的生物燃料工业是能源工业中一个日益重要和快速增长的部门。生物燃料是一种可再生的低碳能源，源自生物质的，包括植物、动物和废物。这些材料经过加工，转化为液体或气体燃料，通常用作运输燃料，但也可用于取暖和发电。生物燃料是传统化石燃料的可行替代品，因为它们减少了温室气体排放，而且更具可持续性和可再生性。
生物燃料产业是一项复杂的全球性业务，涉及许多不同的利益相关者，包括政府、农民、生物燃料生产商、投资者以及运输和能源公司。自20世纪80年代初以来，美国生物燃料的生产和消费总体上每年都在增长。2021年，美国生产了约175亿加仑的生物燃料，消耗了约168亿加仑。大多数生物燃料是与汽油、柴油、取暖油和煤油型喷气燃料等精炼石油产品混合使用的。
生物燃料通常分为两类:第一代生物燃料和先进生物燃料。第一代生物燃料主要从玉米、大豆和甘蔗等粮食作物中提取，用于生产乙醇和生物柴油。先进的生物燃料来源于非食物来源，如林业和农业残留物、藻类和专用能源作物，用于生产沼气、生物丁醇和生物氢。
生物燃料的种类
下面介绍几种不同类型的生物燃料。
乙醇
乙醇是一种可再生燃料，由玉米、其他谷物和其他植物物质制成。乙醇通常被用作汽油的混合剂，以增加辛烷值，减少一氧化碳和其他导致雾霾的排放。在美国，大约97%的汽油含有乙醇。
生物柴油
生物柴油是一种可再生燃料，由植物油、动物脂肪和废弃食用油制成。与石油衍生柴油一样，生物柴油也被用于压缩点火(柴油)发动机。生物柴油可以与石油柴油以任何比例混合，包括B100(纯生物柴油)和最常见的混合物B20(含有20%生物柴油和80%石油柴油的混合物)。
沼气
沼气是一种由有机物分解而成的可再生燃料，通常在厌氧消化器中使用。沼气通常含有甲烷、二氧化碳和其他微量气体的混合物，可以以多种方式用作燃料，例如为车辆提供动力和发电。
生化丁醇
生物丁醇是一种可再生燃料，由植物和动物物质制成，如甘蔗、玉米和其他生物质材料。生物丁醇可以用来代替汽车中的汽油和柴油，并可以与它们混合，生成汽油-丁醇混合物。也可作为工业溶剂和涂料的添加剂。
生物制
生物氢是通过生物过程(如生物质厌氧发酵)产生的氢的一种形式。这种形式的氢气生产被认为是一种可再生能源，可用于燃料电池发电。
可再生柴油
可再生柴油和其他(非燃料乙醇)生物燃料和生物中间体几乎可以从任何生物质原料中生产，包括用于生产生物柴油的原料，通过各种过程，如加氢处理、气化、热解和其他热化学技术。可再生柴油是一种生物质柴油燃料，类似于生物柴油，但有重要的区别。可再生柴油是一种化学性质与石油柴油相当的碳氢化合物，可用作即时生物燃料，可通过石油管道运输，可与石油柴油混合或不与石油柴油混合在零售站销售。大多数可再生柴油是氢化衍生的可再生柴油(HDRD)或由甘油三酯加氢产生的加氢处理酯和脂肪酸(HEFA)，这与石油柴油的脱硫过程类似。出于这个原因，现有的炼油厂可以通过适度的改造来生产可再生柴油。
藻类生物燃料
藻类生物燃料是一种可再生燃料，由藻类制成，在生物反应器中生长，并收获用于燃料生产。藻类生物燃料有潜力成为一种比传统化石燃料更可持续和更有效的能源。它可以用来发电、供热和运输燃料。它也比传统的生物燃料(如玉米乙醇)更高效。藻类生物燃料被认为是一种碳中性燃料，这意味着它在使用时不会产生任何额外的排放。
生物燃料的优点和缺点
与传统化石燃料相比，生物燃料有许多优势，但不断变化的能源格局是复杂的，生物燃料也有其公平的劣势。
一些不同的优势生物燃料的包括:
- 可再生-生物燃料来自可再生资源，可以相对快速地补充。
- 能源/经济安全生物燃料可以通过减少对进口化石燃料的依赖来提供一种能源安全措施。生物燃料生产增加了对合适生物燃料作物的需求，从而推动农村地区的经济发展并支持农业。
- 能源多元化生物燃料可以使能源结构多样化，减少对任何一种能源的依赖，并增强能源系统的弹性。
- 碳中和/温室气体减排-从植物中生产生物燃料时，燃料燃烧时释放的二氧化碳大致等于植物生长过程中吸收的二氧化碳量，使其成为碳中性能源。此外，与化石燃料相比，生物燃料可以显著减少温室气体排放，有助于减缓气候变化。
一些不同的生物燃料的缺点包括:
- 生产成本高-在目前的市场上，生物燃料的生产成本相当高，特别是与化石燃料相比。
- 有限的资源和可扩展性-生产生物燃料需要大量的土地和水，而这些资源可能会供不应求。此外，有些生物燃料根本不适合大规模生产和商业使用。
- 依赖天气-生物燃料的成功生产在很大程度上依赖于不断增长的环境和天气暴露。土壤条件、极端温度和不可预见的天气模式会导致产量下降和成本上升。
- 交通问题-一些生物燃料与现有的能源运输基础设施不兼容，这会增加分配和利用的成本。
参考文献
- 美国能源部，能源效率和可再生能源办公室，“生物燃料基础”https://www.energy.gov/eere/bioenergy/biofuel-basics．
- 美国能源信息管理局，“生物燃料解释”，https://www.eia.gov/energyexplained/biofuels/．
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