हो सकती है और परिणामस्वरूप एस. सेरेविसिया द्वारा आइसोबुटानॉल उत्पादन को रोक सकती है।[10]* एस. सेरेविसिया आइसोबुटानॉल का उत्पादन करने के लिए पांच-कार्बन शर्करा का उपयोग नहीं कर सकता है। पांच-कार्बन शर्करा का उपयोग करने में असमर्थता एस. सेरेविसिया को लिग्नोसेल्यूलोज का उपयोग करने से रोकती है, और इसका मतलब है कि एस. सेरेविसिया को आइसोबुटानोल का उत्पादन करने के लिए मानव उपभोग के लिए इच्छित पौधे पदार्थ का उपयोग करना चाहिए। जब एस. सेरेविसिया द्वारा आइसोबुटानॉल का उत्पादन किया जाता है तो इसके परिणामस्वरूप प्रतिकूल खाद्य/ईंधन मूल्य संबंध उत्पन्न होता है।[10]


रालस्टोनिया यूट्रोफा

एक लालची हत्यारा (=रालस्टोनिया यूट्रोफा) एक ग्राम-नकारात्मक जीवाणु है | बेटाप्रोटोबैक्टीरिया वर्ग का ग्राम-नकारात्मक मृदा जीवाणु। यह अप्रत्यक्ष रूप से विद्युत ऊर्जा को आइसोबुटानोल में परिवर्तित करने में सक्षम है। यह रूपांतरण कई चरणों में पूरा होता है:[31]

  • एनोड को एच के मिश्रण में रखा जाता है2ओ और सीओ2.
  • एनोड के माध्यम से और एक इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रिया एच के माध्यम से एक विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है2ओ और सीओ2 चींटी का तेजाब को संश्लेषित करने के लिए संयुक्त किया जाता है।
  • सी. नेकेटर (बिजली के प्रति सहिष्णु एक स्ट्रेन (जीव विज्ञान) से बना) का एक जीवाणु कल्चर एच के भीतर रखा जाता है2ओ और सीओ2 मिश्रण.
  • सी. नेकेटर का कल्चर फिर मिश्रण से फॉर्मिक एसिड को आइसोबुटानॉल में परिवर्तित करता है।
  • जैवसंश्लेषित आइसोबुटानॉल को फिर मिश्रण से अलग किया जाता है, और इसे जैव ईंधन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

फीडस्टॉक्स

कच्चे माल की उच्च लागत को ब्यूटेनॉल के व्यावसायिक उत्पादन में मुख्य बाधाओं में से एक माना जाता है। सस्ते और प्रचुर मात्रा में फीडस्टॉक का उपयोग, जैसे, मकई स्टोवर, प्रक्रिया की आर्थिक व्यवहार्यता को बढ़ा सकता है। <संदर्भ नाम = करीमी अलविजेह 641-653 >Karimi Alavijeh, Masih; Karimi, Keikhosro (March 2019). "अमेरिका में कॉर्न स्टोवर से बायोबूटानॉल का उत्पादन". Industrial Crops and Products. 129: 641–653. doi:10.1016/j.indcrop.2018.12.054. ISSN 0926-6690. S2CID 104367378.</ref>

