משתמש:Gtep etgarim/ארגז חול

דלק ביולוגי: דלק ביולוגי הינו דלק שמקור האנרגיה האצורה בו הוא בתהליך קיבוע פחמן דו חמצני מהאטמוספרה לתרכובת אורגנית (מולקולת סוכר) על ידי פוטוסינתזה. בתהליך זה, צמחים, אצות וציאנובקטריות ממירים את אנרגית השמש, אנרגיה סולרית, לאנרגיה אלקטרוכימית האצורה בקשרים שבין אטומים של מולקולות גלוקוז. סוכרים אלו משמשים את הצמח לשם גדילה והתפתחות, בניית דופן התא ואגירת חומרי תשמורת, כגון עמילן. ניתן לנצל צמחים, סוכרים ושמנים צמחיים בתהליכי שריפה ליצירת חום או לביצוע עבודה במנוע של כלי רכב. כך למעשה משתמשים באנרגיית השמש, שהינה זמינה ומתחדשת, לקבלת "דלק ביולוגי". דלקים ביולוגיים כוללים דלקים נוזליים, ביוגז, דלקים מוצקים שמקורם מביומסה צמחית או דלקים מבוססי אלכוהול מביומסה שעוברת תהליכי פירוק ותסיסה. דלקים ביולוגיים נחשבים כמקור לאנרגיה מתחדשת, היות והשימוש בהם יוצר "מעל סגור" של פחמן דו חמצני; אותו פחמן דו חמצני שמשתחרר בתהליך שריפת החומר הצמחי או תוצריו במנוע כלי הרכב שימש בעבר לגידולו (Osamu K, Carl HW. Biomass Handbook. Gordon Breach Science Publisher;1989.). למרות שגם מקורם של דלקים פוסילים כגון נפט הוא מתהליך קיבוע פחמן עתיק על ידי צמחים, הם אינם נחשבים כמקור לאנרגיה מתחדשת היות ותהליך יצירתם לוקח מיליוני שנים. הפחמן הדו חמצני ששימש בעבר הרחוק לגדילה של צמחים אלו הוצא מהאטמוספרה לפני זמן רב, ואינו משפיע על מצב גזי החממה או על האקלים כיום. להבדיל ממקורות אנרגיה מתחדשים, שריפה של דלקים פוסיליים תורמת משמעותית לעלייה בהצטברות של פחמן דו חמצני באטמוספירה, גז חממה מסוכן ונפוץ, הקשור באופן ישיר באפקט ההתחממות הגלובלית בעשורים האחרונים. תנודות במחירי הנפט, הצורך בהשגת בטחון אנרגטי, הרצון בהפחתת התלות בנפט ודאגה סביבתית בנוגע לפליטות גזי חממה הן חלק מהסיבות העיקריות למחקר, פיתוח ושימוש בדלקים ביולוגיים. עלייה בקצב התרבות האוכלוסייה העולמית, יחד עם תהליכי תיעוש מואצים במדינות מתפתחות כמו הודו וסין יוצרים דרישה עולמית הולכת וגוברת למקורות אנרגיה. צריכת האנרגיה בסין למשל גדלה בשנת 2011 ב11.2% והיא מהווה כיום את צרכנית האנרגיה הגדולה בעולם, לפני ארצות הברית (

BP Statistical Review of World EnergyJune 2011). סובסידיות ממשלתיות וארגוני סביבה עולמיים תורמים להגדלת הנתח של אנרגיה מתחדשת מתוך סך השימוש, כאשר דלקים ביולוגים תופסים את החלק המשמעותי ביותר מתוך כלל האנרגיות המתחדשות. נכון לשנת 2010, ביומסה מספקת כ10% מדרישת האנרגיה העולמית, שווה ערך לכ- 50EJ.

