mały|250px|Paliwo alternatywne – materiał opałowy w postaci wałków wytworzonych z silnie rozdrobnionych odpadów (skrót: od – paliwo z odpadów) Paliwo alternatywne – zwane także czasem paliwem niekonwencjonalnym, to wszystkie materiały i substancje, które mogą zostać wykorzystane jako paliwo inne, niż paliwa konwencjonalne, czyli: paliwa kopalne (węgiel, gaz ziemny, ropa i torf) oraz paliwa nuklearne, takie jak uran, tor oraz sztuczne paliwa radioizotopowe wytwarzane w reaktorach jądrowych). Do powszechnie znanych paliw alternatywnych zaliczamy: biodiesel, bioalkohol (metanol, etanol, butanol), paliwo z odpadów (RDF), chemicznie magazynowana energia elektryczna (baterie i ogniwa paliwowe), wodór, metan i biogaz ze źródeł odnawialnych, olej roślinny, propan i inne produkty biomasy.
W związku z wyczerpującymi się zasobami ropy naftowej oraz gazu ziemnego prowadzi się badania nad paliwami, które mogłyby zastąpić paliwa dotychczas stosowane. Na rynek ma wejść nowy rodzaj paliw – paliwa alternatywne, są to paliwa, które nie są produktami przetwórstwa ropy naftowej, ale muszą występować w dużej ilości, muszą cechować się technicznymi i energetycznymi właściwościami, tanie w produkcji i sprzedaży, stanowić mniejsze zagrożenie dla naturalnego środowiska niż paliwa tradycyjne. Paliwa alternatywne w porównaniu z paliwami ropopochodnymi (benzyną, olejem napędowym) posiadają trzy zalety: niezależność energetyczną (można produkować z własnych surowców i produktów rolnych), emisję (zmniejszenie emisji związków toksycznych), koszt eksploatacji.
W węższym znaczeniu paliwo alternatywne może być rozumiane jako paliwo uzyskane w procesie odzysku odpadów posiadających wartość opałową. Stosowane w przemyśle cementowym (w piecach cementowych), jako zamiennik węgla kamiennego i mazutu.
Biopaliwa Biopaliwa są uważane za odnawialne źródła energii. Zaliczamy tutaj: biomasę – czyli żywy lub martwy materiał biologiczny, który może zostać wykorzystany jako paliwo lub w produkcji przemysłowej, paliwa z glonów – promowane w mediach jako potencjalne panaceum na problemy związane z transportem w oparciu o ropę naftową. Glony są w stanie dostarczyć rocznie ok. 19000 litrów paliwa na ha uprawy. Możliwość ich wykorzystania jest badana z sukcesami przez U.S. Navy. Inny produkt pochodny glonów – biopolimery, potencjalnie może pomóc rozwiązać problem odpadów plastikowych. Uważa się, że koszt plastiku pozyskiwanego z glonów będzie niższy, niż koszt tradycyjnych tworzyw sztucznych. biodiesel – paliwo wytwarzane z tłuszczów zwierzęcych lub olejów roślinnych. Do surowców roślinnych obecnie wykorzystywanych w produkcji biodiesela zaliczamy jatrofę, soję, słonecznik, kukurydzę, oliwki, orzeszki ziemne, olejowiec gwinejski, krokosz barwierski, rzepak, sezam, bawełnę, itd. W produkcji biodiesela tłuszcze są mieszane z alkoholem oraz wodą, wywołując reakcje hydrolizy tłuszczu i estryfikacji kwasów tłuszczowych. Uzyskany biodiesel może zostać wykorzystany jako domieszka oleju napędowego lub jako samodzielne źródło energii. Biodiesel cechuje się niższą emisją zanieczyszczeń, takich jak tlenek węgla, czy węglowodory, ponieważ ulega czystszemu i wydajniejszemu spalaniu. Także w porównaniu do oleju napędowego o bardzo niskiej zawartości siarki (ULSD), biodiesel ma lepsze wskaźniki emisji, ponieważ naturalnie nie zawiera siarkiWheeler, Jill (2008). Alternative Cars. ABDO. s. 21. .. mały|250x250px|Dyspozytory paliw alternatywnych w Hrabstwie Arlington, w stanie Wirginia w USA. B20 biodiesel po lewej i E85 etanol po prawej.
Alkohol jako paliwo Metanol i etanol są głównymi alkoholami wykorzystywanymi jako paliwo. Jako źródła energii cechują się łatwością przechowywania i transportu. Mogą one być wykorzystywane w silnikach o spalaniu wewnętrznym jako paliwa alternatywne.
Innym rozważanym paliwem jest butanol, który jest jedynym paliwem alkoholowym, który może być transportowany przy wykorzystaniu istniejącej infrastruktury rurociągów, a nie jedynie przy użyciu cystern.
