Из чего делают биотопливо: что это такое, виды, распространение и как сделать своими руками

Из чего делают биотопливо сегодня? | Техника и Интернет

Содержание

Кукуруза

На сегодняшний день больше всего биотоплива в США получают из кукурузы. Кукурузный этанол — устойчивое топливо. Но чем больше кукурузы уходит на биотопливо, тем меньше её используется в качестве продукта питания.

Сторонники кукурузного топлива утверждают, что после переработки зерна остаётся побочный продукт — зерновой дистиллят, который может быть использован в качестве корма скота. Это, безусловно, лучше чем ничего.

Даже с учётом побочных продуктов эксперты рассматривают кукурузу в качестве сырья для биотоплива лишь как промежуточное временное решение. Многие растения, переработка которых возможна уже в настоящее время, превосходят кукурузу по выходу биотоплива. Например, сахарный тростник.

Впрочем, по причинам экономическим и технологическим в ближайшее время кукуруза, скорее всего, не уступит пальму первенства.

Соя и рапс

Соевые бобы и рапс — культуры, богатые растительными маслами. Их широко используют для производства биодизеля и биотоплива для реактивных двигателей самолётов.

Преимущества сои и рапса как сырья для биотоплива в простоте переработки, недостатки те же, что и в случае с кукурузой. Соя, как и рапс — пищевая культура. Соевое и рапсовое масло можно использовать для питания людей, вместо того чтобы заливать в самолётные баки. Кроме того, производственные ресурсы культур ограничены.

Как и кукуруза, соя — лишь промежуточное решение, с которым приходится мириться, не имея ей реальной альтернативы.

Сахарный тростник

В мире производства биотоплива сахарный тростник сегодня называют второй кукурузой. Возможно, в ближайшее десятилетие или чуть позже, позиции в рейтинге изменятся.

Если при переработке кукурузы и сои на биотопливо в основном используются семена, то наиболее ценная часть сахарного тростника — стебель. Растение используется в большей степени, что влияет на эффективность переработки.

Ввиду того, что сахарный тростник растёт лишь в тропиках, его производство ограничено естественными причинами. Тем не менее технология переработки тростника отработана и широко используется в тех странах, где это позволяет климат. Например, в Бразилии.

Метан

Метан — преобладающий компонент природного газа. Но в последние годы он рассматривается как биотопливо, потому что этот газ можно получать из биологического сырья.

Ценность метана как биотоплива ещё и в том, что он образуется в результате естественных природных процессов разложения органики и выделяется в атмосферу, вызывая парниковый эффект более сильный, чем углекислота. Избыточный метан в атмосфере для климата опаснее, чем углекислый газ.

Микроорганизмы производят метан, разлагая биомассу любого происхождения. На крупных свалках газ образуется сам по себе без дополнительных усилий со стороны людей. Его собирают, просто установив в мусорных отвалах трубы.

Различных конструкций биореакторы, перерабатывающие пищевые и другие биологические отходы, работают по всему миру. С их помощью получают метан как мелкие фермеры, так и относительно крупные коммунальные предприятия. Обычно «доморощенный» метан смешивают с природным газом, экономя последний.

Эксперты считают, что широкому использованию метана в качестве моторного биотоплива мешают технологические сложности, связанные с переоборудованием двигателей автомобилей и строительством заправок. Но в ряде случаев, например, в общественном транспорте, эти трудности легко преодолимы.

Из какого же сырья будут производить биотопливо в ближайшем будущем? Об этом в следующей статье.

Биотопливо для автомобилей

Автор admin На чтение 8 мин. Просмотров 22

Любому водителю далеко не все равно, что льется в бак его машины. Во многих случаях именно некачественное топливо приводит к серьезным проблемам с автомобилем. Поэтому вполне понятен интерес ко всему, что связано с бензином, соляркой и прочими видами топлива. А как следствие этого – к альтернативным видам горючего для ДВС, одним из которых является биотопливо.

Что это такое, и из чего делают биотопливо?

Все ресурсы, которые есть на Земле, условно можно поделить на возобновляемые и не возобновляемые. Уголь, нефть, металл, в природе не восстанавливаются, а вот дрова, кукуруза, навоз могут быть получены вновь и вновь. Все, что растет или является отходами переработки такого сырья – источники возобновляемой энергии. Вот из этих биоресурсов люди ещё с давних пор получали нужное для своего существования, в том числе и биотопливо.

Биотопливо первого поколения

Однако и между собой отдельные его виды различаются, скажем так, по значимости источников сырья для биотоплива. Связано это с используемыми ресурсами. Например, чтобы получить биотопливо из рапса, его надо сначала вырастить, а уж потом отправить семена на переработку. Для выращивания такой культуры занимается посевная площадь, и фактически речь идет о выборе приоритетов – а чего мы хотим иметь, продукты питания или биотопливо. Кроме того, получение биомассы, идущей на производство биотоплива, связано с использованием специализированных удобрений, что наносит определённый вред земле и окружающей природе. Такой вид сырья относится к первому поколению.

Второе поколение

Однако биотопливо можно получить из иных источников, таких как отходы других производств. Его делают, например, из опилок, а также остатков стеблей, шелухи, остающейся после обработки зерновых, и многого другого. Все это дает так называемое биотопливо второго поколения, для которого не требуется специально выращивать сырье, а сделать его можно из отходов других производств.

Третье поколение

Следующим этапом развития стало биотопливо третьего поколения. Его источником являются водоросли. Существуют определённые их сорта, содержащие значительное количество растительных жиров, из которых можно сделать тот же самый биодизель. Конечно, чтобы получить биотопливо из водорослей, их надо выращивать, но для этого совсем не требуется занимать посевные площади. Водоросли могут расти в прудах, биореакторах, на морском дне или в специально устроенных заливах, т.е. занимают те участки земной поверхности и морского дна, которые не задействованы в производстве продуктов питания. Так что, биотопливо третьего поколения, хотя и находится еще в стадии отработки технологии производства, надо признать наиболее перспективным.

Двигатель на биотопливе – немного истории и его варианты

Это для нас сегодня бензин и солярка являются единственными видами топлива, на которых работает всем нам привычный двигатель. Но надо отметить, что далеко не всегда было именно так. На заре своего существования, для ДВС как топливо применялось всё, что только подходило – масло, спирт, эфир, газ, дрова и т.д.

Поэтому должно быть достаточно интересно вспомнить о биотопливе, которое использовалось раньше. В этом случае стоит особо отметить:

спирт в различных его видах;
масло;

газ.

Биотопливо из опилок или спирт как он есть

Биотопливо подобного типа наиболее известно, и по-видимому, это один из первых вариантов горючего, которое потреблял двигатель. Среди различных его видов стоит отметить биоэтанол, биометанол и биобутанол.

1.Этанол или обычный спирт достаточно хорошо известен в истории автомобилестроения. Достаточно сказать, что в свое время Генри Форд организовывал строительство заводов по производству спирта, предназначенного на роль топлива. Сейчас его изготовление широко развернуто в Бразилии, по оценкам экспертов, сорок процентов автотранспорта этой страны используют этанол в чистом виде, шестьдесят процентов – в смеси с бензином.

Из чего сегодня делают этанол? Чаще всего сырьем служит сельскохозяйственная продукция, в той же Бразилии, чтобы сделать биоэтанол, применяют сахарный тростник, солому, древесные отходы и другое аналогичное сырье. Из опилок на гидролизном производстве так же можно получить этанол. Чем же он так хорош, что это вызывает его всеобщее использование?

Здесь надо обратить внимание на:

детонационную стойкость;
теплоту сгорания;
теплоту испарения.

Из чего бы ни пришлось сделать подобное биотопливо, из опилок или тростника, ему свойственны антидетонационные свойства, они выше, чем у обычного бензина. Благодаря этому можно повысить мощность, двигатель, работающий на этаноле, допускает увеличение степени сжатия. Теплота сгорания спиртовоздушной смеси незначительно отличается от характеристик традиционной топливовоздушной смеси, а за счет хорошей испаряемости спирта обеспечивается лучшее наполнение цилиндров и полное ее сгорание.

Из недостатков этанола стоит отметить его повышенную агрессивность по отношению к некоторым цветным металлам, пластмассам и резине, вследствие чего может возникнуть необходимость частично дорабатывать двигатель. Однако самым главным минусом такого горючего является его гигроскопичность, оно сильно поглощает воду, а затем смесь расслаивается в баке, в результате чего он окажется заполнен в основном водой. Одним из методов борьбы с этим является использование смесей спирта и бензина, до десяти процентов этанола, добавленного в обычный бензин, только улучшают его характеристики.

Дополнительно стоит отметить, что производство биоэтанола как топлива, хоть из тех же самых опилок, отличается от производства питьевого спирта. Топливный спирт не пригоден для питья, он имеет явно выраженный сивушный запах и повышенное содержание метанола.

2.Метанол, или метиловый спирт, при всех своих достоинствах ядовит. Хотя его можно сделать из отходов, из тех же самых опилок, обычно биометанол не используют в качестве горючего.
3.Биобутанол. Как биотопливо для автомобилей подходит даже в большей степени, чем биоэтанол. Может изготавливаться из биомассы, опилок, и при этом ничем не отличаться от бутанола, полученного по традиционной технологии.

Среди его достоинств необходимо отметить:

большую энергетическую ценность;
меньшую агрессивность;
возможность смешиваться с бензином;
возможность прямой и полной замены бензина без переделки автомобиля.

Рассматривая спирт как замену бензину, стоит отметить, что плюсы и минусы биотоплива подобного типа достаточно очевидны, и все недостатки при необходимости могут быть успешно устранены. Однако в настоящее время такое биотопливо чаще всего применяется в смеси с обычным бензином, хотя технологии его получения, например из опилок, позволяют полностью реализовывать используемую биомассу и исключить нефть из употребления.

Биодизель, или как сделать биотопливо

Это другой, не менее известный вид горючего. Он заменяет солярку, а не бензин. Производят его из растительного масла. Сырье в различных районах земного шара может быть разное: рапсовое, пальмовое, кокосовое, соевое масло, водоросли и т.д. Биотопливо подобного типа изготавливается достаточно просто, вплоть до того, что существуют самодельные установки, позволяющие производить биотопливо в домашних условиях.