ניתן לחלק דלקים ביולוגים לשלושה סוגים עיקריים, לפי המקור ממנו מופק הדלק: ביואתאנול הוא אלכוהול (אתאנול) הנוצר בתהליך תסיסה מיקרוביאלית של קרבוהידראטים (מולקולות סוכר מורכבות), המופקים מגידולים שאוגרים אותם בצורה של סוכר או עמילן. גידולים אלו כוללים בעיקר תירס וקנה סוכר. ביואתאנול צלולוזי הינו אתאנול המופק מחלקי צמח לא אכילים או גידולים שאינם ניתנים למאכל כמו עצים ועשבים. בתהליך הייצור של דלק זה מבצעים תהליך מקדים לתהליך התסיסה; תחילה יש צורך בפירוק של דופן התא על ידי אנזימים בשם צלולוזות – אנזימים המסוגלים לפרק את סיבי הצלולוז המרכיבים את דופן התא למולקולות גלוקוז פשוטות וזמינות לתסיסה. הקושי העיקרי בתהליך הייצור של דלק זה הוא הפרדת הצלולוז ממרכיב הליגנין שבדופן התא, ליגנין היא תרכובת מורכבת שאינה ניתנת לפירוק בקלות ולא ניתן להפיק ממנה דלק בתהליך התסיסה. ניתן להשתמש בביואתאנול כדלק לתחבורה בצורתו הנקייה (E100) או כתוסף לבנזין (עד ל85% בתערובת) כדי להעלות את מספר האוקטן של הדלק ולהפחית את רמת הפליטות של המנוע. ביואתאנול נמצא בשימוש נרחב בעיקר בארצות הברית ובברזיל. ביודיזל הוא דלק המופק משמנים צמחיים או משומן בעלי חיים. הדלק מיוצר בתהליך של טראנסאסטריפיקציה עם אלכוהול, לרוב אתאנול או מתאנול. כמו הביואתאנול, ניתן להשתמש בו כדלק במנועי הדיזל הקיימים בצורתו הפשוטה, אך לרוב משתמשים בו כתוסף לדיזל כדי להוריד את רמות הפליטה של חלקיקים, פחמן חד חמצני CO והידרוקארבונים ברכבים המונעים ע"י מנוע דיזל. זהו הדלק הביולוגי הנפוץ ביותר בשימוש באירופה. בשנת 2012 הייצור העולמי של ביואתאנול וביודיזל עמד על 113 ביליון ליטרים ו-27 ביליון ליטרים בהתאמה (OECD-FAO Agricultural Outlook 2012-2021). המחיר העולמי עמד על 85.36$ ל-100 ליטרים של ביואתאנול ו- 152.75$ ל100 ליטרים של ביודיזל, בממוצע. נכון לשנת 2011, קיימים תקנים המחייבים שימוש בדלקים ביולוגים כתערובת יחד עם בנזין או דיזל בתחנות הדלק ב31 מדינות וב 29 מחוזות/פרובינציות ברחבי העולם. לפי הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה IEA, עד לשנת 2050 דלקים ביולוגים יוכלו לספק יותר מרבע מהדרישה העולמית לדלקים לתחבורה. דלקים לתחבורה: רוב הדלקים המשמשים לתחבורה הם דלקים נוזליים, היות ורכבים דורשים צפיפות אנרגיה גבוהה, כזו שמצויה בנוזלים ומוצקים. כדי לקבל צפיפות הספק גבוהה משתמשים ברוב כלי הרכב במנוע בערה פנימית, מנועים אלו דורשים דלקים נקיים כדי לשמור על ניקיון המנוע וכדי להקטין את זיהום האוויר. הדלקים שניתן לשרוף בצורה הנקייה ביותר הם בדרך כלל בצורת נוזל או גז. לכן, דלקים נוזליים (או גזים שניתן לאחסן אותם בצורתם הנוזלית) עומדים הן בדרישות של ניידות יחד עם תהליך שריפה נקי ופחות מזהם. בנוסף, גז או נוזל ניתנן לשאוב בצורה פשוטה ונוחה, כך שהשימוש בהם ידידותי לצרכן ופחות מייגע. דלקים ביולוגיים מדור ראשון: הכוונה בדלקים ביולוגיים מדור ראשון או דלקים ביולוגיים קובנציונליים היא למעשה דלקים המופקים מסוכר, עמילן ושמן צמחי. דלקים אלו (ביודיזל, ביואתאנול וביוגז) מאופיינים או על ידי אפשרות השימוש שלהם בתערובת עם דלקים מבוססי בנזין, שריפה במנועי בערה פנימית קיימים והפצה דרך התשתיות הקיימות או על ידי אפשרות השימוש בהם בטכנולוגיות כלי רכב אלטרנטיביות קיימות כמו רכבים מונעים בגז או FFVs (‘‘Flexible Fuel Vehicle’’). דלקים מדור ראשון נמצאים כיום בשימוש מסחרי, עם קצב ייצור של כ50 ביליון ליטרים בשנה. (S.N. Naik a,b,*, Vaibhav V. Goud b,c, Prasant K. Rout b, Ajay K. Dalai b. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Renewable and Sustainable Energy Reviews 14 (2010) 578–597 ) דלקים מבוססי אלכוהול: דלקים אלכוהוליים, כגון אתאנול, פרופאנול ובוטאנול, מיוצרים ע"י מיקרואוגניזמים ואנזימים שונים בתהליך תסיסה, בה אלכוהול מתקבל מסוכרים פשוטים או עמילנים. במקרה של ביואתאנול צלולוזי, סיבי הצלולוז מפורקים בתהליך אנזימתי מקדים, לקבלת סוכרים זמינים לתסיסה מיקרוביאלית. האלכוהול הנפוץ ביותר כיום שמשמש כדלק הוא הביואתאנול, במיוחד בברזיל. הדלקים האלכוהוליים מיוצרים בעיקר מתסיסה של סוכרים שמקורם בחיטה, תירס, קנה סוכר, סלק סוכר, מולאסות וכל מקור סוכרי או עמילני אחר שניתן להפיק ממנו משקאות אלכוהוליים (כמו תפוחי אדמה, שאריות משדה חקלאי וכדומה). שרשרת הייצור כוללת פירוק אנזימתי של מולקולות הסוכר המורכבות לסוכרים פשוטים וזמינים לתסיסה, תסיסה מיקרוביאלית של הסוכרים (בדרך כלל על ידי שמרים), זיקוק וייבוש. תהליך הזיקוק מצריך שימוש באנרגיה רבה בצורה של חום, שמקורה לרוב ממקורות לא מתחדשים כמו דלקים פוסיליים וגז טבעי. ביומסה צלולוזית, המתקבלת כתוצר לוואי לאחר תהליך מחיצת קני סוכר למיצוי המיץ, יכולה לשמש גם היא כחומר גלם לבערה והפקת חום בתהליך שנחשב מתחדש ובר קיימא. יתרונו של הביואתאנול הוא בכך שניתן להשתמש בו במנועי בנזין כתחליף מלא או כתוסף לבנזין. רוב מנועי כלי הרכב הקיימים העובדים על בנזין יכולים לפעול על תערובות בשיעור של עד 15% ביואתאנול. הסיבה היא שלאתאנול צפיפות אנרגיה נמוכה יותר משל בנזין, כלומר דרוש יותר דלק (מבחינה משקלית ונפחית) כדי לייצר את אותה כמות עבודה במנוע כלי הרכב. גם באתאנול טהור יש רק כשני שליש מתכולת האנרגיה ליחידת נפח בהשוואה לבנזין, כך שדרוש מיכל דלק כבד/ גדול יותר בכדי לעבור את אותו המרחק, או שתידרשנה יותר עצירות תדלוק. ללא סובסידיות ממשלתיות, עלות השימוש בדלק לק"מ נסיעה גבוהה יותר בהשוואה לדלקים הקונבנציונלים. לאתאנול מספר אוקטאן גבוה יותר מאשר לדלק נטול אתאנול, משמעות הדבר היא עלייה ביחס הדחיסה של המנוע, שמתבטא בהגדלת היעילות התרמית של המנוע. באזורים גבוהים, בהם האוויר דליל, ישנן מדינות המחייבות שימוש בתערובת בנזין-אתאנול כמחמצן בחורף, כדי להפחית את שיעור הפליטות המזהמות לאטמוספירה. בנוסף להיותו דלק לתחבורה, אתאנול יכול לשמש גם כדלק לאח ביתית. אח כזו, שאינה דורשת ארובה או דלק קונבנציונלי, שימושית מאוד עבור בנייני מגורים חדשים ודירות נטולות ארובה מובנית. החיסרון באח כזו הוא שהחום המיוצר נמוך יותר מזה של אח המופעלת על ידי חשמל או גז5. כאשר מחשבים את הערך האנרגטי נטו של תהליך הייצור של ביואתאנול יש לקחת בחשבון את האנרגיה המושקעת בציוד חקלאי, עיבוד האדמה, זריעה, דישון, הדברה, מערכות השקייה, קציר הובלת הגידול למפעל העיבוד, תהליך מקדים שעובר החומר הצמחי, תסיסה, זיקוק, ייבוש, הובלה למסופי תדלוק ומשאבות קמעוניות. בנוסף, יש להתייחס לתכולת האנרגיה הנמוכה יותר של דלק אלכוהולי לעומת דלק פוסילי לתחבורה. ערך זה יכול לצאת חיובי או שלילי, כתלות בגידול עצמו ובאזור, בתהליך הייצור, בשיטות ההובלה וההפצה ועוד. מאידך, במידה ומחשיבים את התועלות המתקבלות משימוש באנרגיה מתחדשת (הפחתת הפליטות, הורדת זיהום האוויר, תרומה לבריאות הציבור הכללית ועוד), ערך זה עולה בוודאות. להפקת ביואתאנול מתירס ומגידולים אחרים ישנם חסרונות בדמות של השפעה על מחירי המזון בעולם ומאזן אנרגיה (במונחים של כמות האנרגיה הסופית המסופקת לצרכן לעומת כמות האנרגיה מדלקים פוסיליים שהושקעה בגידול) מוגבל ונמוך, אם כי חיובי. לכן, הטכנולוגיה מתקדמת כיום לעבר