Published February 1, 2024 | Version v1
Publication Metadata-only

Decarbonized automotive fuel: Liquefied petroleum gas biosynthesis, benefits and drawbacks

Creators

  • 1. University of Ibadan
  • 2. University of Johannesburg
  • 3. Manchester Metropolitan University
  • 4. Afe Babalola University
  • 5. Northumbria University

Description

Decarbonization for climate protection through bio-LPG production and application is fast gaining attention in the automotive sector because of its numerous benefits. Despite being a promising green alternative to conventional LPG which reduces carbon footprint by 80%, notable challenges associated with the commercialization of some production processes have hindered its potential global application. While bio-refining is already established as the highest technique for commercial LPG production, the addition of microbial techniques among other routes, using either natural or engineered variants has yet to meet the volumetric demand of high-energy sectors. Environmentally, Bio-LPG is considered a means to control ice formation through CO2 reduction active prevention of sea ice-melting, and control of glaciers and sea level rise by approximately 21.34 m. However, in automotive applications, this study highlights bio-LPG fuel synthesis processes including natural propane biosynthesis. Highlights of its benefits, for example, in fuel cells and engine oil lubricity, indicate the prospects, and the limitations, such as wall wetting, icing formation, bubble formation associated risks and lower lean misfire can be addressed by adopting controlled fuel deposition within combustion chamber or utilizing additives, introducing heating element device to de-freeze, advancing ignition timing and redesign of the combustion chamber, respectively. Up-scale or increased utilization of HD-5 vehicles is recommendable since a gallon of LPG emits 5.68 kg of carbon dioxide (CO2) compared to the 8.89 and 10.18 kg of CO2 emitted by gasoline and diesel fuels. Bio-LPG is chemically identical and compatible with all LPG products, therefore can be used directly or as blends.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تكتسب إزالة الكربون من أجل حماية المناخ من خلال إنتاج غاز البترول المسال الحيوي وتطبيقه اهتمامًا سريعًا في قطاع السيارات بسبب فوائدها العديدة. على الرغم من كونه بديلاً أخضر واعدًا لغاز البترول المسال التقليدي الذي يقلل من البصمة الكربونية بنسبة 80 ٪، إلا أن التحديات الملحوظة المرتبطة بتسويق بعض عمليات الإنتاج قد أعاقت تطبيقه العالمي المحتمل. في حين أن التكرير الحيوي قد تم ترسيخه بالفعل كأعلى تقنية لإنتاج غاز البترول المسال التجاري، فإن إضافة التقنيات الميكروبية من بين طرق أخرى، باستخدام المتغيرات الطبيعية أو الهندسية لم تلبي بعد الطلب الحجمي للقطاعات عالية الطاقة. من الناحية البيئية، يعتبر الغاز الحيوي البترولي المسال وسيلة للتحكم في تكوين الجليد من خلال الحد من ثاني أكسيد الكربون والوقاية النشطة من ذوبان الجليد البحري، والتحكم في الأنهار الجليدية وارتفاع مستوى سطح البحر بنحو 21.34 م. ومع ذلك، في تطبيقات السيارات، تسلط هذه الدراسة الضوء على عمليات تخليق وقود غاز البترول المسال الحيوي بما في ذلك التخليق الحيوي للبروبان الطبيعي. يمكن معالجة أبرز فوائده، على سبيل المثال، في خلايا الوقود وتزييت زيت المحرك، من خلال اعتماد ترسيب الوقود المتحكم به داخل غرفة الاحتراق أو استخدام المواد المضافة، وإدخال جهاز عنصر التسخين لإزالة التجميد، وتحسين توقيت الاشتعال وإعادة تصميم غرفة الاحتراق، على التوالي. يُوصى بزيادة أو زيادة استخدام مركبات HD -5 نظرًا لأن جالونًا من غاز البترول المسال ينبعث منه 5.68 كجم من ثاني أكسيد الكربون (CO2) مقارنة بـ 8.89 و 10.18 كجم من ثاني أكسيد الكربون المنبعث من البنزين ووقود الديزل. غاز البترول المسال الحيوي متطابق كيميائيًا ومتوافق مع جميع منتجات غاز البترول المسال، وبالتالي يمكن استخدامه مباشرة أو كمزيج.

