Trouver une réponse de mécanique


Qu'y a-t-il dans les combustibles fossiles que nous ne pouvons pas produire en masse ?


Question

Étant donné que le carburant est composé de différentes chaînes de molécules, ma question est de savoir quelle est la raison pour laquelle nous ne pouvons pas créer la même structure de molécule et être en mesure de reproduire la même structure dans un laboratoire afin de ne pas en manquer ?

Je comprends qu'il y a bien plus à cela et ce n'est pas aussi simple que je le laisse paraître, mais c'est pourquoi je demande : quels sont les défis à relever pour faire quelque chose comme ça ? Ne pouvons-nous pas faire la même structure ?

En passant, les carburants ont-ils déjà des molécules d'oxygène à l'intérieur de la chaîne ou ne reçoivent-ils pas ces molécules avant le mélange de l'oxygène à l'aide de vannes ?

2018/04/30
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4/30/2018 10:51:57 AM

Réponse acceptée

Le pétrole tel qu'il sort du sol est un mélange de composés d'hydrocarbures qui sont les restes de dépôts d'algues et d'animaux microscopiques, également appelés phytoplancton et zooplancton.

Les scientifiques ont déjà créé des combustibles fossiles synthétiques.

Les efforts

1. Il y a actuellement un effort de 300 millions de dollars (en réalité beaucoup plus important) à San Diego, en Californie, par une société appelée Synthetic Genomics et Exxon Mobil pour utiliser des algues pour fabriquer du pétrole. Les lipides, une forme de graisse, dans les algues sont un composant majeur du pétrole brut.

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

Une entreprise de biotechnologie de San Diego dirigé par le pionnier de la génomique J. Craig Venter a décroché un accord avec Exxon Mobil qui pourrait inclure plus de 300 millions de dollars de financement pour développer des biocarburants à partir d'algues.

Venter, mieux connu pour son rôle dans le séquençage du génome humain, a déclaré hier que sa société Synthetic Genomics prévoyait une serre locale et une installation d'essai pour étudier des milliers de souches d'algues du monde entier.

L'objectif final est de concevoir des algues qui utiliseraient l'énergie du soleil pour convertir dioxyde de carbone en huiles et hydrocarbures en grandes quantités - un exploit qui serait d'un coût prohibitif avec des algues naturelles.

À partir de maintenant, le projet ci-dessus a fa iled et est de retour à la planche à dessin.

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

Ces efforts ne semblent pas avoir déchiffré le code des carburants à base d' algues bon marché . Dans un nouvel accord entre les sociétés, Exxon renvoie la génomique synthétique au laboratoire pour faire plus de science fondamentale. Il se concentrera maintenant sur sa technologie du même nom, la génomique synthétique, une science relativement nouvelle qui implique d'apporter des modifications importantes aux génomes, au point même d'en construire de nouveaux. L'objectif reste le même : « développer des souches qui se reproduisent rapidement, produisent une forte proportion de lipides et résistent efficacement aux conditions environnementales et opérationnelles . »

2. Chevron a un effort conjoint avec une société appelée Catchlight Energy pour utiliser les algues comme matière première pour la fabrication de pétrole. Chevron s'est également associé à Weyerhaueser Co, l'une des plus grandes entreprises de produits forestiers au monde, pour commencer à utiliser des déchets de bois. La ligno-cellulose présente dans le bois est également un composant du pétrole.

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

Chevron Corporation (NYSE : CVX) et Weyerhaeuser La société (NYSE : WY) a annoncé aujourd'hui une lettre d'intention (LOI) pour évaluer conjointement la faisabilité de la commercialisation de la production de biocarburants à partir de sources cellulosiques.

Les sociétés se concentreront sur la recherche et le développement de technologies pouvant transformer la fibre de bois et d'autres sources non alimentaires de cellulose en biocarburants économiques et propres pour les voitures et les camions. Les options de matières premières comprennent une large gamme de matériaux provenant du système forestier et d'usine existant de Weyerhaeuser et des cultures cellulosiques plantées dans les plantations forestières gérées de Weyerhaeuser .

Dans la nature, la seule raison pour laquelle il faut des millions d'années pour ces produits organiques matériaux à changer en pétrole et en gaz naturel, c'est qu'il faut autant de temps pour les enfouir à une profondeur où la température et la pression sont suffisamment élevées pour convertir ces matériaux en pétrole.

En réalité, le temps qu'il faut pour les convertir des algues en pétrole peut être inférieur à quelques centaines d'années, et cela encore une fois est dû au lent changement de température et de pression dans un environnement géologique.

Le pétrole a été généré et trouvé dans des dépôts sédimentaires aussi jeunes que 1000 ans, il ne nécessite donc pas des millions d'années. Dans un environnement industriel, tout cela peut être fait en quelques heures ou jours.