פיתוח של אתאנול צלולוזי. לפי מחקר משותף שנערך על ידי משרד האנרגיה האמריקני 7, יחס האנרגיה הפוסילית – Fossil Energy Ratio FER – לאתאנול צלולוזי, אתאנול מתירס ובנזין הוא 10.3, 1.36 ו- 0.81 בהתאמה 8,9,10. מתאנול מיוצר כיום מגז טבעי, שהוא דלק פוסילי לא מתחדש. בעתיד, שוק המתאנול יכול להוות אלטרנטיבה לשוק המימן, עם ייצור ביומתאנול מביומסה, בהשוואה לייצור מימן מגז טבעי כיום. בוטאנול (C4H9OH) מיוצר בתהליך שנקרא "תסיסת ABE", שתוצריו הם אצטון, בוטאנול ואתאנול, שינויים ניסיוניים בתהליך התסיסה הראו רווח אנרגטי פוטנציאלי גבוה, עם בוטאנול כתוצר הנוזלי הסופי היחידי. בוטאנול יכול לייצר יותר אנרגיה ולכאורה יכול להישרף ישירות במנועי בנזין קיימים (ללא צורך בהתאמות של מנוע המכונית)12. כמו כן, הוא פחות קורוזיבי ופחות מסיס במים מאתאנול ולכן יהיה ניתן להפיץ אותו דרך התשתיות הקיימות. החברות DuPont ו- BP עובדות יחד בפיתוח טכנולוגיית הבוטאנול. גם חיידק מסוג E.Coli הונדס בהצלחה לייצור בוטאנול על ידי שינוי המטבוליזם של חומצות האמינו שלו13. ביודיזל: ביוזדיזל הוא הדלק הביולוגי הנפוץ ביותר באירופה. הוא מיוצר משמנים או שומנים בתהליך של טראנאסטריפיקציה והנוזל דומה בהרכבו לדיזל פוסילי/מינראלי. מבחינה כימית, הוא מורכב בעיקר ממתיל (או אתיל)-אסטרים של חומצות שומן (FAMEs). המקורות לביודיזל כוללים שומן בע"ח, שמן צמחי, סויה, קנולה, ג'טרופה, חרדל, חמניות, שמן דקלים, פשתן, קנביס ואצות. ביודיזל טהור (B100) הוא דלק הדיזל בעל הפליטות הנמוכות ביותר. למרות שלגז בנזין מנוזל ולמימן תהליך שריפה נקי יותר, הם משמשים לתדלוק של מנועי בנזין בעלי יעילות נמוכה ואינם זמינים ונפוצים כמו ביודיזל. ניתן להשתמש בביודיזל בכל מנוע דיזל קיים, בתערובת עם דיזל מינראלי. במדינות אחדות היצרנים אף מעניקים אחריות לרכבים שלהם על שימוש בB100. ברוב המקרים, ביודיזל מתאים למנועי דיזל החל משנת ייצור 1994, שמשתמשים בגומי סינטטי מסוג "Viton" (של חברת DuPont) במערכות הזרקת הדלק שלהם. בעלי רכבים בהם מותקנות מערכות אלקטרוניות מהסוגים "common rail" ו- "unit injector" משנות התשעים המאוחרות מחויבים להשתמש בביודיזל מעורבב עם דלק דיזל קונבנציונלי. למנועים אלו מערכות הזרקה רגישות מאוד לצמיגות הדלק, B100 יכול להפוך לצמיג יותר בטמפרטורות נמוכות, תלוי במקור חומר הגלם שבו השתמשו. רבים ממנועי הדיזל החדשים מיוצרים כך שהם יכולים לעבוד על B100 מבלי שיהיה צורך בשינוי המנוע עצמו, למרות שהדבר תלוי בעיצוב הפנימי של המנוע. היות וביודיזל הוא ממס יעיל ומסוגל לנקות משקעים שנותרו משימוש בדיזל מינראלי, יש צורך בהחלפת מסנני המנוע בתכיפות רבה יותר היות והדלק הביולוגי ממיס משקעים ישנים במיכל הדלק ובצנרת. הדלק הביולוגי מנקה באופן יעיל את תא הבערה של המנוע ממשקעי פחמן, ובכך עוזר לשמור על יעילות המנוע. ברבים ממדינות אירופה, תערובת של 5% ביודיזל זמינה ונפוצה באלפי תחנות דלק שונות 14,15. ביודיזל הוא למעשה דלק מחומצן, כלומר הוא מכיל כמות מופחתת של פחמן ותכולת מימן וחמצן גבוהה יותר מאשר דיזל פוסילי. עובדה זו משפרת את השריפה של הדלק ומורידה את כמות החלקיקים הנפלטים מפחמן שאינו נשרף. ביודיזל הוא גם בטוח לשימוש ולהובלה היות והוא מתכלה בדיוק כמו סוכר, פי 10 פחות רעיל ממלח שולחן ויש לו נקודת הבזק גבוהה של כ c°148 בהשוואה לדלק דיזל מבוסס בנזין, שנקודת ההבזק שלו היא c°52 בלבד. 16 ברחבי ארה"ב, יותר מ80% מהמשאיות המסחריות והאוטובוסים העירוניים מונעים על ידי מנועי דיזל. שוק הביודיזל המתפתח שם מוערך בגידול של 200% משנת 2004 עד לשנת 