Технология его получения такова – масло смешивается в определенных пропорциях со спиртом и щелочью, в результате образуется биодизель и высвобождается глицерин, который может использоваться для каких-то других целей. Так что при наличии источников растительного масла, в том числе и его остатков после кулинарной обработки пищи, вполне возможно сделать биотопливо своими руками.

Достоинством биодизеля является отсутствие серы в составе выхлопных газов, и как следствие этого то, что такое биотопливо не теряет смазочных свойств, благодаря чему двигатель может служить гораздо дольше. Надо отметить, что вредного воздействия от такого топлива на окружающую природу нет. К недостаткам биодизеля стоит отнести необходимость его подогрева в холодное время года и то, что он не хранится более трех месяцев.

Наиболее оптимальным признано его использование в смеси с обычной соляркой, выпускаются несколько разновидностей такого топлива, обозначаемых буквой В, а цифры рядом говорят о содержании биодизеля в составе топлива. Например, В5 означает содержание в нем пяти процентов биодизеля и девяноста пяти процентов солярки.

Газ как вид автомобильного топлива

Существует и биотопливо в виде газа. Источником его является биогаз, получаемый как результат анаэробного (без доступа воздуха, метанового) брожения навоза. Однако рассматривать его как достаточно массовый вид горючего для двигателей автомобиля было бы слишком оптимистично.

Хотя, как и обычный природный газ или пропан-бутан, биогаз может использоваться как топливо, но это скорее вариант для стационарных двигателей, установленных в местах, где много отходов животноводства и сельского хозяйства.

Непривычные, экзотические и забытые виды биотоплива

Здесь стоит коснуться древесины, которая может выступать как биотопливо. В первую очередь надо упомянуть скипидарно-спиртовую смесь, которая ещё в 1826 году использовалась в роли топлива. А ведь скипидар получают при пиролизе древесины. Есть отдельные упоминания, что при так называемом «быстром» высокотемпературном пиролизе сконденсирована жидкость, по своим характеристикам алогичная нефти.

Стоит вспомнить и прямое применение древесины как горючего для моторов. При сгорании древесины образуется окись углерода, которая и служит в качестве топлива. Во время Второй Мировой, Германией достаточно широко использовались машины с такими моторами, в том числе и легковые. В Советском Союзе так же были созданы газогенераторные автомобили, ЗИС 21, ЗИС 13, а также ГАЗ 42.

Работали они на обычных дровяных чурочках. Правда, при замене бензина на газ мощность двигателя падала, скорость движения и грузоподъемность тоже, а одной заправки газогенераторной установки хватало на девяносто километров пробега, но в условиях военного времени при дефиците других видов топлива и в удаленных местах такие автомобили успешно работали. И даже в Москве в военное время ходили автобусы, оснащенные газогенераторными установками.

Несмотря на всеобщее распространение бензина и солярки в качестве топлива для ДВС, постоянно идут поиски альтернативных источников получения горючего. И уже существует несколько самых разных видов биотоплива, способного обеспечить работу ДВС в любых условиях.

Мне нравитсяНе нравится

Биотопливо, виды, распространение, производство и применение

Биотопливо, виды, распространение, производство и применение.

Биотопливо – это топливо, получаемое из биомассы (животного или растительного сырья, а также из биологических отходов) в результате проведения термохимической или биологической реакции.

Биотопливо как альтернативный источник энергии

Классификация биотоплива

Виды биотоплива: топливные брикеты, топливные гранулы, горючий торф, древесная щепа, биоуголь, дрова, биоэтанол, биометанол, биодизель, диметиловый эфир, биогаз, биоводород

Влияние использования топлива биологического происхождения на экологию

Другие виды топлива: биодизель, биотопливо, газойль, горючие сланцы, лигроин, мазут, нефть, попутный нефтяной газ, природный газ, свалочный газ, сланцевая нефть, сланцевый газ, синтез-газ

Биотопливо как альтернативный источник энергии:

Перед человечеством всегда остро стоял вопрос поиска дешевых источников энергии, получение которых не требовало чрезмерных затрат. Проблема использования энергоносителей, особенно обострилась в XX веке, когда стало ясно, что бездумное сжигание углеводородов приведет к дальнейшему снижению их земных запасов. Ученые пришли к выводу, что запасы нефти и газа со временем иссякнут, а затраты на разработку новых месторождений существенно возрастут, поскольку придется привлекать больше техники и производственных мощностей. В этот период значительно ухудшилась экология, болезненно реагирующая на исчезающий лесной покров и продолжающееся загрязнение атмосферы, недр и воды.

Возросла актуальность поиска альтернативных источников тепловой энергии, которые могли бы заменить природный газ и нефть. И таким эффективным направлением, наряду с солнечной энергетикой, ветроэнергетикой стало использование энергоносителей биологического происхождения (биотопливо).

Под топливом биологического происхождения (биотопливом) следует понимать продукт, синтезируемый из животного, либо растительного сырья, а также из биологических отходов, который при определенном воздействии, выделяет тепловую энергию.

Среди других формулировок определения биотоплива встречается также и следующее: «Биотопливо – это топливо, получаемое из биомассы в результате проведения термохимической или биологической реакции».

54-60 % биотоплива составляют его традиционные формы: дрова, растительные остатки и сушёный навоз для отопления домов и приготовления пищи. Их используют 38 % населения Земли.

Классификация биотоплива:

Топливо биологического происхождения классифицируется в зависимости от агрегатного состояния и по принадлежности сырья к одному из трех поколений.

К сырью 1-го поколения относятся классические сельскохозяйственные культуры, например: сахарная свёкла.

Отличительной особенностью культур, относящихся к сырью 1-го поколения, является максимальное наличие в их составе крахмалов, сахаров и жиров. Крахмалы и сахара после многоступенчатой переработки превращаются в биоэтанол, жиры в биодизель. Транспортное биотопливо в основном получают из сырья 1-го поколения.

К сырью 2-го поколения относятся древесина, трава и непищевые остатки культивируемых растений, содержащие целлюлозу или лигнин.

Типичным представителем сырья 2-го поколения являются простейшие водоросли, растения рыжик и ятрофа с предельным содержанием масла. Выращивание культур второго поколения требует меньших затрат, нежели первого поколения. Такое растительное сырьё можно с большим эффектом сжигать, получать биогаз, разлагать в термической реакции пиролиза. Недостатком сырья второго поколения является необходимость иметь большие площади культивируемых культур.

К сырью 3-его поколения относятся быстрорастущие водоросли с максимальным содержанием масла. Данные культуры культивируются в искусственных водоемах.

Виды биотоплива:

С учетом агрегатного состояния – топливо биологического происхождения может быть в жидком, твердом или газообразном состоянии.

Наиболее распространенной формой биотоплива, безусловно, является твердая биомасса.

Твердая масса представлена в виде топливных брикетов и гранул, горючего торфа, биоугля, древесной щепы и дров.

Жидкое (моторное) топливо – продукт переработки растительного сырья, который обеспечивает работу двигателей внутреннего сгорания. Сюда относится: биоэтанол, биометанол, биодизель, биобутанол, диметиловый эфир.

В газообразном состоянии биотопливо представлено биогазом и биоводородом.

Топливные брикеты:

Для получения топливных брикетов из биологических отходов широко используется технология переработки птичьего помёта и навоза. Данная биомасса предварительно высушивается и прессуется в брикеты. В последующем подготовленные топливные брикеты используются для обогрева жилых помещений и заводских цехов.

Топливные гранулы:

Топливные гранулы получают из древесных отходов, скорлупы ореха, подсолнуховой лузги, опилок, коры и щепы. На начальном этапе переработки, биомасса, измельченная до муки, поступает в сушилку, затем под пресс. В условиях повышенного давления и высокотемпературной среды выделяется природный полимер лигнин, который проявляет клеящие свойства. На выходе получаются топливные цилиндрики, имеющие минимальный процент зольности (не более 3 %).

Горючий торф:

Технология получения горючего торфа особой сложностью не отличается. Добытый торф доставляется на перерабатывающий завод, где просеивается, просушивается, а затем прессуется в брикеты. Впоследствии торфяные брикеты используются при обогреве загородных домов и производственных помещений.

Древесная щепа:

В европейских странах налажено производство древесной щепы, которая является продуктом сжигания на местных ТЭЦ. Выработка щепы выполняется на лесозаготовках с помощью шредеров (специальных рубильных машин). Сырьем для производства щепы выступают остатки коры, сучьев, пней, мелких веток.

Биоуголь:

Биоуголь – конечный продукт нагревания древесины и растительных остатков без доступа кислорода. Химический процесс отжига древесины получил название пиролиза. На Западе активно практикуется технология торрефакции (отжига древесной массы) на выходе которой получаются биотопливные гранулы с максимальным объемным теплосодержанием.

Дрова:

Дрова сегодня считаются одним из самых популярных видов топлива биологического происхождения. Для получения больших объемов дров высаживаются энергетические лесные массивы, с которыми ассоциируются быстрорастущие леса, кустарники и травы (акация, тополь, кукуруза). Посадку биотехнологических культур, как правило, выполняют в шахматном порядке или квадратно-гнездовым способом. Нередко, практикуется высадка в междурядье деревьев других сельскохозяйственных быстрорастущих культур (комбинированный способ). От момента посадки до полного среза деревьев или растительных культур должно пройти не менее 4-6 лет. В развитых странах мира практикуется обслуживание целых плантаций быстрорастущего тополя и ивы. В Северной Индии выделены огромные площади для высадки эвкалипта и тополя. Главной целью данных мероприятий является получение больших объемов экологически чистого и энергоемкого топлива для обогрева жилищ и закрытых производственных площадок.

Биоэтанол:

Биоэтанол является классическим биотопливным заменителем бензина, который занимает лидирующие позиции в перечне моторных топлив биологического происхождения. Основная сфера применения биоэтанола – топливо для работы двигателей автомобилей, однако в последние годы продукт используется в качестве биотоплива для домашних каминов.

В смеси с бензином, биоэтанол имеет множество достоинств: повышает мощность двигателя, не перегревает его во время работы, не образует нагара и сажи, не выделяет дым.