Amoniak Amoniak (NH3) może być wykorzystany jako paliwo. Zaletami amoniaku jako źródła energii są niezależność od ropy naftowej, zerowa emisja, niski koszt oraz zdekoncentrowana produkcja, co ma wpływ na obniżenie kosztów transportu oraz związanego z nim zanieczyszczenia środowiska.
Paliwa neutralne dla klimatu Paliwa neutralne dla klimatu cechują się niedodatnim bilansem emisji gazów cieplarnianych (śladem węglowym) i nie powodują zwiększenia się zawartości gazów cieplarnianych w atmosferzeSocolow, Robert; et al. (czerwiec 1, 2011). Direct Air Capture of CO2 with Chemicals: A Technology Assessment for the APS Panel on Public Affairs (PDF) (peer reviewed literature review). American Physical Society.. Są to paliwa syntetyczne, takie jak metan, benzyna, olej napędowy, czy paliwo lotnicze – produkowane z odnawialnych lub nuklearnych źródeł energii wykorzystywanych do uwodorniania dwutlenku węgla odzyskanego ze spalin wydechowych i przemysłowych oraz pozyskany z kwasu węglowego zawartego w wodzie morskiej. W momencie gdy paliwa neutralne dla klimatu zastąpią paliwa kopalne lub jeśli będą produkowane z odpadów zawierających węgiel lub z kwasu węglowego zawartego w wodzie morskiej, a ich spalanie będzie odbywało się z udziałem sekwestracji dwutlenku węgla, to w rezultacie uzyskamy zjawisko negatywnej emisji dwutlenku węgla i w konsekwencji zaczniemy usuwać dwutlenek węgla z atmosfery, czyli proces remediacji atmosfery z gazów cieplarnianych.
Mogą one wykorzystywać proces elektrolizy wody do produkcji wodoru, wykorzystywanego w reakcji Sabatiera do wytwarzania metanu, który może być przechowywany do późniejszego spalenia jako syntetyczny gaz naturalny w elektrowniach, transportowany z wykorzystaniem gazociągów, cystern lub zbiornikowców lub wykorzystany w procesach (gaz do płynu), jak np. synteza Fischera-Tropscha, w celu wytworzenia tradycyjnych paliw wykorzystywanych w transporcie lub ogrzewaniu. Paliwa neutralne dla klimatu są rozważane w kontekście technologii przechowywania energii pozyskanej ze źródeł odnawialnych w celu minimalizacji problemów związanych z intermitencją energii wiatru i słonecznej oraz umożliwienia transportowania energii wiatru, słonecznej oraz wodnej z wykorzystaniem istniejących gazociągów. Technologia ta może przyczynić się do zmniejszenia kosztów oraz zależności od importowanych paliw kopalnych, bez potrzeby elektryfikacji floty pojazdów lub wykorzystywania wodoru lub innych drogich paliw, co pociągałoby koszty przystosowania pojazdów.
W Niemczech zbudowano 250-kilowatowy zakład produkujący syntetyczny metan, który ma zostać rozbudowany do 10 megawatów. Koncern Audi zbudował fabrykę neutralnego dla klimatu skroplonego gazu ziemnego w Werlte w Niemczech. Fabryka ma na celu produkcję paliwa dla Audi A3 w wersji Sportback g-tron na gaz ziemny i w swojej pierwotnej zdolności produkcyjnej jest w stanie odzyskać rocznie 2800 ton CO2 ze środowiska. Inne komercyjne projekty są rozwijane w Kolumbii i Camarillo w USA. Najtańszym źródłem węgla w celu recyklingu do paliwa są spaliny ze spalania paliw kopalnych, z których może być wyekstrahowany w koszcie 7,50 dolara za tonęSocolow, Robert; et al. ( 2011). Direct Air Capture of CO2 with Chemicals: A Technology Assessment for the APS Panel on Public Affairs (PDF)(peer reviewed literature review). American Physical Society.. Sekwestracja spalin samochodowych także była rozważana jako ekonomicznie uzasadniona, ale wymagałaby daleko idących zmian w konstrukcji lub modernizacjiMusadi, M.R.; Martin, P.; Garforth, A.; Mann, R. (2011). "Carbon neutral gasoline re-synthesised from on-board sequestrated CO2" (PDF). Chemical Engineering Transactions. 24: 1525–30.doi:10.3303/CET1124255.. Ze względu na zawarty w wodzie morskiej kwas węglowy znajdujący się w stanie równowagi reakcji chemicznych z atmosferycznym dwutlenkiem węgla, naukowcy rozważają ekstrakcję węgla z oceanówDiMascio, Felice; Willauer, Heather D.; Hardy, Dennis R.; Lewis, M. Kathleen; Williams, Frederick W. (23.07.2010). Extraction of Carbon Dioxide from Seawater by an Electrochemical Acidification Cell. Part 1 – Initial Feasibility Studies (PDF) (memorandum report). Washington, DC: Chemistry Division, Navy Technology Center for Safety and Survivability, U.S. Naval Research Laboratory.Willauer, Heather D.; DiMascio, Felice; Hardy, Dennis R.; Lewis, M. Kathleen; Williams, Frederick W. (11.04.2011). Extraction of Carbon Dioxide from Seawater by an Electrochemical Acidification Cell. Part 2 – Laboratory Scaling Studies (PDF) (memorandum report). Washington, DC: Chemistry Division, Navy Technology Center for Safety and Survivability, U.S. Naval Research Laboratory.. Oszacowano, że koszt ekstrakcji węgla z wody morskiej wynosiłby około 50 dolarów za tonę, natomiast sekwestracja z powietrza byłaby znacznie bardziej kosztowna – około 600 – 1000 dolarów za tonę i jest uważana za niepraktyczną z punktu widzenia syntezy paliwa lub sekwestracji dwutlenku węgla.