2005. דיזל ירוק: דיזל ירוק, שידוע גם כדיזל מתחדש, הינו צורה של דלק דיזל אשר מיוצר מגידולים מתחדשים במקום מחומר גלם פוסילי המשמש ליצירת רוב דלקי הדיזל. המקורות לדיזל ירוק רבים ומגוונים וכוללים שמנים כמו קנולה, אצות, ג'טרופה וסליקורניה. לייצור של דיזל ירוק משתמשים בזיקוק חלקי של השמנים, תהליך שונה מהפקת ביודיזל, שהינו שונה מבחינה כימית ומיוצר על ידי טראנאסטריפיקציה. "דיזל ירוק" ידוע בעיקר באירלנד, ואין להתבלבל בינו לבין הדיזל הצבוע ירוק שנמכר בתעריף מס נמוך יותר למטרות חקלאיות. שימוש בצבע מאפשר פיקוח על השימוש בדלק מופחת המס הזה למטרות שאינן מוגדרות עבורו כגון לתחבורה פרטית או הובלה מסחרית. 18 שמן צמחי: שמן צמחי למאכל שלא עבר התאמות אינו משמש לרוב כדלק, אך שמן באיכות נמוכה יותר יכול לשמש למטרה זו. שמן צמחי משומש הופך יותר ויותר לאחרונה לביודיזל על ידי תהליכי עיבוד, או (במקרים נדירים יותר) מנוקה ממים ומחלקיקים ומשמש כדלק. כמו במקרה של 100% ביודיזל (B100), כדי להבטיח הזרקת דלק בצורה מתאימה לשריפה יעילה, דלק משמן צמחי חייב להיות מחומם כדי להפחית את צמיגותו לדומה לשל דיזל, על ידי סלילים חשמליים או מחליפי חום. הדבר פשוט יותר באקלים חם או מתון. תאגידים גדולים כמו MAN B&W Diesel, Wärtsilä, ו- Deutz AG וכמו כן מספר חברות קטנות כמו Elsbett מציעים מנועים שמותאמים לשימוש בשמן צמחי באופן ישיר, ללא צורך בשינויים שלאחר הקנייה. הודות לעיצוב תא השריפה במנועי הזרקה בלתי ישירה, מנועים אלו הם הטובים ביותר לשימוש בשמן צמחי. שמנים ושומנים יכולים לעבור הידרוגנציה כדי לקבל תחליף לדיזל. התוצר המתקבל היא שרשרת של הידרוקארבונים שאינה מכילה חמצן. שמנים מימניים יכולה להיות מעורבבים עם דיזל בכל יחס שהוא. לשמנים אלו מספר יתרונות על פני ביודיזל, כולל ביצועים טובים בטמפרטורות נמוכות, יציבות באחסון ואינם פגיעים להתקפה מיקרוביאלית. ביואתרים: ביואתר (ידוע גם כדלק אתארי או דלק מחומצן) הינה תרכובת חסכונית המשמשת כתוסף לשיפור מספר האוקטאן. ביואתרים משמשים גם כמשפרי ביצועים של המנוע, מפחיתים שחיקת מנוע ומפחיתים פליטות רעילות. תרומתם העיקרית היא בשיפור איכות האוויר אותו אנו נושמים, על ידי הפחתה משמעותית של כמות האוזון הקרובה לקרקע.21,20 סינגז: סינגז, תערובת של פחמן חד חמצני, מימן והידרוקארבונים נוספים, מיוצר על ידי דחיסה חלקית של ביומסה. הכוונה היא לשריפה בנוכחות נמוכה של חמצן, בכמות כזו שאינה מספיקה להמיר לחלוטין את כל הביומסה לפחמן דו חמצני ומים. 19 לפני תהליך השריפה החלקי, הביומסה עוברת ייבוש ולפעמים גם פירוליזה. תערובת הגזים הנוצרת, סינגז, יעילה יותר מאשר התוצר המתקבל משריפה ישירה של הדלק הביולוגי המקורי, כלומר יותר מהאנרגיה האצורה בדלק משתחררת. • ניתן להשתמש בסינגז ישירות במנועה בערה פנימית, טורבינות ותאי דלק בטמפרטורות גבוהות.24 • ניתן להשתמש בסינגז כדי לייצר מתאנול, DME ומימן, או ניתן להמירו בתהליך פישר-טרופ ולייצר תחליף דיזל או תערובת של אלכוהולים שיכולים להיות מוסבים לבנזין. דלקים ביולוגיים מוצקים: הדוגמאות הנפוצות הן עצים, נסורת, גזם דשא, אשפה ביתית, פסולת חקלאית, גידולי אנרגיה לא אכילים וזבל יבש. כאשר הביומסה הגלמית נמצאת כבר בצורה מתאימה (כמו עצים), ניתן לשרוף אותה ישירות בתנורים כדי לספק חום או לייצר קיטור. באשר הביומסה אינה נמצאת בצורה נוחה (כגון נסורת, שבבי עץ, עשבים, פסולת עירונית או חקלאית), היא עוברת תהליך דחיסה להגדלת הצפיפות. תחילה טוחנים את הביומסה הגלמית לחלקיקים בגודל מתאים, כתלות בצפיפות הרצויה – מ1 עד 3 ס"מ. חלקיקים אלו נדחסים