Défi

En laboratoire, la matière organique peut être chauffée (~320C) dans une atmosphère inerte avec de l'eau sous pression (~150 atm) pour simuler les processus naturels qui prennent des millions d'années mais ne prennent que quelques jours en laboratoire. Ceci est dû à la simple thermodynamique, des milliers d'années à 100 C ou quelques jours à 320 C donnent des produits similaires.

Cette technique est utilisée pour analyser si des roches immatures, si elles avaient été enfouies plus profondément, pourraient produire huile brute. Il peut donc être utilisé comme un outil pour rechercher des réservoirs de pétrole.

Il n'est pas économiquement viable de le faire à grande échelle puisqu'il faut mettre tellement d'énergie dans le système.

Cosmique

En ce qui concerne ce point,

La composition chimique de l'essence contient de l'oxygène, comme l'essence mélangée à l'éthanol ou l'essence mélangée au méthanol, mais elle ne peut pas se comporter comme de l'oxygène. Il a donc besoin d'oxygène de l'extérieur, à savoir de l'air. Lorsque ces deux composants sont enflammés, ils brûlent et libèrent de l'énergie. Chimie de base.

Voici la réaction qui se produit à l'intérieur d'un cylindre pendant la course de combustion.

2C8H18 + 25O2 → 16CO2 + 18H2O

J'espère que cela vous aidera !

2016/04/25
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4/25/2016 11:11:54 AM


Les autres réponses sont correctes, techniquement. Comme on dit, il y a de l'énergie, ou des hydrocarbures, ou peu importe comment vous voulez les appeler. Des trucs brûlables. Malheureusement, les deux premières lois de la thermodynamique nous disent que artificiellement mettre de l'énergie dans une substance prendrait plus d'énergie que vous n'en retireriez, donc cela ne pourrait pas être rentable [ce qui, en passant, c'est pourquoi les piles à combustible à hydrogène ne sont que des batteries, pas des sources d'énergie].

Mais les plantes nous fournissent de l'énergie, à partir du soleil, gratuitement, naturellement. Les gens les ont donc transformés en biocarburants.

Mais la plupart d'entre nous ne faisons pas rouler nos voitures aux biocarburants. Cela ne répond donc pas vraiment à la question implicite, n'est-ce pas ? C'est-à-dire, pourquoi l'obtenons-nous encore du sol ?

Ce qui manque, c'est du volume.

Il y a cent ans, il y avait suffisamment de mélasse en cours de fabrication dans une cuve d'une usine de Boston pour créer un raz-de-marée assez grand pour tuer 21 personnes :

Boston Molasses Disaster

Imaginez combien plus de maïs sirop il doit y avoir de nos jours, maintenant que c'est dans tout flipper.

Quelque chose de similaire s'est produit à peu près au même moment, avec le London Beer Flood noyant huit personnes et détruisant deux maisons.

Imaginez combien plus nous devons boire de nos jours ! Des montants inimaginables. Ajoutez à cela la bière, tout le thé, le soda, l'eau en bouteille, le lait, etc.

Imaginez maintenant un instant que ces substances n'étaient pas presque entièrement composées d'eau. Qu'ils n'étaient faits que de leur sirop concentré, mais dans le même volume. Serait-il possible de produire n'importe lequel de ceux-ci artificiellement, dans ce volume ? Non. Nous avons déjà atteint nos limites de production.

Même avec une dilution, regardons les prix. Mars 2016, prix moyens aux États-Unis pour un gallon de :

$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.

Toutes ces choses, même diluées à environ 90%, même avec moi cerise- choisir les prix les moins chers que j'ai pu trouver dans une recherche rapide, sont plus chers que notre carburant.

Et pourtant, la production d'essence les éclipse complètement, même tous additionnés.

Image XKCD obligatoire : Les volumes d'essence sont insensés

[[Note latérale : une flaque de la taille de ces tuyaux, d'environ 1 mm de profondeur, correspond à la quantité consommée par chaque personne chaque jour en moyenne.]]

Le volume est la sauce secrète. Le volume est la raison pour laquelle le pétrole/l'essence est le seul liquide autre que l'eau qui est acheminé dans tout le pays plutôt que par camion. Et le volume est la raison pour laquelle nous ne pouvons pas produire de carburant automobile artificiellement.

Et tandis que des efforts sont déployés, ceux-ci finiront principalement par être utilisés dans les centrales électriques, les générateurs, le carburant des compagnies aériennes et le chauffage domestique, comme le feront les voitures électriques. le moteur à combustion interne obsolète dans quelques années de toute façon.