При использовании в качестве топлива для каминов биоэтанол демонстрирует лучшие экологические качества, нежели обычные дрова: выделяет минимум углекислоты, не дает сажи и дыма. Как топливо для каминов биоэтанол используется даже в многоквартирных домах.

Для получения этанола берется сырьё, содержащее крахмал, сахар или целлюлозу, причем последний вариант считается наиболее экономически оправданным.

Крахмал или сахар содержится в кукурузе, картофеле, батате, ячмене, сахарной свекле, зерновых, сахарном тростнике. Производство этанола из сахарного тростника более выгодно, чем из кукурузы.

На данный момент известно два способа получения биоэтанола: спиртовое брожение (микробиологический способ) и гидратация этилена (синтетический способ).

При проведении реакции брожения получается 15%-раствор биоэтанола, который впоследствии проходит несколько этапов очистки и концентрирования посредством дистилляции.

В промышленных масштабах биоэтанол получают в процессе гидролиза из целлюлозосодержащего сырья (древесные опилки, солома). Полученную смесь впоследствии подвергают спиртовому брожению.

Биометанол:

Биометанол применение в качестве моторного топлива для двигателей внутреннего сгорания. Общая доля использования продукта в качестве топлива для легковых и грузовых автомобилей составляет 20 %. На базе биометанола сегодня создана уникальная угольная суспензия «метакол», которая является альтернативой применения топочного мазута, но в отличие от него обладает более высокой энергоемкостью и не требует использования специальных котлов. Среди ярких достоинств данного продукта, следует выделить: малый выброс углекислого газа в атмосферу и возможность утилизировать органические отходы. К недостаткам необходимо отнести: наличие бесцветного пламени, что может создавать аварийную ситуацию и травление внутренних полостей карбюраторов и алюминиевых систем.

Технология производства биометанола на данный момент четко не отлажена. Перспективным направлением является процесс получения продукта из фитопланктона, посредством биохимического преобразования исходного сырья. Процесс преобразования включает брожение биомассы, а затем прямое окисление метана.

Преимущества данной технологии очевидны: не требуется пресная вода и почва. Фитопланктон имеет хорошую энергетическую отдачу и обладает высокой продуктивностью.

Сфера применения биометанола не ограничивается автомобильной отраслью – продукт также широко используется в химической промышленности для получения метиламинов, формальдегидов, растворителей, его добавляют в антифризы и природный газ.

Биодизель:

Биодизель – продукт биологического происхождения на основе животных и растительных жиров (масел), а также их производных.

Биодизель обладает множеством достоинств:

а) отличные смазочные качества продукта позволяют существенно продлить срок эксплуатации двигателей внутреннего сгорания;

б) полностью распадается при попадании в почву, не причиняя вреда животным и растениям;

в) не содержит серы в отличие от дизельного топлива;

г) позволяет вводить в оборот ранее неиспользуемые низкокачественные земли сельскохозяйственного назначения;

д) остаточный компонент производства биодизеля – жмых можно в дальнейшем использовать в качестве корма для скота.

Для производства биодизеля в разных странах мира используется рапс и его разновидности, соя, касторовое, кокосовое и пальмовое масло, растение ятрофа из семейства молочайных.

В последние годы учеными ведутся работы по совершенствованию технологии получения биодизеля из водорослей. Эксперты подсчитали, что с одного акра земли можно получить 2400 литров пальмового масла, а с водной поверхности – 3570 баррелей бионефти (где один баррель приравнивается к 150 литрам).

Диметиловый эфир:

Диметиловый эфир – отождествляется с топливом биологического происхождения, который отвечает всем требованиям экологически чистого продукта, не требующего дополнительных этапов очисток. Автомобили с двигателями внутреннего сгорания, работающие на диметиловом эфире, производит отечественный флагман автомобилестроения «КАМАЗ», китайский производитель «SAIC Motor», европейские корпорации «Volvo» и «Nissan».

Биогаз:

Биогаз, чаще всего выступает заменителем природного газа и представляет собой смесь метана и углекислого газа. Из биогаза можно также получать электрическую энергию или использовать готовый продукт в качестве топлива. Технология производства биогаза предусматривает расщепление сложных органических соединений под влиянием бактерий. Данный процесс получил название метанового брожения. Конечным продуктом метанового брожения является биогаз и органическое удобрение.

Сырьем для промышленного производства биогаза служит широкий перечень органических отходов:

– сладкая/соленая молочная сыворотка;

– отходы от производства биодизеля;

– виноградная выжимка, жом овощной и фруктовый;

– отходы переработки картофеля;

– отходы получения крахмала и патоки;

– отходы производства чипсов;

– отходы рыбного и забойного цехов;

– пивная дробина;

– фекальные осадки;

– зерновая барда;

– птичий помёт и навоз.

Биогаз можно также получать из силосных культур и водорослей. Одним из способов получения биогаза является сбор свалочного газа. Правильная организация сбора свалочного газа позволяет улучшить экологическую ситуацию в крупных городах.

Ключевой задачей биогазовых станций является улучшение экологии окружающей среды за счет переработки разлагающихся отходов с последующим получением органических удобрений. Только после выполнения вышеперечисленных задач ставится цель получения доступной электрической и тепловой энергии.

Биогазовые установки возводятся на птицефабриках, мясокомбинатах, водочных производствах и имеют статус высокоэффективных очистных сооружений. Современная биогазовая станция вполне может заменить санитарно-ветеринарный завод, который вместо переработки падали в мясокостную муку будет производить биогаз. В нынешних реалиях не менее половины птицеферм Европы отапливаются биогазом. Из одной тонны навоза КРС можно получить до 65 кубометров биогаза. Некоторые крупные автопроизводители Европы уже наладили сборку автобусов, работающих на биогазе.

Биоводород:

Биоводород – газообразный продукт, полученный из биомассы биохимическим или термохимическим способом.

При биохимическом способе воздействия – процесс расщепления биомассы инициируют особые бактерии. При термохимическом способе биомассу нагревают до 800°С без доступа кислорода. В ходе реакции из биомассы выделяется H₂, CO и CH₄.

Водород также могут производить из канализационных стоков или морской воды отдельные виды зеленых водорослей (к примеру, Chlamydomonas reinhardtii).

В промышленных масштабах применение водорода ограничено, поскольку при взаимодействии с воздухом образуется гремучая смесь, которая крайне взрывоопасна.

Влияние использования топлива биологического происхождения на экологию:

Во многих странах мира возрастает спрос на топливо биологического происхождения. В погоне за выгодой большинство поставщиков деревянных гранул наращивают объемы торговли, тем самым способствуя вырубке лесов и других зеленых насаждений.

Интригой до сих пор остается вопрос углеродной нейтральности биоэнергетики – ученые спорят, существует ли риск добавления СО₂ в атмосферу или доля таких выбросов не повлияет на природный баланс.

В некоторых странах Азии из-за непродуманных действий правительства, в связи с изъятием сельскохозяйственных земель из оборота, и выделением их под энергетические культуры ощущается острая нехватка продовольствия.

Другие виды топлива:

– биодизель,

– биотопливо,

– газойль,

– горючие сланцы,

– лигроин,

– мазут,

– нефть,

– попутный нефтяной газ,

– природный газ,

– свалочный газ,

– сланцевая нефть,

– сланцевый газ,

– синтез-газ.

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

карта сайта

биотопливо для камина купить своими руками в домашних условиях альтернативная энергия для биокаминов цена как сделать примеры презентация
виды ооо производство переработка поколения технология установка минусы плюсы использование получение биотоплива заводы в россии москва из отходов для автомобилей из водорослей
альтернативное твердое жидкое биотопливо спб домашних без дымохода как источник энергии

Коэффициент востребованности 1 081

Виды биотоплива: жидкое, твердое, газообразное

Технологии по производству биологического топлива решают проблему с поиском возобновляемых источников энергии с минимальным использованием ценных ресурсов, а также позволяют экологично утилизировать отходы различных производств в промышленных масштабах.

Биотопливо: сырье и технологии

Биотопливо производят из любого органического сырья. Это могут быть отходы жизнедеятельности животных, оболочка и стебли растений, некондиционная древесина, а также отходы пищевой промышленности.

Биомасса дробится, подвергается биологической либо термохимической обработке (нагревание, воздействие различных видов микроорганизмов). После чего образовавшиеся вещества сортируются, очищаются, затем отправляются в коллектор.

Существует классификация биотоплива по типу исходного сырья:

Первое поколение топлива производится из растений с высоким содержанием сахаров, жиров, крахмала. Например, соя, рапс, кукуруза, а также сахарная свекла. Выращивание этих культур наносит вред климату.
Второе поколение биотопливного сырья: трава, древесина, отходы сельского хозяйства. Подобная биомасса требует более технологичных методов обработки, но решает также проблему утилизации промышленных отходов.
Сырьевой базой третьего поколения служат водоросли. Их специально выращивают, но для этого не требуется ни пресной воды, ни земельных площадей. Неприхотливые водоросли позволяют получать топливо без расхода ценных ресурсов.

Разные поколения биотоплива отличаются своими экологическими характеристиками. Наиболее предпочтительным вариантом для топливного производства является биомасса второго-третьего поколений.

Виды биотоплива

Как и другие вещества, биотопливо имеет три разновидности по своему агрегатному состоянию:

Твердый тип производится на основе отходов сельского хозяйства либо деревообработки.
Жидкий тип представлен биобутанолом, биоэтанолом, диметиловым эфиром, биодизелем.
Газообразный тип: биоводород, биометан, биогаз.

Все три разновидности имеют свои специфические особенности, которые рассмотрены ниже.

Твердое биологическое топливо

Самый традиционный пример твердого биотоплива — дрова. С их помощью обогревают жилища уже несколько тысяч лет. Но это далеко не самый экологичный вид топлива, поскольку древесному фонду для возобновления требуются десятки лет.

Альтернативой дровам становятся пеллеты, которые производятся из некондиционной древесины — коры, веток, опилок, обрезков, а также щепы. Сырье перемалывается, затем из него под воздействием высокого давления и высокой температуры формируются мелкие цилиндрики или брикеты. Из-за правильной формы их удобно хранить. Кроме того, это прекрасный способ утилизации отходов деревообрабатывающей промышленности.