לקבלת תוצר המשמש כדלק. סוגי התוצרים הקיימים כיום הם דסקיות עץ, קוביות או פלטות. תהליך ייצור הדסקיות הוא הנפוץ ביותר באירופה והוא לרוב מוצר עץ טהור. סוגי הדחיסה האחרים גדולים יותר מבחינת הגודל בהשוואה לדסקיות ומתאימים למגוון רחב של חומרי גלם. התוצר המתקבל קל יותר להובלה ולהזנה של מערכות גנרטורים כדון דודים. אחד היתרונות של דלקים מביומסה יבשה הוא שהם לרוב תוצר לוואי, שארית או פסולת סופית של תהליכים אחרים בתעשיית החקלאות, בע"ח ותעשיית העצים והיערות.25 בתיאוריה הדבר אומר כי אין תחרות בין ייצור דלק למזון, למרות שלא כך תמיד המקרה25 הבעיה הקיימת עם שריפה של ביומסה גלמית היא שהדבר משחרר כמויות משמעותיות של מזהמים כגון חלקיקים ו- PAH (טבעות ארומטיות של הידרוקרבונים). אפילו דוודים מודרנים של דסקיות עץ מייצרים הרבה יותר מזהמים מאשר דוודים של גז טבעי או שמן. 26 למרות האמור לעיל, מספר מחקרים הראו שלדלקים מביומסה יש פחות השפעה סביבתית האופן מובהק בהשוואה לדלקים פוסילים. ניתן בהקשר זה לציין מחקר שבוצע עבור משרד האנרגיה האמריקני אשר השווה אז המאזן האנרגטי, פליטות גזי החממה וכדאיות כלכלית, עם ובלי

Notwithstanding the above noted study, numerous studies have shown that biomass fuels have significantly less impact on the environment than fossil based fuels. Of note is the U.S. Department of Energy Laboratory, Operated by Midwest Research Institute Biomass Power and Conventional Fossil Systems with and without CO2 Sequestration – Comparing the Energy Balance,Greenhouse Gas Emissions and Economics Study. Power generation emits significant amounts of greenhouse gases (GHGs), mainly carbon dioxide (CO2). Sequestering CO2 from the power plant flue gas can significantly reduce the GHGs from the power plant itself, but this is not the total picture. CO2 capture and sequestration consumes additional energy, thus lowering the plant'sfuel-to-electricity efficiency. To compensate for this, more fossil fuel must be procured and consumed to make up for lost capacity. Taking this into consideration, the global warming potential (GWP), which is a combination of CO2, methane (CH4), and nitrous oxide (N2O) emissions, and energy balance of the system need to be examined using a life cycle assessment. This takes into account the upstream processes which remain constant after CO2 sequestration as well as the steps required for additional power generation. Firing biomass instead of coal led to a 148% reduction in GWP.

דלקים ביולוגיים מדור ראשון אמנם מציעים מספר תועלות בדמות הפחתת רמות הפחמן דו חמצני והגברת הביטחון האנרגטי, אך מעוררים דאגות לגבי הגידולים מהם מופקים הדלקים, בעיקר בתחום שימושי הקרקע, שמירה על המגוון הביולוגי ותחרות עם גידולים למזון. דלקים ביולוגיים מדור שני: דלקים ביולוגים מדור שני הם דלקים המיוצרים מחומרי גלם ברי קיימא. הקיימות של חומר הגלם מוגדרת בין היתר על ידי זמינות חומר הגלם, השפעה על פליטות גזי חממה והשפעה על המגוון הביולוגי ושימושי הקרקע. הדלקים הנמצאים כיום תחת פיתוח הם אתאנול צלולוזי, דלק מאצות29, ביומימן, ביומתאנול, DMF, BioDME, פישר-טרופ דיזל, דיזל ביו-מימני, תערובת אלכוהולים ודיזל המופק מעצים. בייצור ביואתאנול צלולוזי משתמשים בגידולים שאינם למאכל או תוצרי לוואי לא אכילים של תעשיות חקלאיות, יתרונו של דלק זה הוא בכך