Translated Description (French)

La décarbonisation pour la protection du climat grâce à la production et à l'application de bio-LPG attire rapidement l'attention dans le secteur automobile en raison de ses nombreux avantages. Bien qu'il s'agisse d'une alternative verte prometteuse au GPL conventionnel qui réduit l'empreinte carbone de 80 %, les défis notables associés à la commercialisation de certains processus de production ont entravé son application mondiale potentielle. Alors que le bioraffinage est déjà établi comme la technique la plus élevée pour la production commerciale de GPL, l'ajout de techniques microbiennes parmi d'autres voies, en utilisant des variantes naturelles ou modifiées, n'a pas encore répondu à la demande volumétrique des secteurs à haute énergie. Sur le plan environnemental, le Bio-LPG est considéré comme un moyen de contrôler la formation de glace grâce à la réduction du CO2, à la prévention active de la fonte des glaces de mer et au contrôle des glaciers et de l'élévation du niveau de la mer d'environ 21,34 m. Cependant, dans les applications automobiles, cette étude met en évidence les processus de synthèse de carburant bio-LPG, y compris la biosynthèse naturelle du propane. Les points saillants de ses avantages, par exemple, dans les piles à combustible et la lubrification de l'huile moteur, indiquent les perspectives et les limites, telles que le mouillage des parois, la formation de givre, les risques associés à la formation de bulles et les ratés d'allumage plus faibles, peuvent être résolus en adoptant un dépôt de carburant contrôlé dans la chambre de combustion ou en utilisant des additifs, en introduisant un dispositif d'élément chauffant pour dégeler, en avançant le calendrier d'allumage et en redessinant la chambre de combustion, respectivement. Une utilisation à grande échelle ou accrue des véhicules HD-5 est recommandée car un gallon de GPL émet 5,68 kg de dioxyde de carbone (CO2) par rapport aux 8,89 et 10,18 kg de CO2 émis par l'essence et les carburants diesel. Le Bio-LPG est chimiquement identique et compatible avec tous les produits GPL, il peut donc être utilisé directement ou sous forme de mélanges.

Translated Description (Spanish)

La descarbonización para la protección del clima a través de la producción y aplicación de bio-GLP está ganando rápidamente atención en el sector automotriz debido a sus numerosos beneficios. A pesar de ser una alternativa verde prometedora al GLP convencional que reduce la huella de carbono en un 80%, los notables desafíos asociados con la comercialización de algunos procesos de producción han obstaculizado su potencial aplicación global. Si bien el biorrefinamiento ya está establecido como la técnica más alta para la producción comercial de GLP, la adición de técnicas microbianas entre otras rutas, utilizando variantes naturales o de ingeniería, aún no ha satisfecho la demanda volumétrica de los sectores de alta energía. Ambientalmente, el Bio-LPG se considera un medio para controlar la formación de hielo a través de la reducción activa de CO2, la prevención del derretimiento del hielo marino y el control de los glaciares y el aumento del nivel del mar en aproximadamente 21.34 m. Sin embargo, en aplicaciones automotrices, este estudio destaca los procesos de síntesis de combustibles bio-LPG, incluida la biosíntesis natural de propano. Los aspectos más destacados de sus beneficios, por ejemplo, en las pilas de combustible y la lubricidad del aceite del motor, indican las perspectivas y las limitaciones, como la humectación de la pared, la formación de hielo, los riesgos asociados a la formación de burbujas y un menor fallo de encendido pobre, que se pueden abordar adoptando una deposición controlada de combustible dentro de la cámara de combustión o utilizando aditivos, introduciendo un dispositivo de elemento de calentamiento para descongelar, avanzando en el tiempo de encendido y rediseñando la cámara de combustión, respectivamente. Se recomienda la utilización a gran escala o aumentada de vehículos HD-5, ya que un galón de GLP emite 5,68 kg de dióxido de carbono (CO2) en comparación con los 8,89 y 10,18 kg de CO2 emitidos por la gasolina y los combustibles diésel. Bio-LPG es químicamente idéntico y compatible con todos los productos de GLP, por lo tanto, se puede utilizar directamente o como mezclas.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
وقود السيارات منزوع الكربون: التركيب الحيوي لغاز البترول المسال وفوائده وعيوبه
Translated title (French)
Carburant automobile décarboné : biosynthèse des gaz de pétrole liquéfiés, avantages et inconvénients
Translated title (Spanish)
Combustible automotriz descarbonizado: biosíntesis de gas licuado de petróleo, beneficios e inconvenientes