Помимо древесной массы для изготовления твердого топлива используют солому, ореховую шелуху, внешние оболочки растений. Такое сырье прессуется и гранулируется.

Не менее часто пеллеты изготавливают из навоза. Современные технологии позволяют устранить неприятный запах из такого вида топлива. Это хороший способ использования отходов жизнедеятельности животных. Кроме того, это дешевое сырье очень быстро возобновляется.

Жидкое биологическое топливо

Жидкое топливо служит альтернативой бензину, либо дополнением к традиционному автомобильному топливу. Различают пять основных видов жидкого биотоплива:

Биометанол. В качестве сырья для его производства служат одноклеточные водоросли. Разведение таких водорослей не требует ни пресной воды, ни земельных площадей, а потому это одно из наиболее перспективных направлений развития биотехнологий.
Биодизель — основан на смешивании эфиров жирных кислот. Он абсолютно безопасен, хранится три месяца, разлагается за четыре недели. Применяется как альтернативное автомобильное горючее либо как добавка к традиционному топливу.

Биобутанол, является аналогом бутанола, но производится из растений: кукурузы, пшеницы, маниока и свеклы. Это вещество способно заменить традиционное автомобильное горючее.
Биоэтанол получают из сырья, содержащего сахара и крахмал, путем спиртового брожения. Применяется для топки каминов, поскольку обладает высокой теплоотдачей и не образует побочных продуктов горения. Может использоваться в качестве добавки к автомобильному топливу, поскольку защищает мотор и снижает количество выбросов.
Диметиловый эфир производится из отходов бумажного производства. Может применяться для изготовления автомобильного топлива для машин с LPG-двигателями.

Газообразное биологическое топливо

Основными типами газообразного биотоплива являются:

Биоводород — аналог водорода. Получают его из органического сырья двумя способами — термохимическим (нагрев до 800 градусов без доступа кислорода) и биохимическим (легкий подогрев и микроорганизмы). Преимущество этого вида топлива — его возобновляемость. Для сырьевой массы используются органические отходы; бактерии, участвующие в переработке сырья, можно использовать неоднократно.
Биогаз является аналогом природного газа. В его состав входит метан, углекислый газ, а также малое количество примесей (водород и сероводород). Если этот газ очистить от углекислоты, то получится биологический метан. Биогаз получается в результате метанового либо водородного брожения. Метановое брожение включает три этапа биологической обработки сырьевой массы: при помощи гидролизных бактерий, а также кислотообразующих и метанообразующих микроорганизмов. В качестве сырья служат отходы жизнедеятельности животных, водоросли, бытовые отходы. Сфера применения такая же, как у природного газа.

Плюсы и минусы биотоплива

Развитие биотехнологий решает проблему утилизации органических отходов, а также замены нефти и газа на альтернативные виды топлива. Но неразумное их использование может вызвать дополнительные проблемы с климатом, а также экосистемами. Рассмотрим несколько ключевых пунктов в развитии этой отрасли:

Биотопливо — это возобновляемый источник энергии с дешевым сырьем.
Технологии, основанные на переработке органических отходов, применимы везде, где есть люди и производственные комплексы.
Производство биологического топлива снижает уровень углекислого газа в атмосфере, а его применение вместо традиционного горючего уменьшает выработку углекислого газа.
Выращивание монокультур в больших масштабах (в качестве сырья для биотоплива) приводит к обеднению почвенного состава и снижению биоразнообразия, что оказывает влияние на климат.

Разумный подход к производству биологического топлива способен решить самые острые экологические проблемы окружающей среды.

Производство биотоплива в промышленных масштабах

Биотопливо относится к альтернативным источникам энергии. Впрочем, к подобным источникам относят любые, которые не являются производными от классических ископаемых углеводородов – природного газа и нефти. Фактически даже древесина, которую человечество использует столетиями для получения тепловой энергии, по этой классификации является альтернативным вариантом.

Альтернативные источники энергии отличаются экологичностью и возобновляемостью, а в некоторых случаях и бесконечностью, как, к примеру, солнечная энергия или энергия движения воздушных масс. Биотопливо относится к возобновляемым и экологически чистым источникам энергии. Оно представляет собой продукт биологического происхождения, твердый, жидкий или газообразный. Изготовление и применение биотоплива на базе собственного хозяйства позволяет получить автономию от покупных энергетических источников, а заодно и решить проблему утилизации разнообразных органических отходов, начиная от содержимого выгребной ямы и заканчивая сорняками, удаленными с грядок.

В использовании биологического топлива есть свои минусы и одним из них является высокая стоимость, которую требует производство биотоплива. При решении организовать получение энергии из биосырья, необходимо просчитать, сколько средств уйдет на строительство завода по производству топлива, сколько будет стоить оборудование, сколько можно будет иметь прибыли, и какова будет экономия потребителей при использовании биотоплива. Практика показывает, что завод, выпускающий биотопливо, довольно рентабелен, если налажен сбыт продукции потребителям.

Производство топливных гранул (пеллет)

Пеллеты, топливные гранулы, как и топливные брикеты, производятся из опилок, других древесных отходов, шелухи подсолнечника, соломы. Растительная масса помещается в биоустановки, то есть емкости, где происходит измельчение. Получается практически мука из отходов растительного производства. Эта масса поступает в сушилку, где выпаривается жидкость. Именно этот процесс подготавливает массу к качественной прессовке.

В прессе-грануляторе при сжатии растительной муки повышается температура массы. В растительных частицах содержится лигнин, по составу схожий со смолой. Он растапливается и склеивает высушенные частички растений, получаются гранулы того размера, который задан при настройке оборудования.

Для гранулирования используют специальные пресс-формы, так называемые кольцевые штампы. Они вращаются с помощью роторных вальцов, и при вращении растительная масса поступает в круглые отверстия пресс-формы, то есть в фильеры. Схема аппарата напоминает обычную мясорубку с ножом, который снаружи срезает цилиндрики гранул.

Это простое описание технологии, которое завершается охлаждением и упаковкой. Объем одной упаковки минимум 2 кг, но каждый завод, как правило, продает гранулы и врассыпную, это удобно покупателям – промышленным предприятиям.

Производство топливных брикетов

Технология изготовления топливных брикетов во многом напоминает производство пеллет. Различие в форме готового продукта. Отходы сельскохозяйственного и деревообрабатывающего производства также мелко рубятся и при высоком давлении прессуются.

Некоторые виды сырья для производства брикетов необходимо нагревать до очень высокой температуры – до 350 градусов. В древесном сырье очень много лигнина, поэтому прессование идет отлично. При использовании однолетних растений лигнина не хватает, поэтому производство топливных брикетов из соломы идет с добавлением связующих веществ.

При высокой температуре больше всего оплавляется поверхность брикетов, что делает их прочными. Это очень важно, так как транспортировка может существенно травмировать биотопливо.

Цилиндрические брикеты получают с помощью ударных механизмов, длина производимых брикетов может быть бесконечна, нарезка на куски производится по желанию. Различают цельные брикеты и брикеты с отверстием внутри. Плотность прессовки очень высока, близка к каменному углю. Объем произведенного брикета в 10 раз меньше, чем объем первоначального сырья, взятого для производства.

Производство биогаза

Биогаз, как биотопливо, очень ценный продукт, который существенно удешевляет обычное топливо и делает его экологически более безопасным и чистым. Процесс производства биогаза – это создание условий, в которых без доступа воздуха идет разложение биологических отходов при помощи биобактерий.

Производство биотоплива — биогаза требует специального устройства. Первый этап – измельчение сырья. Определенное количество соломы, шелухи, опилок и пр. поступает в реактор, то есть резервуар, в котором оно нагревается. К этому резервуару идет специальный загрузчик, иногда используется насосная установка. Все оборудование серьезно утеплено для сохранения температуры внутри. Измельчение и периодическое перемешивание осуществляется вмонтированными миксерами. Изготавливается установка из железобетона, иногда используется сталь со специальным устойчивым покрытием.

Внутри реактора создается питательная для бактерий среда, то есть туда помещаются растительные отходы производства. А вырабатывают бактерии биогаз. Итак, для производства биологического газа требуется растительное сырье, тепло (до +38 градусов), и перемешивание миксером. Образующийся газ поступает в газгольдер, там он очищается и затем транспортируется к котлу потребителя или на электрогенератор. Доступ воздуха в реактор перекрыт, поэтому никакой опасности взрыва не существует.

Описание технологии с использованием птичьего помета или навоза несколько отличается, оно включает дополнительную фазу фильтрации.

Производство биоэтанола

Промышленная технология получения биоэтанола предполагает переработку растительного сырья, которое очень похоже на производство обычного спирта. Первая стадия процесса – подготовка сырья, его измельчение. Главное условие для гарантии успешного получения биоэтанола – высокое содержание крахмалов в сырье. Именно поэтому для биоэтанола лучше всего подходят злаковые культуры. После измельчения сырье подвергается ферментации, то есть крахмалы расщепляются при взаимодействии с дрожжами. Получается спирт, в отходы идут сивушные масла и барда. Последняя используется в изготовлении кормов.

Качество производства биоэтанола и сходного с ним биобутанола постепенно повышается, так как ученые выводят все новые виды бактерий, которые улучшают и удешевляют процесс производства. Преимущество такого биотоплива – легкость хранения, не требуется специальное оборудование для транспортировки, так как биоэтанол не смешивается с водой.

Производство биодизеля

Мини-завод по производству биодизеля

Биодизель производится также из растительного сырья при помощи реакции переэтерификации. Растительное масло или жир под воздействием катализатора превращается в эфир метила. Производство биодизеля предполагает использование масел рапса, сои и некоторых других растений. Основная задача технологов в этом процессе – правильно подобрать катализатор. Тогда реакция идет быстрее и на выходе получается качественный биодизель. На данный момент уже освоена технология получения биодизеля не только из соломы, но и из древесного сырья, из опилок и щепы.