मेटाबोलिक इंजीनियरिंग का उपयोग किसी जीव को ग्लूकोज के बजाय ग्लिसरॉल जैसे सस्ते सब्सट्रेट का उपयोग करने की अनुमति देने के लिए किया जा सकता है। क्योंकि किण्वन (जैव रसायन) प्रक्रियाओं के लिए खाद्य पदार्थों से प्राप्त ग्लूकोज की आवश्यकता होती है, ब्यूटेनॉल उत्पादन खाद्य आपूर्ति पर नकारात्मक प्रभाव डाल सकता है (भोजन बनाम ईंधन बहस देखें)। ब्यूटेनॉल उत्पादन के लिए ग्लिसरॉल एक अच्छा वैकल्पिक स्रोत है। जबकि ग्लूकोज स्रोत मूल्यवान और सीमित हैं, ग्लिसरॉल प्रचुर मात्रा में है और इसकी बाजार कीमत कम है क्योंकि यह बायोडीजल उत्पादन का अपशिष्ट उत्पाद है। ग्लिसरॉल से ब्यूटेनॉल का उत्पादन चयापचय मार्गों का उपयोग करके आर्थिक रूप से व्यवहार्य है जो जीवाणु क्लॉस्ट्रिडियम पेस्ट्यूरियनम में मौजूद है। रेफरी>Malaviya A, Jang Y, Lee SY (2012). "क्लोस्ट्रीडियम पेस्ट्यूरियनम के एक अत्यधिक उत्पादक उत्परिवर्ती द्वारा ग्लिसरॉल से कम उपोत्पाद निर्माण के साथ निरंतर ब्यूटेनॉल उत्पादन". Appl Microbiol Biotechnol. 93 (4): 1485–1494. doi:10.1007/s00253-011-3629-0. PMID 22052388. S2CID 1597829.</ref>

दक्षता में सुधार

क्लाउड पॉइंट पृथक्करण नामक एक प्रक्रिया उच्च दक्षता के साथ ब्यूटेनॉल की पुनर्प्राप्ति की अनुमति दे सकती है।[32]


निर्माता और वितरण

ड्यूपॉन्ट और बीपी ने अगली पीढ़ी के जैव ईंधन के विकास, उत्पादन और विपणन के अपने संयुक्त प्रयास का पहला उत्पाद बायोबुटानॉल बनाने की योजना बनाई है।[33] यूरोप में स्विस कंपनी बुटाल्को[34] सेल्युलोसिक सामग्रियों से बायोबूटानॉल के उत्पादन के लिए आनुवंशिक रूप से संशोधित यीस्ट विकसित कर रहा है। संयुक्त राज्य अमेरिका स्थित कंपनी गॉरमेट बुटानोल एक ऐसी प्रक्रिया विकसित कर रही है जो जैविक कचरे को बायोबुटानोल में परिवर्तित करने के लिए कवक का उपयोग करती है।[35][36] सेल्टिक नवीकरणीय व्हिस्की और निम्न-श्रेणी के आलू के उत्पादन से निकलने वाले कचरे से बायोबुटानॉल बनाता है।

सामान्य ईंधन के गुण

आइसोबुटानोल

आइसोबुटानॉल एक दूसरी पीढ़ी का जैव ईंधन है। कई गुणों वाला दूसरी पीढ़ी का जैव ईंधन है जो इथेनॉल द्वारा प्रस्तुत समस्याओं का समाधान करता है।[10] आइसोबुटानॉल के गुण इसे एक आकर्षक जैव ईंधन बनाते हैं:

  • अपेक्षाकृत उच्च ऊर्जा घनत्व, गैसोलीन का 98%।[37]
  • हवा से पानी को आसानी से अवशोषित नहीं करता है, जिससे इंजन और पाइपलाइनों का क्षरण रुक जाता है।[10]*गैसोलीन के साथ किसी भी अनुपात में मिलाया जा सकता है,[38] इसका मतलब है कि ईंधन मौजूदा पेट्रोलियम बुनियादी ढांचे में प्रतिस्थापन ईंधन या प्रमुख योज्य के रूप में गिर सकता है।[10]* खाद्य आपूर्ति से जुड़े न होने वाले पौधों के पदार्थ से उत्पादित किया जा सकता है, जिससे ईंधन-कीमत/खाद्य-कीमत संबंध को रोका जा सकता है।[10][11][12][27]
  • यह मानते हुए कि यह अवशिष्ट लिग्नोसेल्युलोसिक बायोमास फीडस्टॉक्स से उत्पन्न होता है, आइसोबुटानॉल को गैसोलीन के साथ मिश्रित करने से ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में काफी कमी आ सकती है।[39]


