ไบโอเบนซิน เป็น น้ำมันเบนซินสังเคราะห์ ชนิดหนึ่งที่ผลิตจากชีวมวลเช่นสาหร่ายและพืชเช่นเดียวกับ น้ำมันเบนซินที่ได้จาก ปิโตรเลียม แบบดั้งเดิม ไบโอเบนซินประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอน ที่มีอะตอม คาร์บอน 6 ( เฮกเซน ) ถึง 12 ( โดเดเคน ) อะตอมต่อโมเลกุลและสามารถใช้โดยตรงในเครื่องยนต์สันดาปภายใน แบบดั้งเดิมได้ อย่างไรก็ตาม ต่างจากน้ำมันเบนซินแบบดั้งเดิมซึ่งกลั่นแยกส่วนจากน้ำมันดิบและเป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลที่ไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ไบโอเบนซินเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพที่นำกลับมาใช้ใหม่ได้ซึ่งผลิตจากวัสดุสาหร่าย พืชพลังงานเช่นบีทรูทและอ้อยและกากเซลลูโลส อื่นๆ ที่โดยทั่วไปถือว่าเป็นของเสียทางการเกษตร^{[ 1 ]}

เชื้อเพลิงชีวภาพส่วนใหญ่มักใช้กับผลิตภัณฑ์ของสารประกอบชีวมวลที่เรียกว่าวัตถุดิบ ชีวมวลมีลักษณะเป็นนามธรรมและใช้ในการผลิตน้ำมันเบนซินซึ่งก่อให้เกิดการปล่อยคาร์บอนสุทธิเป็นศูนย์ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการทำให้เป็นแก๊สมีหลายวิธีที่สามารถผลิตเชื้อเพลิงนี้ได้ อย่างไรก็ตาม การกำหนดเส้นทางการทำให้เป็นแก๊สที่เหมาะสมที่สุดที่จะใช้กับวัตถุดิบหรือชีวมวลเฉพาะนั้นต้องอาศัยการทดลองและการลองผิดลองถูก^{[ 2 ]}

ในทางเคมีแล้ว น้ำมันเบนซินชีวภาพแตกต่างจากเชื้อเพลิงชีวภาพทั่วไป เช่นไบโอบิวทานอลและไบโอเอทานอลเนื่องจากสารเหล่านี้เป็นแอลกอฮอล์อย่างไรก็ตาม ในทางเคมีแล้ว น้ำมันเบนซินชีวภาพมีความคล้ายคลึงกับไบโอดีเซลซึ่งผลิตโดยการเติมคาร์บอนเพิ่มเติม

เชื้อเพลิงชีวภาพหลักๆ มีสองประเภท ได้แก่ เอทานอลและไบโอดีเซล

ไบโอดีเซลเป็นเชื้อเพลิงเหลวที่ประกอบด้วยน้ำมันพืชและ/หรือไขมันสัตว์ ในการผลิตน้ำมันเบนซินนั้น ของเหลวเหล่านี้จะถูกรวมเข้ากับแอลกอฮอล์ ไบโอดีเซลใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์จุดระเบิดแบบอัด หรือที่รู้จักกันในชื่อเครื่องยนต์ดีเซล ผลิตภัณฑ์ไบโอดีเซลที่พบมากที่สุดคือ B20 ซึ่งเป็นส่วนผสม 20:80: ไบโอดีเซล 20% ต่อน้ำมันดีเซลปิโตรเลียม 80% อย่างไรก็ตาม ไบโอดีเซลมีความยืดหยุ่นและสามารถผสมกับน้ำมันดีเซลปิโตรเลียมได้ในระดับที่แตกต่างกัน ณ ปี 2021 ไบโอดีเซลเป็นสินทรัพย์ที่ใหญ่เป็นอันดับสองของการบริโภคและการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ โดยมีสัดส่วน 23% โดยรวม^{[ 3 ]}

เชื้อเพลิงเอทานอลประกอบขึ้นจากพืชหลายชนิดและชีวมวลที่เกี่ยวข้อง และส่วนใหญ่ใช้เป็นแอลกอฮอล์ผสม เมื่อสารเหล่านี้รวมกัน ความดันที่เชื้อเพลิงจะเผาไหม้ หรือที่เรียกว่าค่าออกเทน จะเพิ่มขึ้น^{[ 4 ]}เอทานอลช่วยต่อต้านผลพลอยได้ที่เกิดจากยานพาหนะสมัยใหม่หลายชนิด เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ และสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย [ ^{4 ​​]}น้ำมันเบนซินเอทานอลส่วนใหญ่เป็น E10 หรือ E15 อย่างไรก็ตาม ยานพาหนะบางคันอนุญาตให้ใช้เอทานอลในรูปแบบที่แตกต่างกัน^{ได้[ 4 ]}