На крупных заводах применяется самая современная технология производства биодизеля, в корне отличающаяся от домашних способов. Вместо устаревших рекуперации и мойки топлива водой применяется струйная гидродинамическая кавитация, ультразвуковая, высокочастотная и полностью управляемая. Современные установки могут производить до 16 тысяч литров биотоплива в час! Гидродинамическая кавитация в прошлом служила только военным, и теперь нашла свое мирное применение в производстве биодизеля.

В отдельный вид биотоплива на сегодняшний день выделяется дизель из водорослей, то есть топливо третьего поколения. Для производства используют биоустановки — биореакторы, в которые в качестве питательной среды помещается двуокись углерода. Особый вид водорослей богат маслами, из которых и производится биотопливо.

Е.Щугорева

Эволюция биогазовых систем:

Биотопливо своими руками — из навоза и не только, для каминов, парников и автомобилей

Биотопливо – это вид топлива, которое было получено из сырья растительного и животного происхождения, из продуктов жизнедеятельности человека, а также органических промышленных отходов.

Способы изготовления своими руками

Существует множество вариантов производства биотоплива в домашних условиях. Эти варианты мы и рассмотрим.

Биотопливо из навоза

Биотопливо из навоза получается путем брожения органических отходов. Смесь помещается в специальный герметичный бункер на длительный срок. В результате испарения жидкости, выделяется газ, которым и можно воспользоваться при обогреве жилых помещений или для приготовления пищи и жидкое удобрение, которое является основой экологического земледелия.

Продукция, которая выращивается с использованием таких удобрений, является экологически чистой и ее продажная стоимость возрастает по сравнению с продуктами выращенными с использованием пестицидов и других химических удобрений.

Производство биогаза

Вторым продуктом, который мы получаем в результате брожения навоза, является газ.

Для получения газа из этого сырья используется:

навоз;
птичий помет;
стоки туалета;
пищевые отходы;
растительная масса;

Все сырье должно быть измельчено, иначе трубы, предназначенные для вывода отработанного сырья, могут засориться.

Получить газ можно и в домашних условиях. Для этого, необходимо приобрести газонепроницаемую емкость. Эта емкость должна быть герметичной, так как воздух не должен контактировать с полученным газом.

Затем необходимо поместить сырье (навоз) внутрь этой емкости, немного нагреть и подождать 5 дней. Затем, полученный газ собрать в емкость и применять по своему усмотрению. Устройство по изготовлению биогаза можно собрать самостоятельно, а можно приобрести у фирмы, специализирующейся по продаже этого оборудования.

Уголь для создания биогаза

Для создания биотоплива может пригодиться и древесный уголь, тот самый уголь, без которого нам не обойтись на природе при жарке овощей и шашлыка. Его можно приобрести в магазине, а можно и сделать самому.

Уголь в домашних условиях можно изготовить 2 способами:

Рассмотрим каждый способ по отдельности. И после этого вы сможете делать уголь самостоятельно.

Для изготовления древесного угля в бочке вам понадобится, собственно говоря, бочка объемом 200 литров. Внизу бочки делаем штуцер для нагнетания кислорода. Затем в бочке разводим костер, постепенно добавляя поленья.

Когда бочка будет наполовину наполнена дровами, начинаем нагнетать кислород. Для этого, можно воспользоваться пылесосом. После этого, количество дыма уменьшится, а огонь будет гореть лучше. Когда поленья немного прогорят, необходимо закрыть бочку крышкой, а имеющиеся щели замазать мокрой глиной или землей. Ожидаем до полного остывания бочки и древесный уголь готов.

Для изготовления угля в яме нам необходимо выкопать яму, диаметр которой будет равен 0,8 м со скошенными стенками, и разжечь в ней костер. Но прежде, чем разжигать костер, возьмите достаточное количество поленьев, сушняка, веток деревьев из которых вы будете получать уголь.

Дрова в костер укладывайте плотно и постепенно по слоям, один за другим. Дождитесь полного выжигания дров (на это уйдет порядка 3 часов), далее накрывайте поленья мхом или сухими листьями, присыпьте землей и все хорошенько утрамбуйте. Спустя 2 дня уголь будет готов.

Рапсовое биотопливо

Из семян рапса поступивших в маслобойню получают масло и шрот. Далее, это масло поступает в специальную установку, где в результате различных химических реакций из рапсового масла получают метиловый эфир – биодизель.

Перед использованием, его необходимо профильтровать. Этот вид дизеля отличается лучшей воспламеняемостью по сравнению с обычным дизельным топливом.

Разновидности и преимущества

На сегодняшний день, существует 3 вида биотоплива:

жидкое;
твердое;
газообразное;

Жидкое биотопливо

Является самым обсуждаемым видом. Ведь жизнь современного человека зависит от нефти, без нее человечество не сможет выжить, а нефть является ископаемым ресурсом и в какой-то момент ее запасы иссякнут.

Жидкое биотопливо способно заменить этот ископаемый ресурс.

К жидкому биотопливу относятся:

спирты (этанол, метанол, бутанол),
биодизель,
биомазут,
эфиры;

Твердое

В основном к нему относится древесина (отходы деревообработки и топливные гранулы, брикеты). Источником для их получения служат как правило, леса, где растут трава, кустарники и деревья.

Газообразное топливо

Относятся биогаз, водород.

Также, биотопливо можно классифицировать по поколениям. Существуют биотоплива 1, 2, 3 и 4 поколений:

К 1 поколению относится биотопливо, полученное в результате переработки сельхоз растений в биодизель и этанол.
2 поколение – биотопливо, полученное от отходов продуктов питания.
К 3 поколению биотоплива относится биотопливо, полученное при использовании внедренных технологий в результате разрушения биомасс.
4 поколение биотоплива производится на землях непригодных для занятия сельским хозяйством и без разрушения биомасс.

Еще одной классификацией биотоплива является деление биотоплива на первичное и вторичное. К первичному биотопливу относится биотопливо, которое не прошло обработку. К вторичному – обработанное. Вторичное биотопливо подвергается разнообразным изменениям перед использованием и может быть в твердой, жидкой и газообразной формах.

Преимущества

Преимущества биотоплива следующие:

Мобильность. Биотопливо обладает возможностью производиться в любом уголке света вне зависимости от климатических условий и рельефа, потому что этот вид топлива может производиться из различных органических соединений.
Возобновляемость. Так как биотопливо получается из разнообразных органических соединений растительного или животного происхождения, например, навоз, то его количество не иссякнет.
Экологичность. Это более чистый вид топлива и при сгорании выбрасывает меньше вредных веществ в воздух, чем ископаемое топливо.
Забота об окружающей среде. Производство биотоплива решает проблемы связанные с утилизацией мусора.

Использование

Биотопливо для каминов

Установка традиционных каминов требует наличия дымоходов. Зачастую, этого нельзя сделать в обычных квартирах. И тут на помощь приходят биокамины со специальным биотопливом для них. Биотопливо для каминов состоит смеси этанола с примесями. Перед розжигом, его заливают в специальный металлический блок и зажигают специальной длинной спичкой.

При сгорании, оно выделяет углекислый газ в безопасном количестве и воду, что способствует увлажнению воздуха в помещении и не является опасным для человека. Однако, следует соблюдать определенную технику безопасности, чтобы использование биокаминов и биотоплива было безопасно.

А именно:

Нельзя добавлять биотопливо в пламя, это приведет к пожару. Его следует добавлять только в остывшую горелку.
Разжигать камин стоит только специальной зажигалкой или длинной спичкой.
Для хранения биотоплива следует использовать упаковку производителя и не переливать в другую тару.
Если жидкость для биокаминов пролилась, то необходимо тщательно вытереть пол и проветрить помещение и лишь после этого приступить к розжигу камина.

Во время горения биотоплива для каминов, вы можете наслаждаться видом красивых и ровных язычков пламени, которое внешне не отличается от пламени горящих дров.

Биотопливо для каминов может выпускаться в виде геля. В составе этого геля присутствует морская соль, которая придает звук горению — потрескивание, характерное горению поленьев.

Главные особенности биотоплива:

При сгорании, биотопливо выделяет очень малое количество сажи.
Пламя в биокамине имеет оранжевого оттенка, поэтому в биотопливо добавляют специальные присадки, которые придают оранжевую естественность пламени.
Биотопливо можно и лучше применять в керосиновой лампе, так как он не выделяет копоти и запаха, характерного сгоранию керосина.

Биотопливо для каминов бывает 3 основных видов:

Биодизель (получено из различных масел либо отходов переработки пищевой промышленности).
Биоэтанол ( как правило, применяется для биокаминов в виде бесцветной жидкости без запаха).
Биогаз (газ полученный из прошедших специальную обработку отходов мусора).

При выборе биотоплива для каминов, следует помнить, что биотопливо должно иметь сертификаты качества научно-исследовательских учреждений.

Биотопливо для парников

Конский навоз способен быстро разгорается до 60 градусов, затем остыть до 33–38 градусов и поддерживать столь высокую температуру в течение 2,5–3 месяцев.

Отопление теплицы газом в условиях мирового кризиса является делом дорогостоящим. Именно поэтому, люди все чаще обращаются к возобновляемым источникам энергии.

Одним из самых лучших видов биотоплива для теплицы является конский навоз.

У навоза крупного рогатого скота температура нагрева меньше, в связи с большей плотностью и влажностью. Поэтому, для ускорения разогрева, в него добавляют опилки, сухой лист и прочие материалы, увеличивающие рыхлость навоза.

Растительными видами биотоплива для теплиц считаются:

Солома. Для получения биотоплива, солому смешивают с минерально-азотным комплексом удобрений. Однако, она обладает способностью лишь краткосрочного обогрева.
Опилки. Этот вид биотоплива мало распространен в качестве биотоплива для теплиц, так как при контактировании с водой они выделяют формальдегиды, которые отравляют водные источники.
Кора.
Листья деревьев. Как правило, листья деревьев смешивают с навозом, соломой, травой. Чтобы биотопливо из листьев разогрелось, в него необходимо добавить азотный комплекс удобрений.
Трава.
Льняная костра.
Отходы хлопчатобумажной промышленности.