שהוא אינו מתחרה ישירות עם מזון לבני אדם או לבעלי חיים. "ליגנוצלולוז" הוא חומר המבנה ה"עצי" של צמחים ומתאר את 3 המרכיבים העיקריים המצויים כרשת סבוכה בדופן התא הצמחי: צלולוז, המיצלולוז וליגנין. צלולוז הוא החומר הנפוץ והשכיח ביותר על פני כדור הארץ, ובחלק מהמקרים (כמו למשל במקרים של נסורת וקליפות הדרים) מהווה בעצמו פסולת בעייתית שיש להיפטר ממנה. ייצור של אתאנול מצלולוז מהווה בעיה טכנולוגית קשה לפתרון. בטבע, בעלי חיים מעלי גרה (כמו בקר) ניזונים מעשבים וצמחים ומשתמשים בתהליכי עיכול אנזימתיים איטיים כדי לפרק את דופן התא לסוכר (גלוקוז). במעבדות השוקדות על פיתוח אתאנול צלולוזי מפתחים מספר תהליכים ניסיוניים המנסים לחקות את פעולת אנזימי העיכול של מעלי הגרה בטבע. הסוכרים המשתחררים בתהליך יכולים להמשיך לתהליך תסיסה ליצירת דלק אתאנולי. מדענים רבים ברחבי העולם משתמשים ב"ביולוגיה סינטטית" לפיתוח וייצור של אנזימים קטאליטים מפטריות אשר מסוגלים לפרק באופן יעיל צלולוז לסוכרים פשוטים בטמפרטורות גבוהות. 30 השימוש בטמפרטורות גבוהות זוהה כגורם חשוב בשיפור היעילות הכלכלית הכללית של תעשיית הדלקים הביולוגיים, כך שבידוד אנזימים המסוגלים לעבוד ולהישאר יציבים בטמפרטורות קיצוניות הוא תחום מחקר פעיל וחשוב כיום. 31 בנוסף, המחקר מתמקד בפיתוח זני שמרים המסוגלים ליצור אתאנול מסוכרים שונים מגלוקוז או ממקורות לא אכילים כגון קש וחציר. 32,33 הגילוי החדשני של פטריה בשם Gliocladium roseum מוביל לקראת יצירה של מיקו-דיזל מצלולוז. יצור זה (שהתגלה לאחרונה ביערות הגשם של צפון פטגוניה) הוא בעל היכולת הייחודית של המרת צלולוז להידרוקארבונים באורך בינוני, כאלו שמצויים לרוב בדלק דיזל.34 מחקר רב מושקע גם בפיתוח יצורים מהונדסים גנטית על ידי שימוש בטכנולוגיות דנ"א רקומביננטי אשר יוכלו להעלות את פוטנציאל השימוש בדלקים ביולוגיים. מדענים העובדים עם חברה ניו-זילנדית בשם Lanzatech הצליחו לפתח טכנולוגיה לשימוש בפסולת גזית תעשייתית הנפלטת ממפעלי פלדה , כמו פחמן חד חמצני, כחומר גלם לתהליך תסיסה מיקרוביאלית לשם ייצור אתאנול. 35,36 באוקטובר 2011 חברת Virgin Atlantic הודיעה שהיא חוברת ל Lanzatechלהקמה של מפעל הדגמה בשנחאי שיוכל לייצר דלק למטוסים מפסולת גזית מתעשיית הפלדה. 37 מדענים ממיניסוטה פיתחו זנים של חיידקי Shewanella ו- Synechococcus שמסוגלים לייצר שרשראות הידרוקארבוניות ארוכות בצורה ישירה ממים, פחמן דו חמצני ואור שמש 38. סוגיות בנוגע לייצור ושימוש בדלקים ביולוגיים: ישנן מספר נושאים המעלים שאלות חברתיות, כלכליות, סביבתיות וטכנולוגיות שונות בהקשר לייצור ושימוש בדלקים ביולוגיים, אשר מוצגים לעיתים תכופות בירחונים מדעיים ובכלי התקשורת. הנושאים העיקריים המוזכרים בהקשר זה הם: ההשפעה של מחיר הנפט העולמי, סוגיית "דלק או מזון", פוטנציאל הפחתת העוני במדינות מתפתחות, רמת פליטות הפחמן, ייצור בר קיימא של דלקים ביולוגיים, ביעור יערות, סחף אדמות, אובדן השונות הביולוגית, השפעה על מקורות המים, יעילות ומאזן אנרגטי. פאנל המשאבים הבינלאומי (International Resource Panel), אשר מספק הערכה מדעית בלתי תלויה ומעניק חוות דעת מקצועית במגוון נושאים הקשורים במשאבים סביבתיים, סקר את הנושאים הקשורים בשימוש בדלקים ביולוגיים בדו"ח בשם Towards sustainable production and use of resources: Assessing Biofuels45. דו"ח זה מתווה את הגורמים הרבים הקשורים זה בזה שיש לשקול כאשר קובעים את הכדאיות היחסית של בחירה בסוג מסוים של דלק ביולוגי על פני האחרים. הדו"ח מסכם כי לא כל הדלקים הביולוגים בעלי ביצועים שווים בהקשר