เนื่องจากองค์ประกอบและคุณสมบัติที่หลากหลาย เอทานอลจึงคิดเป็นสัดส่วนประมาณ 83% ของอัตราการบริโภคและการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพในสหรัฐอเมริกาในปี 2021

เช่นเดียวกับโครงสร้างน้ำมันเบนซินอื่นๆ ไบโอดีเซลสร้างขึ้นจากพื้นฐานของไฮโดรคาร์บอน BG100 หรือไบโอเบนซิน 100% ได้รับการคิดค้นสูตรเพื่อให้สามารถใช้เป็นสารทดแทน น้ำมันเบนซินที่ได้จาก ปิโตรเลียมในเครื่องยนต์เบนซิน ทั่วไปได้ทันที ซึ่งแตกต่างจากเอทานอล นอกจากนี้ ความคล้ายคลึงทางเคมีของไบโอเบนซินยังช่วยให้สามารถผสมกับน้ำมันเบนซินทั่วไปได้อย่างสมบูรณ์ และสามารถกระจายในโครงสร้างพื้นฐานการเติมเชื้อเพลิงเดียวกันได้ เนื่องจากคุณสมบัติของมันตรงกับน้ำมันเบนซินแบบดั้งเดิมจากปิโตรเลียม^{[ 5 ]}ไบโอดีเซลใช้งานได้กับเครื่องยนต์ ระบบรถยนต์ และผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องในปัจจุบัน และต้องการสารเพิ่มค่าออกเทนเพียงเล็กน้อยเพื่อให้ตรงกับน้ำมันเบนซิน

ในการผลิตเอทานอล มักจะต้องผ่านกระบวนการหมัก เอทานอลส่วนใหญ่ที่พบในสหรัฐอเมริกาทำจากแป้งข้าวโพดหรือแป้งพืชและน้ำตาล ซึ่งต้องผ่านกระบวนการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์เพื่อผลิตเอทานอล^{[ 6 ]}จุลินทรีย์เหล่านี้ประกอบด้วยแบคทีเรียและยีสต์หลายชนิดเชื้อเพลิงเอทานอล ( E85 ) ต้องใช้ระบบเชื้อเพลิงเฉพาะ มี พลังงานการเผาไหม้ต่ำและประหยัดเชื้อเพลิงกว่า^{[ 4 ]}

ในช่วงปลายเดือนมีนาคม พ.ศ. 2553 โรงงานสาธิตไบโอเบนซินแห่งแรกของโลกได้เริ่มดำเนินการในเมืองแมดิสัน รัฐวิสคอนซิน โดยบริษัท Virent Energy Systems, Inc. ^{[ 8 ]}ในปี พ.ศ. 2544 Virent ได้ค้นพบและพัฒนาเทคนิคที่เรียกว่า Aqueous Phase Reforming (APR) ซึ่งประกอบด้วยกระบวนการต่างๆ เช่น การปฏิรูปเพื่อสร้างไฮโดรเจน การดีไฮโดรจีเนชันของแอลกอฮอล์/การไฮโดรจีเนชันของคาร์บอนิล ปฏิกิริยาดีออกซิเจเนชัน ไฮโดรไลซิส และไซคลิเซชัน^{[ 9 ]}

วัตถุดิบตั้งต้นของ APR คือสารละลายคาร์โบไฮเดรตที่สร้างจากพืช และผลิตภัณฑ์ที่ได้คือส่วนผสมของสารเคมีและไฮโดรคาร์บอน ที่มีออกซิเจน จากนั้น วัตถุดิบเหล่านี้จะผ่านกระบวนการทางเคมีแบบดั้งเดิมเพิ่มเติมเพื่อให้ได้ผลลัพธ์สุดท้าย คือ ส่วนผสมของไฮโดรคาร์บอนที่ไม่มีออกซิเจน ไฮโดรคาร์บอนเหล่านี้เป็นไฮโดรคาร์บอนชนิดเดียวกับที่พบในเชื้อเพลิงปิโตรเลียม ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมรถยนต์ในปัจจุบันจึงไม่จำเป็นต้องดัดแปลงเพื่อใช้ไบโอเบนซิน ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือแหล่งที่มา

