Ero sivun ”Fischer–Tropsch-menetelmä” versioiden välillä

Aiheesta muualla ym
Merkkaus:  virheellinen wikikoodi 
(Aiheesta muualla ym)
'''Fischer–Tropsch-menetelmä''' on [[katalyytti]]nen [[kemiallinen reaktio]], jossa [[hiilimonoksidi]]a ja [[vety]]ä muunnetaan erilaisiksi nestemäisiksi [[hiilivety|hiilivedyiksi]]. Tyypillisesti katalyytit ovat [[rauta]]- ja [[koboltti]]pohjaisia, mutta myös [[nikkeli]]ä ja [[rutenium]]ia on käytetty. Menetelmän ensisijainen tarkoitus on tuottaa synteettistä [[öljy]]n korviketta käytettäväksi [[synteettinen voiteluaine|synteettisenä voiteluaineena]] tai [[synteettinen polttoaine|synteettisenä polttoaineena]]. Raaka-aineena voidaan käyttää esimerkiksi kivihiiltä, maakaasua tai biomassaa.
 
== Alkuperäinen menetelmä ==
 
Alkuperäistä Fischer-Tropsch -menetelmää kuvaa seuraava kemiallinen yhtälö:
:<math>(2n+1)H_2 + nCO \rarr C_nH_{2n+2} + nH_2O -165kJ/mol </math>
 
Yllä olevan reaktion lähtöaineet (esimerkiksi CO ja H2H<sub>2</sub>) voidaan tuottaa monilla menetelmillä, kuten esimerkiksi [[metaani]]n osittaisella poltolla<!--partial combustion--> (kaasusta nesteeksi sovelluksissa):
 
:<math>CH_4 + \begin{matrix} \frac{1}{2} \end{matrix}O_2 \rarr 2 H_2 + CO -35.9kJ/mol</math>
Hiilimonoksidin ja vedyn seosta kutsutaan [[synteesikaasu]]ksi. Hiilidioksidia ja hiilimonoksidia tuotetaan [[hiili]]- ja [[puu]]pohjaisten polttoaineiden osittaisella hapetuksella. Synteesikaasun vetypitoisuutta voidaan säätää vesikaasurektiolla.
 
Kiinteän aineen hapeton [[pyrolyysi]] tuottaa metaanipitoista pyrolyysikaasua, jota voidaan käyttää suoraan polttoaineena. Yleensä kaasu poltetaan tarvittavan [[reaktiolämpö|reaktiolämmön]] tuottamiseksi. Pyrolyysi tuottaa suuren määrän [[hiilivedyt|hiilivetyjä]] (tyypillisesti 20% lähtöaineista) ilman Fischer-Tropsch-muunnosta. Flash-pyrolyysissä on maksimoitu hiilivetyjen tuotanto. Hiilivetyjen, joita prosessin mukaan kutsutaan pyrolyysiöljyksi tai tervaksi[[terva]]ksi, hyödyntämistä haittaa usein niiden suuri happipitoisuus[[happi]]pitoisuus. Pyrolyysiprosessilla on nykypäivänä lähinnä merkitystä vanhojen autonrenkaiden hävityksessä.
 
FT prosessi on käyttökelpoinen tuottamaan nestemäisiä hiilivetyjä kiinteistä polttoaineista, kuten hiilestä tai erityyppisistä kiinteää hiiltä sisältävistä jätteistä sekä biomassoista.
Tuotetut neste ja vahamaiset hiilivety-yhdisteet jalostetaan halutunlaiseksi synteettiseksi polttoaineeksi, kaasumaiset yleensä poltetaan. Tyydyttämättömistä kaasuista voidaan valmistaa mm. polyeteenimuovia[[polyeteeni]]muovia.
Jos tarvitaan nestemäistä öljyn kaltaista polttoainetta, voiteluainetta tai vahaa, voidaan käyttää Fischer-Tropsch-menetelmää. Jos vedyn tuotanto halutaan maksimoida, voidaan käyttää [[vesi-kaasu-muunnosreaktiotamuunnosreaktio]]ta <!-- water gas shift reaction-->, jolloin tuotokseksi jää vain [[hiilidioksidi]]a ja vetyä eikä ollenkaan hiilivetyjä.
 
Nestemäiset polttoaineet ovat haluttuja, niiden korkean energiasisällön ja yksinkertaisen varastoimisen vuoksi. Ne ovat myös melko turvallisia esimerkiksi vetyyn verrattuna. Hiilivetyjen polttotekniikka on myös nykypäivänä melko hyvin halittua ja ne saadaan palamaan puhtaasti. Biomassasta tuotetut hiilivedyt ovat hiilidioksidineutraaleja. [[Vetytalous]] ei tarjoa mitään erityisen suurta etua verrattuna synteettisiin biopolttoaineisiin.
 
== Historia ==
Saksalaisten [[Kaiser Wilhelm -instituuti]]n tutkijoiden [[Franz Fischer]]in ja [[Hans Tropsch]]in keksittyä menetelmän [[1920-luku|1920-luvulla]] siihen on tehty monia muutoksia ja säätöjä. Nykyään termi ''Fischer-Tropsch'' käsittää monia samankaltaisia prosesseja (''Fischer-Tropsch-synteesi'' tai ''Fischer-Tropsch kemia'').
 