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4391787794
DOI
10.1016/j.rineng.2024.101889

Is supplement to
https://openalex.org/W4242245411 (Other)
https://openalex.org/W4318052120 (Other)
https://openalex.org/W4300651361 (Other)
https://openalex.org/W4313134247 (Other)
https://openalex.org/W4312252993 (Other)
https://openalex.org/W2891142695 (Other)
https://openalex.org/W2371646655 (Other)
https://openalex.org/W4205101778 (Other)
https://openalex.org/W2514922536 (Other)
https://openalex.org/W4236962987 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Nigeria

References

  • https://openalex.org/W1603178764
  • https://openalex.org/W1982502487
  • https://openalex.org/W1993282693
  • https://openalex.org/W1993864916
  • https://openalex.org/W2006823727
  • https://openalex.org/W2009855497
  • https://openalex.org/W2027035173
  • https://openalex.org/W2029805779
  • https://openalex.org/W2030937320
  • https://openalex.org/W2036849468
  • https://openalex.org/W2079827512
  • https://openalex.org/W2080233018
  • https://openalex.org/W2082559121
  • https://openalex.org/W2094767163
  • https://openalex.org/W2116391738
  • https://openalex.org/W2127363788
  • https://openalex.org/W2140944258
  • https://openalex.org/W2319669418
  • https://openalex.org/W2331694748
  • https://openalex.org/W2359854554
  • https://openalex.org/W2408106345
  • https://openalex.org/W2483124692
  • https://openalex.org/W2753103474
  • https://openalex.org/W2759219805
  • https://openalex.org/W2772947399
  • https://openalex.org/W2803917016
  • https://openalex.org/W2891379944
  • https://openalex.org/W2896654920
  • https://openalex.org/W2910062978
  • https://openalex.org/W2914235984
  • https://openalex.org/W2922182592
  • https://openalex.org/W2923742840
  • https://openalex.org/W2945933976
  • https://openalex.org/W2946482223
  • https://openalex.org/W2962866550
  • https://openalex.org/W2981811994
  • https://openalex.org/W2991865226
  • https://openalex.org/W3003537702
  • https://openalex.org/W3014213608
  • https://openalex.org/W3083392719
  • https://openalex.org/W3088375275
  • https://openalex.org/W3092815659
  • https://openalex.org/W3134876231
  • https://openalex.org/W3135690821
  • https://openalex.org/W3138359837
  • https://openalex.org/W3158055407
  • https://openalex.org/W3170862003
  • https://openalex.org/W3174377902
  • https://openalex.org/W3193318163
  • https://openalex.org/W3215074334
  • https://openalex.org/W4210609949
  • https://openalex.org/W4211093000
  • https://openalex.org/W4214908088
  • https://openalex.org/W4224120170
  • https://openalex.org/W4226284166
  • https://openalex.org/W4281387749
  • https://openalex.org/W4296690515
  • https://openalex.org/W4302374840
  • https://openalex.org/W4306385364
  • https://openalex.org/W4307374363
  • https://openalex.org/W4312082821
  • https://openalex.org/W4362721951
  • https://openalex.org/W4379051849
  • https://openalex.org/W4383101613
  • https://openalex.org/W4384461268
  • https://openalex.org/W4384697671
  • https://openalex.org/W4385357171