Для получения качественного биотоплива для парника, необходимо смешивать конский навоз с соломой или с коровьим навозом в пропорции 50/50, конский навоз с пищевыми отходами или корой или опилками в соотношении 70/30 или же коровий навоз с опилками или древесным листом в таком же соотношении 70/30.

Внимание! Мощность обогрева биотоплива мала, поэтому этот вид топлива не подходит для обогрева больших парников, где свободно может ходить человек, его лучше использовать в качестве подогрева заглубленных парников.

Биотопливо для автомобилей

Альтернативным видом топлива для автомобилей является биотопливо.

Существуют следующие виды биотоплива для автомобилей:

биоэтанол;
биометанол;
биобутанол;
биодизель;

В некоторых странах уже началось использование биотоплива, смешенного с бензином.

Самым популярным видом биотоплива, которое используется у автомобилей, является этанол. Этот вид газа получается путем переработки продуктов, содержащих много сахара или крахмала, таких как сахарный тростник, кукуруза, картофель, сахарная свекла или ячмень, и смешивается с бензином в соотношении 10%э танола к 90% бензина.

Следующим по популярности, является биодизель. Он получается путем переработки растений в составе которых есть много масла (соя, рапс или подсолнух). Получение этого вида топлива более затратно.

Для этого необходимо вырастить растения, потом собрать и переработать в качественный продукт и в короткие сроки реализовать, так как биодизель годен в течение 3 месяцев, а затем он начнет разлагаться. Все это требует больших материальных затрат. В повседневной жизни, биодизель применяется в разведенном виде с бензином.

Использование биотоплива в топливной системе автомобиля, способствует поддержанию системы автомобиля в чистоте, так как при сгорании этанол растворяет гарь, а это, в свою очередь, увеличивает расход топлива автомобиля примерно на 6%.

Почему лучше использовать биотопливо?

Биотопливо является альтернативным, возобновляемым источником энергии на земле.

Основные его достоинства следующие:

Ценовая доступность позволяет использовать этот вид топлива во всех сферах жизнедеятельности человека.
Возобновляемость. Одним из важных преимуществ над бензином является способность биотоплива возобновляться.
Биотопливо способствует замедлению глобальных изменений. Его использование уменьшает парниковый эффект (до 65%)
У стран-производителей биотоплива, уменьшается зависимость от импорта данного товара.
Превосходная заправка для автомобиля.

Биотопливо своими руками — оцениваем возможности производства!

Интересуетесь информацией, как сделать биотопливо своими руками и на сколько это возможно? Тогда читайте ниже о том, что такое биотопливо, из какого сырья его можно получить, и какие для этого используются технологии.

Вопросы обеспечения своего личного домашнего хозяйства необходимыми для его функционирования энергетическими ресурсами – это проблема, которая в той или иной степени остроты встаёт перед любым собственником. Нередко сложности заключаются даже в невозможности подвести соответствующие коммуникации, например, в отсутствии газораспределительных сетей в районе проживания. Но все ж, если рассматривать все в комплексе, то основные проблемы – это высокие тарифы на энергоносители, которые нередко ставят под вопрос рентабельность приусадебного хозяйства. К сожалению, даже падение цен на основные источники энергии на мировом рынке никоим образом не отражаются на конечном потребителе – тарифы остаются на прежнем уровне и даже имеют тенденцию к росту.

Биотопливо своими руками

Естественно, в такой ситуации все больше хозяев начинает задумываться о возможностях использования альтернативных источников энергии. В частности, много разговором сейчас идёт про биотопливо – высококалорийные энергоносители (жидкие, твердые или газообразные), которые получают путем переработки сырья, нередко в буквальном смысле слова «валяющегося под ногами». В частности, многих интересует вопрос, насколько реально изготовить такое биотопливо своими руками, в условиях небольшого частного хозяйства.

Мнений по этому поводу немало, вплоть до таких, что наладить подобное мини-производство – буквально «пара пустяков». Можно ли верить столь оптимистическим заверениям? Скорее всего, нет – любое биотопливо потребует и специального, часто – весьма дорогостоящего оборудования, и необходимых знаний, и навыков, и постоянного источника сырья. Давайте разбираться подробнее…

Что такое биотопливо и из чего оно получается?

Практически все добываемые на планете энергоносители являются продуктом многолетней естественной переработки органики. Сложные биохимические процессы, происходившие в наслоениях отживших растений и в останках животных, под влиянием внешних факторов (температуры, давления) с течением времени приводили к образованию залежей угля, нефтеносных пластов, к скоплению горючих газов в толще грунтов. Именно эти природные ископаемые и являются по сей день основными энергоносителями, используемыми человеком.

Добыча энергоносителей часто проводится в самых экстремальных условиях

Проблема в том, что все эти ресурсы — небезграничные, и их количество год от года уменьшается. Восстановления их практически не происходит (на это требуются многие миллионы лет). Все они, в подавляющем большинстве, залегают на больших глубинах, часто в труднодоступных местах (в арктических областях или на морских шельфах), их добыча требует применения сложных технологий, а плюс к этому немалую сложность представляют еще и вопросы транспортировки.

Одним словом, подобные проблемы, очевидно, будут лишь нарастать со временем, и человечеству ничего не остается, как рассматривать возможности альтернативных источников энергии. В качестве одного из наиболее перспективных направлений в настоящее время рассматривают биоэнергетику.

В самом деле, законы биохимии не меняются, органика – возобновляемый вид сырья, так почему бы искусственно, в короткие сроки, не провести те самые процессы получения энергоносителей? Мало того, в качестве сырья можно использовать ведь не только специально выращиваемые культуры, но и разнообразные биологические и технологические отходы, попутно решая вопрос их утилизации.

Сырье для производства биотоплива часто буквально валяется под ногами

В таблице ниже схематично представлены основные направления в производстве и попутном использовании биологического топлива. Надо сказать, что подобные подходы могут применяться как в больших масштабах, так и в достаточно изолированных, автономных системах, например, средних или малых сельскохозяйственных комплексах.

Исходное сырье для переработки	Технологические линии	Получаемый продукт	Продукт вторичного использования или переработки
Сельскохозяйственные животноводческие отходы, остаточые продукты кормового производства	Установки по получению биогаза	Биогаз (биометан)	Обеспечение животноводческих комплексов «дармовой» электроэнергией
			Обеспечение автономного обогрева
		Экологически чистые органические удобрения
Технические культуры с высоким содержданием масла (подсолнечник, рапс, соя, кукуруза и т.п.)	Перерабатываюшие линии	Биоэтанол (спирт)
		Растительное техническое масло	Биодизель
Отходы сельскохозяйственного производства (растениеводство и пищевое производство)	Перегонные и пиролизные установки	Газообразное топливо (пиролизные газы)	Электроэнергия
			Тепловая энергия
		Жидкое топливо (спирты)
Отходы деревоперерабатываюшей промышленности	Пиролизные установки	Газообразное топливо (пиролизные газы)	Электроэнергия
			Тепловая энергия
	Грануляционные установки	Топливные брикеты (пеллеты)

Некоторые страны с развитой агротехнической инфраструктурой возводят производство биотопливо в ранг глобальных национальных программ. Яркий пример – Бразилия, где внедрение технологий производства альтернативных видов топлива идет «семимильными шагами», и вполне вероятно, что это страна вскорости сможет претендовать на звание одного из крупнейших поставщиков подобных энергоносителей.

В Бразилии и многих других странах колонки с биотопливом уже никого не удивляют

Однако, вернемся в «родные края». В наших условиях тоже вполне возможно производить практически любые виды биологического топлива, используя при этом или специально выращиваемое для этих целей сырье, или же применяя технологии переработки отходов сельскохозяйственного, пищевого производства, лесозаготовок или деревообрабатывающей промышленности. В частности, можно рассмотреть процесс создания жидкого биотоплива (биодизель) и твердого (топливные пеллеты).

Цены на топливные блоки и биотопливо для биокаминов

~~Топливные блоки и биотопливо для биокаминов~~

Производство биодизеля

Достоинства биодизеля и основы его производства

Можно ли дизельное топливо — солярку, продукт, полученные путем ректификации, то есть прямой перегонки нефти, получить из растительного сырья? Оказывается, вполне, так как по молекулярной структуре растительные и животные масла весьма схожи с классическим дизтопливом.

Это, по сути, те же «длинные» углеводородные молекулы, но только не в свободном линейном состоянии, а связанные в «триады» поперечным каркасом из жирных кислот – глицерина. Значит, чтобы из масла выделить именно энергетическую сгораемую составляющую, нужно очистить его от глицерина. В этом то и состоит технологический процесс получения биодизеля.

Биодизель из разных сортов масла

В итоге должна получиться желтая (с возможным оттеночным разнообразием) жидкость, не имеющая того специфического запаха, который свойственен привычной солярке. Тем не менее, это готовое топливо, которое можно применять как в чистом виде, так и в качестве присадки к «классическому» дизтопливу. Интересно, что обычные дизельные двигатели не нуждаются ни в какой доработке при переходе даже на чистый биодизель.

(Чаще все же, из-за высокой температуры порога замерзания, биодизель применяют в смеси с обычной соляркой, и получаемое топливо обычно обозначается буквенным символом «В» с числом, которое показывает процентное соотношение биологической составляющей топлива от общего объема. Например, наиболее распространенное топливо «В20» — 20% биодизеля и 80 % солярки).

Вместе с тем, такое биологическое топливо, не отставая по своей калорийности, даже во многом отличается от продукта нефтепереработки в лучшую сторону:

Такое топливо обладает выраженные смазывающим эффектом, что существенно продлевает жизнь деталям дизельного двигателя.
В таком топливе практически не содержится серы, которая и окисляет моторное масло, быстро выводя его из состояния пригодности, и «съедает» резиновые уплотнители, и просто чрезвычайно вредна для окружающей среды, куда попадает в результате выхлопа.
Точка воспламенения биодизеля – значительно выше, чем у обычной солярки (около 150 °С). А это означает, что биологическое топливо намного безопаснее и в хранении, и в транспортировке, и в использовании. Токсичность такого топлива — намного ниже, чем полученного от нефтеперегонки.
Одним из базовых показателей дизельного топлива является «цетановое число», показывающее способность горячего к воспламенению при компрессии. Чем оно выше, тем качественнее топливо, тем плавнее работает двигатель и меньше изнашиваются его детали. Если для обычного дизтоплива этот показатель начинается от 40 – 42, то для биодизеля цетановое число ниже 51 и не встречается (кстати, по европейским стандартам качества цетановое число в любом дизтопливе, применяемом на территории Евросоюза, должно быть доведено не ниже, чем до 51).