एन-ब्यूटेनॉल

बुटानॉल जल प्रदूषण को बेहतर ढंग से सहन करता है और इथेनॉल की तुलना में कम संक्षारक है और गैसोलीन के लिए मौजूदा पाइपलाइन परिवहन के माध्यम से वितरण के लिए अधिक उपयुक्त है।[15]डीजल ईंधन या गैसोलीन के साथ मिश्रण में, यदि ईंधन पानी से दूषित हो तो इथेनॉल की तुलना में ब्यूटेनॉल के इस ईंधन से अलग होने की संभावना कम होती है।[15]इथेनॉल युक्त ब्यूटेनॉल और गैसोलीन के साथ वाष्प दबाव सह-मिश्रण तालमेल भी है, जो इथेनॉल मिश्रण की सुविधा प्रदान करता है। यह मिश्रित ईंधन के भंडारण और वितरण की सुविधा प्रदान करता है।[15][40][41]

Fuel Energy
density 		Air-fuel
ratio 		Specific
energy 		Heat of
vaporization 		RON MON AKI
Gasoline and biogasoline 32 MJ/L 14.7 2.9 MJ/kg air 0.36 MJ/kg   91–99   81–89   87-95
Butanol fuel 29.2 MJ/L 11.1 3.6 MJ/kg air 0.43 MJ/kg   96   78   87
Anhydrous Ethanol fuel 19.6 MJ/L   9.0 3.0 MJ/kg air 0.92 MJ/kg 107   89
Methanol fuel 16 MJ/L   6.4 3.1 MJ/kg air 1.2 MJ/kg 106   92

एन-ब्यूटेनॉल की ऑक्टेन रेटिंग गैसोलीन के समान है लेकिन इथेनॉल और मेथनॉल से कम है। एन-ब्यूटेनॉल में 96 का आरओएन (ऑक्टेन रेटिंग) और 78 का एक एमओएन (ऑक्टेन रेटिंग) है (परिणामस्वरूप (आर + एम)/2 पंप ऑक्टेन संख्या 87 है, जैसा कि उत्तरी अमेरिका में उपयोग किया जाता है) जबकि टी-ब्यूटेनॉल में ऑक्टेन है 105 RON और 89 MON की रेटिंग।[43] टी-बुटानोल का उपयोग गैसोलीन में एक योज्य के रूप में किया जाता है, लेकिन इसे शुद्ध रूप में ईंधन के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है क्योंकि इसका अपेक्षाकृत उच्च गलनांक 25.5°C (79°F) इसे जेल में बदल देता है और कमरे के तापमान के करीब जम जाता है। दूसरी ओर, आइसोबुटानॉल का गलनांक एन-ब्यूटेनॉल से कम होता है और अनुकूल आरओएन 113 और एमओएन 94 होता है, और इस प्रकार यह उच्च अंश वाले गैसोलीन मिश्रणों, एन-ब्यूटेनॉल के साथ मिश्रण, या एक स्टैंडअलोन ईंधन के रूप में बहुत बेहतर अनुकूल है।[44] उच्च ऑक्टेन रेटिंग वाले ईंधन में इंजन की दस्तक खटखटाने (संपीड़न द्वारा अत्यधिक तीव्र और सहज दहन) की संभावना कम होती है और किसी भी आधुनिक कार इंजन की नियंत्रण प्रणाली इग्निशन टाइमिंग को समायोजित करके इसका लाभ उठा सकती है। इससे ऊर्जा दक्षता में सुधार होगा, जिससे विभिन्न ईंधनों की ऊर्जा सामग्री की तुलना से बेहतर ईंधन अर्थव्यवस्था प्राप्त होगी। संपीड़न अनुपात को बढ़ाकर, ईंधन अर्थव्यवस्था, शक्ति और टॉर्क में और अधिक लाभ प्राप्त किया जा सकता है। इसके विपरीत, कम ऑक्टेन रेटिंग वाले ईंधन में खटखटाने की संभावना अधिक होती है और दक्षता कम हो जाएगी। खटखटाने से इंजन को नुकसान भी हो सकता है। 87 ऑक्टेन पर चलने के लिए डिज़ाइन किए गए इंजनों में उच्च ऑक्टेन ईंधन के साथ संचालित होने से कोई अतिरिक्त बिजली/ईंधन अर्थव्यवस्था नहीं होगी।