להשפעתם על האקלים, בטחון אנרגטי ומערכות אקולוגיות, והציע כי השפעות חברתיות וסביבתיות צריכות להיבחן לאורך כל מחזור החיים של הדלקים. למרות שישנן סוגיות רבות כיום בהקשר של ייצור ושימוש בדלק ביולוגי, הפיתוח של גידולי אנרגיה חדשים ודלקים ביולוגים מדור שני מנסה לעקוף מחסומים אלו. חוקרים ומדענים רבים עובדים על פיתוח גידולי אנרגיה שדורשים פחות אדמה ושימוש מופחת במשאבים, כמו מים, לעומת הגידולים הקיימים. מחקר עדכני העוסק באצות 46 מדגיש כי שימוש באצות לייצור דלק ביולוגי יכול לתרום לניתול אדמות שאינן בשימוש ומי שופכין מתעשיות שונות. אצות יכולות לגדול במי שפכים, כך שהן לא מתחרות על אדמות ומים טריים הדרושים לייצור נוכחי של מזון וגידולי אנרגיה. בנוסף, אצות הן לא חלק עיקרי בשרשרת המזון של בני האדם, כך שהן לא מסיטות מקורות מזון מבני אדם לטובת שימושים אחרים. ההשפעות של תעשיית הדלק הביולוגי על מזון עדיין נתונות לוויכוח. לפי מחקר משנת 2008 העוסק בהשפעות ייצור דלק ביולוגי וגורמי היצע וביקוש נוספים על עליית מחירי המזון 47, ייצור של דלק ביולוגי היה אחראי ל3-30% מעליית מחירי המזון בשנת 2008. מחקר נוסף שנערך עבור המרכז הבינלאומי למסחר ופיתוח בר קיימא הראה שהרחבת שוק האתאנול בארה"ב העלתה את מחירי התירס ב21% בשנת 2009ת בהשוואה למחירים הצפויים אילו ייצור של ביואתאנול היה מוגבל לרמות של שנת 2004 48. מחקרים אלו ודומיהם ממריצים חוקרים לפתח גידולי אנרגיה וטכנולוגיות שיפחיתו את ההשפעה של תעשיית הדלק הביולוגי המתפתחת על ייצור ועלויות של מזון. צעד אחד בדרך להתגבר על מכשולים אלו הוא פיתוח של גידולי אנרגיה שמותאמים בצורה הטובה ביותר לכל איזור בעולם באופן ספציפי. במידה וכל אזור ישתמש בגידול מסויים המותאם לסביבה ולאקלים בו, הצורך בשימוש בדלקים פוסילים כדי להוביל את הדלק למקומות אחרים לשם עיבוד נוסף וצריכה יופחת. כמו כן, אזורים מסויימים בעולם אינם מתאימים לייצור גידולים הדורשים כמויות גדולות של מים וקרקע עשירה במינראלים. לכן, גידולי הדלק הביולוגי הנוכחים כמו תירס אינם אפשריים לניצול באזורים סביבתיים שונים בעולם. פליטות גזי חממה: לפי המרכז הבריטי לגידולים לא אכילים, סך כל החסכון משימוש בביודיזל מדור ראשון כדלק לתחבורה נע בין 25-82% (כתלות בגידול בו השתמשו להפקת הדלק), בהשוואה לדיזל המופק משמן פוסילי 68. מאידך, חתן פרס נובל פול קרואצן מצא שהפליטות של ניטרוז אוקסידים עקב מדשנים מבוססי חנקן דווקא מוגדלות, ומטות את המאזן כך שרוב הדלקים הביולגים מייצרים יותר גזי חממה בעת גידולם מאשר הדלקים הפוסילים אותם הם נועדו להחליף. ייצור של דלק ליגנוצלולוזי מציע הפחתת פליטות גזי חממה משמשעותית יותר מזו המתאפשרת על ידי שימוש בדלקים ביולוגים מדור ראשון. לפי תחזיות 1CONCAWE (גוף מתעשיית השמן) דלקים ליגנוצלולוזים צפויים להוריד את רמת הפליטות של גזי חממה בכ-90% בהשוואה לבנזין פוסילי, בניגוד לדלקים מדור ראשון שנמצאו כמפחיתים את הפליטות ב20-70%. מספר מדענים הביעו דאגה בנוגע לשינויים בשימושי הקרקע בתגובה להגדלת הביקוש לגידולים המשמשים להפקת דלק ביולוגי וכתוצאה מכך הגדלת כמות הפליטות70. הזמן שייקח לדלקים ביולוגים להחזיר את "חוב הפחמן" שהם חייבים עקב שינויי קרקע מוערך בכ100-1000 שנים, כתלות במקרה ספציפי והמיקום של שינוי הקרקע. אולם, שיטות חקלאיות מתקדמות יכולות להקטין זמן זה ל3 שנים במקרה של המרת קרקע לגידול עשבים או ל14 שנים עבור המרה ליער. 71 דלקים ביולוגים המיוצרים משאריות ביומסה או מביומסה הגדלה על שטחים חקלאיים נטושים יוצרים חוב פחמן נמוך או אינם מייצרים חוב כזה כלל72