К недостаткам биодизеля можно отнести более высокую температуру начала кристаллизации (обычно такое топливо требует предварительного разогрева) и сравнительно небольшой срок возможного хранения готового продукта (обычно – до 3 месяцев).

В качестве сырья для производства в промышленных масштабах технического растительного масла, а затем – биодизеля, используются высокоурожайные маслосодержащие культуры – например, подсолнечник, соя, кукуруза.

Продукты для производства технических растительных масел — сырья для выработки биодизеля

Особое внимание у аграриев в последнее время стал завоевать рапс, из-за своей чрезвычайно высокой урожайности, неприхотливости, а кроме того, он из всех перечисленных культур в гораздо меньшей степени истощает почву.

Одна из наиболее перспективных технических культур — рапс

Однако, тенденции развития производства биодизеля таковы, что считается нецелесообразным занимать под него ценные посевные площади, которые могут быть больше востребованы в продовольственных целях. Наиболее перспективным направлением становятся фермы по выращиванию зеленых водорослей особых пород, которые чрезвычайно быстро растут и дают отменный по энергетическому содержанию билогический материал.

От зеленых водорослей — к полноценному топливу

При создании определенных условий для роста и жизнедеятельности водорослей в искусственных водоемах (биореакторах), они активно накапливают растительные жиры и сахара, которые затем в процессе переработки становятся исходным продуктом для получения горючего углеводорода. По большому счету, высоким по цене является только само по себе оборудование, а водорослям для активного роста нужны лишь вода, солнечный свет и углекислый газ.

Так будут выглядеть заводы по производству биодизеля из зеленых водорослей

Применяют для производства биодизеля и другие масла – пальмовое, кокосовое, а также животные жиры, как правило – в виде отходов перерабатывающей или пищевой промышленности.

В чем же заключается процесс «отрыва» углеводородной цепочки от ненужной глицериновой основы? Нужно просто заменить это плотное связующее другим, более химически активным и летучим. В качестве такого реагента оптимально подходит метиловый спирт (метанол). Он сам по себе является высокогорючим веществом и даже в ряде случаев может применяться в качестве совершенно отдельного вида топлива, поэтому никак не понизит свойств биодизеля.

Химический процесс вытеснения глицериновой составляющей (в научной литературе эта процедура называется перэтерификацией) должен пойти и сам по себе, но он не является необратимым – вещество может переходить как в необходимое состояние, так и вновь в исходное. Для того чтобы избежать подобной нестабильности и чтобы ускорить процесс применяется катализатор. В его качестве чаще всего используют щелочи (NaOH или КОН). Для максимальной равномерности обменного процесса обрабатываемую смесь подвергают постоянному перемешиванию и подогреву до температуры порядка 50 градусов.

Обычно, в зависимости от объемов и качества исходных продуктов, процесс может идти от 1 до 10 часов. В итоге смесь должна дать выраженное расслоение. В верхней части реактора (сосуда, где происходил процесс) остаётся легкая фракция – собственно, сам биодизель. В нижней – выраженная плотная масса – глицериновая составляющая.

Расслоение состава после перэтерификации

Теперь осталось отделить биодизель, подвернуть его очистке от излишков метанола и от остатков катализатора. Оставшуюся глицериновую фракцию также подвергают процессу очистки, так как сам по себе глицерин является весьма ценным продуктом с широкой сферой применения.

Мнение эксперта:

Масальский А.В.

Редактор категории «строительство» на портале Stroyday.ru. Специалист по инженерным системам и водоотведению.

Задать вопрос эксперту

Оптимальной дозировкой компонентов считается такая: для переработки тонны растительного масла потребуется 111 кг метилового спирта и порядка 12 кг катализатора – гидроксида натрия или калия. При соблюдении технологии процесса на выходе должно получиться примерно 970 кг (или 1110 литров) готового очищенного биодизеля и 153 килограмма глицерина.

Можно, конечно, расписать сложную химическую формулу, но она вряд ли что скажет полезного читателю. Лучше привести наглядную блок-схему производственного процесса, чтобы стало понятно, насколько непросто качественно провести все операции.

Блок-схема стандартного производственного процесса по выпуску биодизеля

Растительное масло или отжимается на месте, или поступает в готовом виде, или же применяются жировые отходы пищевого производства. После процесса очистки – поступает в переэтерификационные реакторы. Туда же, по своему каналу, поступает подготовленная смесь катализатора и реагента – метанола. Далее, следуют технологические циклы разделения фракций и их многоступенчатой очистки. В итоге биодизель и очищенный глицерин поступают как конечный продукт на склад, а извлеченные излишки метанола возвращаются для повторного использования.

А можно ли производить самостоятельно?

Казалось бы, все просто и понятно, но это в продуманной технологической линии. А вот можно ли изготовить биодизель самостоятельно?

1. Во-первых, нужно сразу четко осознать, что этот организация такого мини-производства будет лишь в том случае оправдана, если существует надежный и практически неиссякаемый источник сырья – растительных или животных жиров нужной степени очистки. Например, если есть возможность на пищевых предприятиях или в учреждениях общественного питания за очень невысокую сумму скупать остатки использованного масла. Производить масло самостоятельно выращивая для этого соответствующие культуры или приобретая семена для отжима – в масштабах личного хозяйства такая перспектива даже не должна рассматриваться, так как дело буде заведомо убыточным.

2. Следующий важный аспект – немалые сложности работы с химическими компонентами.

Щелочные составы — очень гигроскопичны, моментально впитывают влагу, то есть их хранение становится немалой проблемой. Это еще и с учетом того, что гидроксиды натрия и калия, — чрезвычайно «агрессивные» вещества, и легко вступают в реакцию с большинством металлов. Стало быть, хранить их можно будет только в нержавеющей или стеклянной посуде, или полипропиленовой таре.
Немало проблем создаст и метанол. Прежде всего нужно постоянно помнить о его высочайшей токсичности – отравление таким спиртом нередко заканчивается летальным исходом. (Особое внимание, если в доме есть люди с пристрастием к спиртному – метанол по виду и запаху мало отличается от этилового, «винного» спирта). Все работы с метанолом должны проводиться с обязательной защитой органов дыхания, глаз, кожи, слизистых.

Конечно, реакцию можно провести и с более безопасным этиловым спиртом, но в итоге горючее получается более плотное и вязкое, его качество для заправки двигателей – существенно ниже.

Кустарным способом, «на глаз», очень непросто соблюсти правильную дозировку исходных компонентов и определить их качество.

— Обычно исходят из того, что указанного выше соотношения метанола и масла для нормального протекания реакции может оказаться недостаточным – во многом это зависит от биохимического состава приобретенного сырья. Поэтому метанол всегда добавляется в избыточном количестве, примерно 1 : 4 в объемном соотношении к маслу. Точнее вычислить без лабораторных исследований, увы, невозможно.

— Ранее не зря упоминалось, что сырье должно быть определенной степени «чистоты» — если применять наобум любые полученные жировые или масляные отходы, можно не только не получить нужного биодизеля на выходе, но и серьезно «запороть» оборудование. Например, если в масле содержится слишком много воды, то она попросту разрушит катализатор, процесс выйдет из-под контроля, и в реакторе вместо ожидаемого биодизеля начнет образовываться мыло (так называемая сапонификация). Мало того, если при этом применялся NаОН, то, скорее всего, можно будет «поймать глоп» — мыло быстро густеет и заполняет собой весь объем реактора, полностью поглощая собой непрореагировавшее масло.

На предприятиях для удаления излишков воды применяют специальные осушающие агенты, которые затем, после обработки, выводятся с помощью фильтрации. Удалить воду в домашних условиях можно, конечно, обычным предварительным нагревом масла до 110 ÷ 120 градусов – вода должна при этом выпариться и улетучиться. Однако, нагревание масла нередко приводит и к другой «неприятности» – к повышению концентрации свободных жирных кислот. Об этом – следующий пункт.

— Второе уязвимое место исходного сырья – это концентрация свободных жирных кислот (FFА) – есть определенные технологические ограничения на их содержание. Такой недостаток – повышенная концентрация FFA, обычно свойственен отходам пищевого производства, то есть маслам, подвергнутым уже тепловой обработке, так как сами по себе эти кислоты – продукт термического разложения масел. При реакции с катализатором FFA переходят в воду и мыло, об опасности которых уже упоминалось выше. На технологических линиях этот вопрос решается проведением анализов поступающего сырья и выработки соответствующей рецептуры по оптимальному процентному содержанию катализатора.

Итак, масло для переработки должно содержать минимальное количество воды и FFA. Но в домашних условиях провести необходимое лабораторное исследование – вряд ли представляется возможным. То есть, производитель весьма сильно рискует и качеством продукции, и сохранностью собственного оборудования.

3. Третий «блок проблем» – необходимое для процесса оборудование. Хотя в сети встречаются описания и фотографии самостоятельно изготовленных «линий» по производству биодизеля, назвать их удачными, удобными и т.п. – не получается.

К сожалению, кустарные аппараты еще очень далеки от совершенства

Можно отдать дань уважения авторам за оригинальность, за использование самых неожиданных деталей и узлов, например, старых стиральных машин или холодильников, за интересные решения проблем разделения и очистки конечного продукта, но все же претендовать на какую-то «прорывную» модель установки, рекомендованную к самостоятельному изготовлению, нельзя.

Видео — Пример самодельной установки для получения биодизеля

Одним из самых сложных и трудоемких процессов является отделение глицеринсодержащей фракции от биодизеля, а затем – проведение очистки горючего от остатков мыла, щелочной составляющей, излишков метанола. Кстати, метанол – очень недешевое сырье, и просто выпаривать его в атмосферу — крайне нерентабельно. Значит, при его повышенной летучести, необходимы специальные очистные герметичные камеры, позволяющие без потерь провести процесс перегонки.