2016/04/26

Ils peuvent

Ils ont enfilé différentes chaînes de polymères en laboratoire et leurs hydrocarbures même. L'Université de Californie à Berkeley le fait maintenant. Il ne s'agit pas vraiment de le faire. C'est le coût de le faire. À l'heure actuelle, il n'est pas financièrement possible d'être compétitif sur le marché actuel. Les autres méthodes pour extraire des dinosaures morts du sol sont juste moins chères.

Voici un lien où UC Berkeley a utilisé le E. Des bactéries Coli pour aider à produire un remplacement de l'essence.

Être enthousiasmé par les biocarburants peut cependant être déplacé. Le chimiste lauréat du prix Nobel Paul Crutzen a publié une conclusion selon laquelle les émissions d'oxyde nitreux créées lors de la production de biocarburants les rendaient plus au réchauffement climatique que les solutions de carburant actuelles.

Donc, avant de nous passionner pour les carburants produits en laboratoire à partir de déchets biologiques, nous devrons trouver un meilleur processus pour convertir la matière biologique ou chercher ailleurs le solution.

Actuellement, des biocarburants arrivent sur le marché et se mélangent à notre carburant standard. L'un d'eux, l'éthanol, est dérivé du maïs. La conséquence imprévue de celle-ci est que les producteurs de maïs d'Amérique centrale et d'Amérique du Sud vendent leur maïs aux producteurs de carburant et ont tellement augmenté le prix du maïs que les gens meurent de faim parce que leur base de glucides sur laquelle ils comptent comme source de nourriture est plus précieux dans le réservoir d'essence d'une voiture. Alors voilà.

2016/04/23

Le pétrole extrait du sol est un mélange de différentes molécules, mais a en commun le fait qu'elles ont été créées avec l'énergie du soleil. Ainsi, sachant à quoi ressemblent les molécules, nous pouvons assembler les ingrédients dans l'équipement de laboratoire approprié, ajouter de la chaleur (énergie) et produire notre essence. Cependant, le coût énergétique de cette opération (à cause des lois de la thermodynamique) dépasse l'énergie contenue dans le produit, faisant ainsi du processus une perte nette d'énergie. C'est pourquoi nous ne fabriquons pas notre propre combustible fossile.

C'est exactement la même raison pour laquelle les « générateurs d'hydrogène » commercialisés en tant qu'ajout aux automobiles il y a des années pour améliorer le kilométrage, ne peuvent pas le faire. L'énergie requise du système électrique de la voiture, même minime, dépasse toujours l'énergie produite, encore plus petite.

Et pour ajouter l'insulte aux blessures, l'énergie libérée lorsque nous combinons de l'oxygène avec notre pétrole entraîne une ré- disposition des différents éléments dans les molécules. L'un des sous-produits est le dioxyde de carbone. Nous n'aimons pas non plus cela même si les plantes finiront, avec la lumière du soleil, à le retransformer en un produit à base de carbone que nous pourrons ensuite brûler à nouveau, si nous le souhaitons.

La quête d'énergie "renouvelable" est puis une recherche pour trouver quelque chose qui captera l'énergie du soleil rapidement (en une seule journée) et la stockera de manière à permettre son extraction de manière contrôlée. Nous demandons de l'huile "de nuit". Les photocellules et les turbines fonctionnent bien - quand elles fonctionnent - pas toujours quand nous avons besoin d'énergie.

Maintenant, vous voyez l'image. Nous ne pouvons pas fabriquer de carburant - même l'hydrogène tant convoité - sans dépenser plus d'énergie que nous n'en produirons.

2016/04/24

Rien.

Tout dans les combustibles fossiles actuellement utilisés peut être produit en masse.

Cela coûterait simplement plus cher que de le pomper.

Les combustibles fossiles ne sont qu'un moyen bon marché, mais inefficace, de stocker l'énergie.

Si le monde disposait de sources d'énergie bon marché et efficaces, il ne gaspillerait probablement pas d'efforts pour stocker cette énergie que la pétrochimie. Nous aurions des véhicules alimentés directement à l'électricité, ou quelque chose de plus efficace comme des piles à combustible à hydrogène.

Donc à la fin, la réponse à votre question est... De l'argent.

2016/04/24

Bien qu'il existe d'excellentes réponses, la réponse la plus simple basée sur la chimie est qu'il est presque impossible de former efficacement des liaisons carbone-carbone autrement qu'avec des systèmes biologiques. Nous pouvons fabriquer du H2 par électrolyse de l'eau, et nous pouvons décomposer (craquer) des hydrocarbures biologiques ou du carbone polymère (charbon) pour rendre les biocarburants préexistants plus utiles, mais pour l'instant, la photosynthèse ne peut pas être battu pour déplacer le carbone du CO2 au carburant.

2016/04/25