Nocna generacja energii elektrycznej jest rozważana jako źródło energii do syntezy paliwa, ponieważ krzywa wykorzystania elektryczności osiąga maksimum podczas najcieplejszych godzin dnia, a wiatr ma tendencje do większej intensywności nocą, niż podczas dnia. Tym samym, koszt energii wiatrowej w nocy zwykle jest niższy, niż jej alternatywy. Poza godzinami szczytu w wietrznych regionach USA koszt wiatrowej energii elektrycznej w 2009 r. wynosił średnio 1,65 dolara/kWh, ale w ciągu sześciu godzin dnia, kiedy energia była najtańsza, cena wynosiła 0,71 dolara/kWh. Zwykle w USA hurtowy koszt energii elektrycznej wynosi 2 do 5 centów/kWh w ciągu dniaBloomberg Energy Prices Bloomberg.com (compare to off-peak wind power price graph.) . Firmy zajmujące się branżą paliw syntetycznych twierdzą, że przy cenach ropy powyżej 55 dolarów za baryłkę są w stanie produkować paliwo tańsze od benzynyHolte, Laura L.; Doty, Glenn N.; McCree, David L.; Doty, Judy M.; Doty, F. David (2010). Sustainable Transportation Fuels From Off-peak Wind Energy, CO2and Water (PDF). 4th International Conference on Energy Sustainability, Maj 17–22, 2010. Phoenix, Arizona: American Society of Mechanical Engineers.. U.S. Navy szacuje, że produkcja paliwa lotniczego na pokładzie statków z wykorzystaniem energii nuklearnej kosztowałoby około 6 dolarów za galon. W roku 2010 było to około dwukrotnie więcej, niż koszt tradycyjnego paliwa, ale uważa się, że jeżeli trend cenowy się utrzyma, dysproporcja może się odwrócićWillauer, Heather D.; Hardy, Dennis R.; Williams, Frederick W. (29.09.2010). Feasibility and Current Estimated Capital Costs of Producing Jet Fuel at Sea (PDF) (memorandum report). Washington, DC: Chemistry Division, Navy Technology Center for Safety and Survivability, U.S. Naval Research Laboratory.. Według tych szacunków 100 megawatów energii jest w stanie wyprodukować 41 000 galonów paliwa na dobę, z czego wynika, że cena paliwa wyprodukowanego w USA przy użyciu energii wiatru wynosiłaby mniej niż 1 dolara/galonRath, B.B., U.S. Naval Research Laboratory (2012).Energy After Oil (PDF). Materials Challenges in Alternative and Renewable Energy Conference, 27 lutego 2012. Clearwater, Florida: American Ceramic Society. s. 28..
Wodór i kwas mrówkowy Wodór jest bardzo obiecującym paliwem. Produktem spalania paliwa wodorowego jest woda, jednak jeżeli spalanie ma miejsce z udziałem powietrza powstają także tlenki azotu. Obecnie intensywnie rozwijane są technologie produkcji biowodoru z glonów oraz odpadów.
Inną odmiana paliwa wodorowego jest kwas mrówkowy, który jest wykorzystywany dzięki zdolności do wydzielania wodoru. Kwas mrówkowy można przechowywać i transportować znacznie łatwiej, niż wodór. mały|Typowa brazylijska stacja benzynowa z czterema alternatywnymi paliwami w sprzedaży: biodiesel (B3), gasohol (E25), etanol (E100) i CNG. Piracicaba, Brazylia.
HCNG