ब्यूटेनॉल विशेषताएँ: वायु-ईंधन अनुपात, विशिष्ट ऊर्जा, चिपचिपाहट, विशिष्ट ऊष्मा

ब्यूटेनॉल और इथेनॉल सहित अल्कोहल ईंधन आंशिक रूप से ऑक्सीकृत होते हैं और इसलिए उन्हें गैसोलीन की तुलना में अधिक समृद्ध मिश्रण पर चलाने की आवश्यकता होती है। कारों में मानक गैसोलीन इंजन ईंधन में भिन्नता को समायोजित करने के लिए वायु-ईंधन अनुपात को समायोजित कर सकते हैं, लेकिन केवल मॉडल के आधार पर कुछ सीमाओं के भीतर। यदि इंजन को शुद्ध इथेनॉल या इथेनॉल के उच्च प्रतिशत के साथ गैसोलीन मिश्रण पर चलाने से सीमा पार हो जाती है, तो इंजन धीमी गति से चलेगा, जो घटकों को गंभीर रूप से नुकसान पहुंचा सकता है। इथेनॉल की तुलना में, ब्यूटेनॉल को रेट्रोफिट की आवश्यकता के बिना मौजूदा कारों में उपयोग के लिए गैसोलीन के साथ उच्च अनुपात में मिलाया जा सकता है क्योंकि वायु-ईंधन अनुपात और ऊर्जा सामग्री गैसोलीन के करीब है।[40][41]

अल्कोहल ईंधन में गैसोलीन की तुलना में प्रति यूनिट वजन और यूनिट आयतन में कम ऊर्जा होती है। प्रति चक्र जारी शुद्ध ऊर्जा की तुलना करना संभव बनाने के लिए कभी-कभी ईंधन विशिष्ट ऊर्जा नामक माप का उपयोग किया जाता है। इसे प्रति वायु ईंधन अनुपात में जारी ऊर्जा के रूप में परिभाषित किया गया है। प्रति चक्र जारी शुद्ध ऊर्जा इथेनॉल या मेथनॉल की तुलना में ब्यूटेनॉल के लिए अधिक है और गैसोलीन की तुलना में लगभग 10% अधिक है।[45]

Substance Kinematic
viscosity
at 20 °C
Butanol 3.64 cSt
Diesel >3 cSt
Ethanol 1.52 cSt
Water 1.0 cSt
Methanol 0.64 cSt
Gasoline 0.4–0.8 cSt

लंबी कार्बन श्रृंखलाओं के साथ अल्कोहल की चिपचिपाहट बढ़ जाती है। इस कारण से, जब अधिक चिपचिपा विलायक वांछित होता है तो ब्यूटेनॉल का उपयोग छोटी अल्कोहल के विकल्प के रूप में किया जाता है। ब्यूटेनॉल की गतिकीय चिपचिपाहट गैसोलीन की तुलना में कई गुना अधिक है और उच्च गुणवत्ता वाले डीजल ईंधन जितनी चिपचिपी है।[46] इंजन में ईंधन को जलने से पहले वाष्पीकृत करना पड़ता है। ठंड के मौसम में ठंड शुरू होने के दौरान अल्कोहल ईंधन के साथ अपर्याप्त वाष्पीकरण एक ज्ञात समस्या है। चूंकि ब्यूटेनॉल के वाष्पीकरण की गर्मी इथेनॉल की तुलना में आधे से भी कम है, इसलिए बुटेनॉल पर चलने वाले इंजन को इथेनॉल या मेथनॉल पर चलने वाले इंजन की तुलना में ठंड के मौसम में शुरू करना आसान होना चाहिए।[40]