น้ำมันดีเซลประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนเชิงเส้น ซึ่งเป็นโซ่ยาวตรงของอะตอมคาร์บอนที่แตกต่างจากไฮโดรคาร์บอนที่มีกิ่งก้านสาขาและสั้นกว่าซึ่งเป็นส่วนประกอบของน้ำมันเบนซินทั่วไป

ในการทดลองเมื่อปี 2557 ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เดวิส นักวิจัยได้ใช้วัตถุดิบกรดเลวูลินิกเพื่อสร้างไบโอเบนซิน^{[ 10 ]}กรดเลวูลินิกได้มาจาก วัสดุ เซลลูโลสเช่น ต้นข้าวโพด ฟาง หรือเศษพืชอื่นๆ และไม่จำเป็นต้องหมัก กระบวนการผลิตเชื้อเพลิงนี้มีราคาไม่แพงและให้ผลผลิตมากกว่า 60 เปอร์เซ็นต์^{[ 10 ]}

มีการดำเนินการวิจัยทั้งในภาควิชาการและภาคเอกชน

สถาบันเทคโนโลยีเวอร์จิเนียและมหาวิทยาลัยแห่งรัฐได้ทำการวิจัยการผลิตไบโอเบนซินที่เสถียรในโรงกลั่นน้ำมันในปัจจุบัน โดยมุ่งเน้นไปที่อายุการเก็บรักษาของไบโอออยล์ มีการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อกำจัดสิ่งเจือปนออกจากน้ำตาลพืชที่ผ่านการแปรรูป นักวิจัยได้ขยายระยะเวลาจากสามเดือนเป็นมากกว่าหนึ่งปี^{[ 11 ]}

นักวิจัย ของมหาวิทยาลัยไอโอวาสเตทใช้การหมักประเภทหนึ่งในการปฏิบัติของพวกเขา ขั้นแรก พวกเขาสร้างส่วนผสมที่เป็นก๊าซแล้วจึงทำการไพโรไลซิส ผลลัพธ์ของการไพโรไลซิสคือน้ำมันชีวภาพ ซึ่งส่วนที่มีน้ำตาลสูงจะถูกหมักและกลั่นเพื่อสร้างน้ำและเอทานอล ในขณะที่ส่วนที่มีอะซิเตตสูงจะถูกแยกออกเป็นน้ำมันเบนซินชีวภาพ น้ำ และชีวมวล^{[ 12 ]}

นักวิจัย จากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันในห้องปฏิบัติการของ José Avalos ได้นำเสนอเชื้อเพลิงชีวภาพเรืองแสงชนิดใหม่ในเดือนมกราคม 2022 กระบวนการนี้เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพและทรงพลังในการแยกสายพันธุ์ยีสต์ แทนที่จะใช้การหมักและการคัดเลือกเชื้อเพียงไม่กี่สายพันธุ์ในช่วงเวลา 24 ถึง 48 ชั่วโมง ก็สามารถผลิตสายพันธุ์ยีสต์ได้หลายพันสายพันธุ์ต่อนาที^{[ 13 ]}

บริษัท Virent Energy Systems, Inc.ร่วมกับMarathon Petroleumได้พัฒนาเทคนิคในการเปลี่ยนน้ำตาลจากพืช เช่น ฟางข้าวสาลี ต้นข้าวโพด และกากอ้อย ให้เป็นไบโอเบนซิน โดยน้ำตาลจะถูกเปลี่ยนเป็นไฮโดรคาร์บอนที่คล้ายกับในน้ำมันเบนซินทั่วไปโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา^{[ 14 ]}

การบริโภคและการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพมีบทบาทสำคัญในเศรษฐกิจน้ำมันเบนซินตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1980 ^{[ 3 ]}ล่าสุด บริษัทและองค์กรต่างๆ เช่นโครงการมาตรฐานเชื้อเพลิงหมุนเวียน (RFS) ของรัฐบาลกลาง และโครงการจัดเก็บเชื้อเพลิงคาร์บอนต่ำของแคลิฟอร์เนีย ได้ริเริ่มโครงการต่างๆ เพื่อส่งเสริมการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพและลดการใช้น้ำมันเบนซินที่มาจากเชื้อเพลิงฟอสซิล^{[ 3 ]}นอกจากนี้ ในปี 2016 สภานิติบัญญัติของรัฐโอเรกอนได้ออกกฎหมายโครงการเชื้อเพลิงสะอาด (CPF) ซึ่งบริหารจัดการโดยกรมคณะกรรมการคุณภาพสิ่งแวดล้อม และรัฐวอชิงตันก็มีโครงการของตนเองในเดือนมกราคม 2023 ^{[ 15 ]}สถานที่อื่นๆ ที่ทราบกันว่าได้สร้างโครงการเชื้อเพลิงสะอาดของตนเอง ได้แก่ แคลิฟอร์เนียและบริติชโคลัมเบีย^{[ 16 ]}

ปัญหาสำคัญประการหนึ่งที่ส่งผลกระทบต่อความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจของไบโอเบนซินคือต้นทุนเริ่มต้นที่สูง^{[ 17 ]}อีกประการหนึ่งคือการลดหย่อนภาษี : รัฐบาลได้ให้การลดหย่อนภาษีสำหรับเชื้อเพลิงเอทานอล แต่ยังไม่ได้ให้การลดหย่อนภาษีสำหรับไบโอเบนซิน^{[ 18 ]}หากไบโอเบนซินกลายเป็นทางเลือกที่จริงจัง พื้นที่เพาะปลูกที่มีอยู่จำนวนมากจะถูกเปลี่ยนไปปลูกพืชเพื่อผลิตไบโอเบนซินโดยเฉพาะ ซึ่งอาจลดปริมาณพื้นที่เพาะปลูกอาหารสำหรับบริโภคของมนุษย์และอาจลดปริมาณวัตถุดิบโดยรวม^{[ 18 ]}

แม้ว่าอาจจะมีปัญหาที่ส่งผลกระทบต่อความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจของไบโอเบนซิน แต่ความร่วมมือระหว่างRoyal Dutch Shellและ Virent Energy Systems, Inc. ซึ่งเป็นบริษัทด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพในเมืองเมดิสัน รัฐวิสคอนซิน เพื่อวิจัยไบโอเบนซินเพิ่มเติม ถือเป็นสัญญาณที่น่ายินดีสำหรับอนาคตของไบโอเบนซิน^{[ 19 ]}บริษัทต่างๆ กำลังพัฒนาแนวทางใหม่ๆ เช่น การนำไตรกลีเซอไรด์มาเป็นวัตถุดิบ และผ่าน กระบวนการ กำจัดออกซิเจนและการปรับปรุงใหม่ (การแตกตัว การไอโซเมอไรซ์ การทำให้เป็นอะโรมาติก และการผลิตโมเลกุลแบบวงจร) เพื่อผลิตไบโอเบนซิน ไบโอเบนซินนี้มีจุดประสงค์เพื่อให้มีคุณสมบัติทางเคมี จลนศาสตร์ และการเผาไหม้ที่เทียบเท่ากับน้ำมันเบนซิน แต่มีระดับออกเทนที่สูงกว่ามาก บริษัทอื่นๆ กำลังดำเนินการตามแนวทางที่คล้ายกันโดยใช้ไฮโดรทรีตติ้งหรือใช้ชีวมวลจากไม้และกระบวนการทางเอนไซม์^{[ 19 ]}

นอกจากนี้ ประเทศต่างๆ กำลังออกนโยบายที่เพิ่มการใช้ไบโอเบนซิน ซึ่งช่วยจำกัดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลและสร้างความเป็นอิสระด้านพลังงานมากขึ้น[ 19 ^{]ความพยายาม}ในปัจจุบันของความร่วมมือนี้มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงเทคโนโลยีและทำให้สามารถนำไปใช้ในการผลิตขนาดใหญ่ได้^{[ 19 ]}

• เชื้อเพลิงจากสาหร่าย
• พลาสติกชีวภาพ
• เชื้อเพลิงบิวทานอล

• ไบโอเบนซิน Yahoo Group

• การก้าวข้ามอุปสรรคทางเคมีและวิศวกรรมเพื่อผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากลิกโนเซลลูโลสเก็บถาวรเมื่อ 28 ธันวาคม 2019 ที่Wayback Machine : รายชื่อผู้เข้าร่วมการประชุมเชิงปฏิบัติการ