Sodan jälkeen vangitut saksalaiset tiedemiehet värvättiin [[Operaatio Paperclip]]in kautta jatkamaan työtään synteettisten polttoaineiden parissa [[Yhdysvallat|Yhdysvalloissa]] Yhdysvaltojen kaivosviraston ''Synteettiset nestepolttoaineet'' -ohjelman alaisuudessa.
 
== Käyttö ==
Nykyään vain muutamat yritykset ovat kaupallistaneet Fischer-Tropsch-teknologiaa.
#[[Shell]] käyttää [[maakaasu]]a [[Bintula]]ssa, [[Malesia]]ssa syötteenä matalarikkisten [[Dieselöljy|diesel]]-polttoaineiden ja elintarvikeluokan vahan tuottamiseen.
Prosessia käytettiin Etelä-Afrikassa [[apartheid]]in aikana kauppasaarron aiheuttaman energiapulan takia energian tuotannossa. Menetelmä on saanut uutta huomiota matalarikkisen dieselin tuotannossa [[dieselmoottori|dieselmoottoreiden]] ympäristövaikutusten minimoimiseksi.
 
Fischer-Tropsch-menetelmä on vakiintunutta tekniikkaa ja sitä on jo käytetty suuressa mittakaavassa, mutta sen suosiota heikentävät korkeat pääomakustannukset, korkeat käyttö- ja ylläpitokulut sekä öljyn epävakaa hinta. Erityisesti maakaasun[[maakaasu]]n käyttö syötteenä on käytännöllistä vain kaukana asutuksesta sijaitsevien esiintymien yhteydessä, muutoin kaasun suora myynti asiakkaille on tuottoisampaa. Useat yritykset kehittävät teknologiaa maakaasuvarantojen hyödyntämiseksi. Geologien mukaan maakaasun käytön odotetaan saavuttavan huippunsa 5-15 vuotta [[öljyhuippu|öljyhuipun]] jälkeen. Toisaalta tällaiset ennustukset ovat vaikeita tehdä ja usein hyvin epävarmoja.
 
Fischer-Tropsch-menetelmää voidaan käyttää laajojen hiilivarantojen muuttamiseksi nestemäiseksi polttoaineeksi, jos öljypohjaisten polttoaineiden hinta nousee. Biomassan kaasuttamisen ja Fischer-Tropsch-synteesin yhdistäminen on lupaava reitti uudistuvan tai "vihreän" liikennepolttoaineen tuottamiseksi. Hiilidioksidineutraali polttoaine syntyy vain biomassoista. Fossiilisesta hiilestä tai turpeesta tehty polttoaine aiheuttaa n. kaksinkertaiset hiilidioksidipäästöt verrattuna perinteiseen öljynjalostukseen.
<ref>http://www.vtt.fi/uutta/2007/20070316.jsp</ref>
 
== Ympäristövaikutukset ==
 
Synteettisten polttoaineiden laajamittaisesta tuotosta keskusteltaessa pitää ottaa huomioon kiinteiden ja kaasumaisten hiililähteiden nesteeksi muuntamisen huono energiahyötysuhde. Tyypillisesti prosessien energiahyötysuhde on 30% tienoilla. Huono energiahyötysuhde lisää hiilidioksidipäästöjä. Yhdysvaltojen ''National Renewable Energy Laboratoryn'' mukaan hiilipohjaisten synteettisten polttoaineiden tuotanto aiheuttaa lähes kaksinkertaiset hiilidioksidipäästöt öljypohjaisiin polttoaineisiin verrattuna. Myös muiden saasteiden{{selvennä}} päästöt kasvat suuresti, tosin monet päästöistä voidaan puhdistaa heti tuotantovaiheessa. Hiilen kaappaamista ja varastointia on ehdotettu lieventämään kasvihuonekaasupäästöjä. Vaikka hiilen kaappaaminen on jo rajoitetussa käytössä, sen tekninen ja taloudellinen käyttökelpoisuus on vielä kyseenalaista. <ref>http://www.netl.doe.gov/coal/Gasification/pubs/pdf/GHGfinalADOBE.pdf</ref>
 
== Katso myös ==
* [[Epätavanomainen öljy]]
* [[Öljyhuippu]]
* [[Puukaasu]]
* [[Sabatier-reaktio]]
* [[Bosch-reaktio]]
 
<!--
*[http://www.alchemfs.com Alchem Field Services, Inc.(micro-GTL)]{{en}}
*[http://www.thegtlcorp.com The GTL Corporation (micro-GTL)] {{en}}
*[http://www.netl.doe.gov/research/coal/energy-systems/gasification/gasifipedia/ftsynthesis National Energy Technology Laboratory (NETL): Fischer-Tropsch Synthesis] {{en}}
 
{{käännös|:en:Fischer-Tropsch process}}
Rekisteröitymätön käyttäjä