ब्यूटेनॉल ईंधन मिश्रण

गैसोलीन में इथेनॉल और मेथनॉल के मिश्रण के मानक यूरोपीय संघ, अमेरिका और ब्राजील सहित कई देशों में मौजूद हैं। अनुमानित समतुल्य ब्यूटेनॉल मिश्रणों की गणना ब्यूटेनॉल, इथेनॉल और गैसोलीन के Stoiciometric ईंधन-वायु अनुपात के बीच संबंधों से की जा सकती है। गैसोलीन के रूप में बेचे जाने वाले ईंधन के लिए सामान्य इथेनॉल ईंधन मिश्रण वर्तमान में 5% से 10% तक है। यह अनुमान लगाया गया है कि लगभग 9.5 गीगालीटर (जीएल) गैसोलीन बचाया जा सकता है और लगभग 64.6 जीएल ब्यूटेनॉल-गैसोलीन मिश्रण 16% (बीयू16) संभावित रूप से अमेरिका में मकई के अवशेषों से उत्पादित किया जा सकता है, जो कुल घरेलू गैसोलीन के 11.8% के बराबर है। खपत।<संदर्भ नाम = करीमी अलविजेह 641-653 />

एन-ब्यूटेनॉल की संभावित आक्रामक केले जैसी गंध के कारण उपभोक्ता स्वीकृति सीमित हो सकती है।[47] ऐसे ईंधन का विपणन करने की योजना चल रही है जो 85% इथेनॉल और 15% ब्यूटेनॉल (ई85बी) है, इसलिए मौजूदा ई85 आंतरिक दहन इंजन 100% नवीकरणीय ईंधन पर चल सकते हैं जो किसी भी जीवाश्म ईंधन का उपयोग किए बिना बनाया जा सकता है। क्योंकि इसकी लंबी हाइड्रोकार्बन श्रृंखला के कारण यह काफी हद तक रासायनिक ध्रुवता | गैर-ध्रुवीय है, यह इथेनॉल की तुलना में गैसोलीन के अधिक समान है। ब्यूटेनॉल को बिना किसी संशोधन के गैसोलीन के उपयोग के लिए डिज़ाइन किए गए वाहनों में काम करने के लिए प्रदर्शित किया गया है।

वाहनों में ब्यूटेनॉल

वर्तमान में किसी भी उत्पादन वाहन को 100% ब्यूटेनॉल के उपयोग के लिए निर्माता द्वारा अनुमोदित नहीं किया गया है। 2009 की शुरुआत तक, संयुक्त राज्य अमेरिका में केवल कुछ वाहनों को E85 ईंधन (यानी 85% इथेनॉल + 15% गैसोलीन) का उपयोग करने की मंजूरी दी गई थी। हालाँकि, ब्राज़ील में सभी वाहन निर्माता (फ़िएट, फ़ोर्ड, VW, GM, टोयोटा, होंडा, प्यूज़ो, सिट्रोएन और अन्य) लचीले-ईंधन वाहन का उत्पादन करते हैं| फ्लेक्स-ईंधन वाहन जो 100% गैसोलीन और या 85% इथेनॉल (ई85) तक इथेनॉल और गैसोलीन के किसी भी मिश्रण पर चल सकते हैं। ये फ्लेक्स ईंधन कारें 2009 में ब्राजील में निजी वाहनों की बिक्री का 90% प्रतिनिधित्व करती हैं। बीपी और ड्यूपॉन्ट, ब्यूटेनॉल ईंधन का उत्पादन और प्रचार करने के लिए एक संयुक्त उद्यम में लगे हुए हैं, दावा करते हैं[15]बायोबूटानॉल को यूरोपीय गैसोलीन में 10%v/v और अमेरिकी गैसोलीन में 11.5%v/v तक मिश्रित किया जा सकता है।[48][49] 2009 पेटिट ले मैंस रेस में, डायसन रेसिंग का नंबर 16 लोला बी08/80|लोला बी09/86 - माज़दा एमजेडआर इंजन|माज़्दा एमजेडआर-आर टीम टेक्नोलॉजी पार्टनर बीपी द्वारा विकसित बायोबुटानॉल और इथेनॉल के मिश्रण पर चला।

यह भी देखें

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बाहरी संबंध

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