Мыльную составляющую отделяют путем отстаивания, водной промывки с последующей фильтрацией и выпариванием излишков. Для удаления щелочей используют подкисленные составы (например, уксусной кислоты).

Некоторые домашние мастера предпочитают установку специальной аэрационной колонны, в которой биодизель проходит отстаивание и с помощью искусственно созданных компрессором воздушных пузырьков очищается от химических примесей. Подобный пример приведен в продолжении видеосюжета:

Видео — Как сделать биодизель

Одним словом, говорить о высокой (или хотя бы какой-нибудь) рентабельности подобного кустарного производства – вряд ли приходится. Производительность подобных установок – невысока, невозможно организовать непрерывный цикл, самодельная аппаратура требует практически постоянного контроля со стороны человека. Да и качество получаемого биодизеля проконтролировать сложно. То есть, для нужд личного хозяйства, для заправки собственной машины (на свой страх и риск) это применить можно, но не станет ли подобное топливо дороже обычной солярки?

А если рассматривать организацию производства биотоплива, как собственное дело, то в этом случае не обойтись без приобретения специальных технологических установок.

Вниманию заинтересованных людей представлено немало моделей мини-линий по производству биодизеля

Если задаться целью, то будет не так сложно подобрать необходимый производственный мини-комплекс, оптимально подходящий к имеющейся в распоряжении площади. На интернет-площадках представлено немало подобных технологических установок, различающихся по потребляемой мощности, производительности, степени автоматизации, количеству необходимых для обслуживания операторов, и, конечно, по стоимости оборудования. Производство линий по выработке биодизеля освоили и отечественные, и европейские компании.

Видео: автоматизированная модульная линия по выпуску биодизеля

Твердое биотопливо — пеллеты

В последнее время очень много ходит различных слухов или даже своеобразных «легенд» о том, что одним из наиболее перспективных и высокорентабельных видов малого бизнеса может стать производство топливных пеллет – особого вида биологического топлива. Давайте внимательнее глянем на достоинства твердого гранулированного топлива и на процесс его получения.

Для чего и как производят топливные пеллеты

Лесозаготовки, деревообрабатывающие предприятия, сельскохозяйственные комплексы, некоторые другие производственные линии обязательно выдают, помимо основной продукции, очень большое количество древесных или иных растительных отходов, которые, казалось бы, уже не имеют никакой практической ценности. Еще не так давно они попросту сжигались, выбрасывая дым в атмосферу, или даже бесхозяйственно разлагались огромными «терриконами». Но ведь в них заложен огромный энергетический потенциал! Если эти отходы привести в состояние, удобное для использования в виде топлива, то, наряду с решением проблемы утилизации, можно ещё и прибыль получить! Именно на этих принципах и базируется производство твердого биотоплива – пеллет.

Пеллеты чрезвычайно удобны в хранении, транспортировке, использовании

По сути – это спрессованные гранулы цилиндрической формы, имеющие диаметр от 4 ÷ 5 и до 9 ÷ 10 мм, и длину примерно 15 ÷ 50 мм. Такая форма выпуска очень удобна – гранулы легко фасуются в мешки, их несложно транспортировать, они отлично подходят для автоматической подачи топлива в твёрдотопливные котлы, например, с помощью шнекового загрузчика.

Котлы на пеллетах имеют возможность автоматической подачи топлива из бункера

Пеллеты прессуются и из отходов натуральной древесины, и из коры, веток, хвои, сухих листьев и других побочных продуктов лесозаготовок. Получают их из соломы, лузги, жмыха, а в некоторых случаях сырьем служит даже куриный помет. На производстве пеллет пускают торф – именно в такой форме у него достигается максимальная теплоотдача при сгорании.

Производить пеллеты можно из самых разных материалов

Безусловно, разное сырье дает и различные характеристики получаемых пеллет – по их энергоотдаче, зольности (количеству остающегося несгораемого компонента), влажности, плотности, цене. Чем выше качество, тем меньше хлопот с отопительными приборами, тем выше КПД системы отопления.

Некоторые пеллеты можно использовать не только в виде топлива, но и как удобрение или состав для мульчирования почвы. Тем не менее основное их предназначение, безусловно – топливо для котлов, и здесь у них немало выраженных преимуществ перед другими видами твердого топлива. Так, например, это абсолютно чистый вид топлива с точки зрения экологии. В процессе производства пеллет не используется никаких химических добавок или формовочных смесей.

Виды пеллет и описание

Мнение эксперта:

Масальский А.В.

Редактор категории «строительство» на портале Stroyday.ru. Специалист по инженерным системам и водоотведению.

Задать вопрос эксперту

По своей удельной калорийности (в объемном отношении) пеллеты оставляют позади все виды дров и угля. Хранение же такого топлива не требует больших площадей или создания каких-либо особых условий. В спрессованной древесине, в отличие от опилок, никогда не начинается процессов гниения или прения, так что риска самовоспламенения такого биотоплива нет.

Теперь – к вопросу производства пеллет. По сути, весь цикл просто и понятно изображен на схеме (показано сельскохозяйственное сырье, но в равной мере это относится и к любым древесным отходам):

«Краткий курс» по производству пеллет

В первую очередь отходы проходят стадию дробления (обычно до размеров щепы до 50 мм длиной и 2 ÷ 3 мм толщиной). Затем следует процедура сушки – необходимо, чтобы остаточная влажность не превышала 12%. Если есть необходимость, то щепу дробят в еще более мелкую фракцию, доводя ее состояние почти до уровня древесной муки. Оптимальным считается, если размер частиц, поступающих на линию прессования пеллет, будет в пределах 4 мм.

Прежде чем сырье попадет в грануляторы, его слегка пропаривают или кратковременно погружают в воду. И, наконец, на линии прессовки пеллет эта «древесная мука» продавливается через калибровочные отверстия специальной матрицы, имеющие конусную форму. Такая конфигурация каналов способствует максимальному сжатию измельченной древесины с, естественно, резким ее нагревом. При этом имеющееся в любой целлюлозосодержащей структуре вещество лигнин надежно «склеивает» все мельчайшие частицы, создавая очень плотную и прочную гранулу.

Формирование пеллет в цилиндрической матрице

На выходе из матрицы полученные «колбаски» срезаются специальным ножом, что дает цилиндрические гранулы нужной длины. Они поступают в бункер, а оттуда – в приемник готовых пеллет. По сути, осталось только охладить готовые гранулы и расфасовать по мешкам.

Схема работы аппарата с плоской матрицей

Матрицы могут быть цилиндрическими или плоскими. Первые — более производительные, используются в основном в мощных промышленных установках. На небольших грануляторах, которые чаще используются в индивидуальном хозяйстве, обычно устанавливаются плоские.

Видео: небольшое производство по переработке древесных отходов в пеллеты

А как быть «частному собственнику»?

Итак, все, казалось бы, просто. Но эта «простота» — для налаженного производства, а стоит ли затевать такой процесс самому?

1. Прежде всего, нужно очень внимательно «осмотреться» с точки зрения источника сырья для частного производства.

Если поблизости есть какой-либо деревообрабатывающий комбинат (крупная мастерская), и там по «смешным» ценам или даже бесплатно, в порядке самовывоза, можно на постоянной основе получать готовые опилки – то стоит попробовать. Скорее всего, все первоначальные затраты будут вскорости оправданы – появится возможность не только полностью обеспечить себя гранулированным биотопливом, но и реализовать излишки.

Если удалось найти такого поставщика — то дело пойдет!

Вполне понятно, что весьма выгодным будет наличие пеллетной линии, если хозяин сам занимается вопросами деревообработки, и опилки в хозяйстве, как говорится, «не переводятся».

Хуже, если доступны только крупные отходы древесины – в этом случае придётся продумывать вопрос ее дробления, а это уже лишние расходы и на оборудование, и на электроэнергию.
Если же расчет строится из волюнтаристских предположениях – «что найду, то и переработаю», то, скорее всего, ничего путного не получится. Оборудование для гранулирования стоит недешево, и вряд ли когда-нибудь себя при таком подходе оправдает.

При оценке возможностей получения сырья нужно оценивать и породу древесины. Вряд ли стоит связываться с тополем или ивой – мало того, что и сама древесина низкокалорийная, она еще и плохо спекается в гранулы из-за низкого содержания лигнина. Не слишком удачным выбором станет и липа. А вот опилки от хвойных пород по причине повышенного содержания смол подходят все без исключения.

2. Следующий важный вопрос – это проблема оборудования.

Собственно, особых проблем-то с этим и нет – в продаже представлено немало установок различной мощности и производительности, отечественной, европейской или китайской сборки. Назвать их дешевыми – наверное, нельзя. Какие из них лучше или хуже – тоже судить сложно, лучше на эту тему покопаться в форумах интернета.

Аппарат по производству пеллет заводской сборки

Там же, на форумах, можно отыскать предложения мастеров, которые занимаются изготовлением грануляторов на заказ. У них есть наработанные схемы, собственные чертежи, опыт сборки и наладки установок. Возможно, что и по цене такой аппарат окажется намного привлекательнее, нежели заводской.

Видео: модель гранулятора с неподвижной плоской матрицей на 4 кВт

А вот насчет самостоятельного изготовления – вопрос весьма спорный. Прежде всего, готовых чертежей таких изделий добыть практически невозможно – разве, что скопировать с собранного аппарата. Мастера, которые освоили производства подобных установок, вряд ли будут делиться всеми нюансами конструкции и сборки.

Вторая сложность – подвижные и стационарные детали в грануляционной камере испытывают огромные нагрузки, и без соответствующих знаний сопромата и прикладной механики правильно рассчитать их — практически невозможно. Делать «на глаз» — не получится.

Главные детали гранулятора — матрица и дробящие ролики

Основные детали – матрицу и дробящие ролики, можно приобрести в готовом виде. Но исполнить сам корпус, смонтировать его на станине, установить электропривод, продумать систему передач с нужным передаточным числом, точно подогнать все детали и узлы – здесь нужны незаурядные способности слесаря, механика, фрезеровщика, токаря…

Конечно, если есть полная уверенность в своих силах, то можно попробовать – в интернете встречаются примеры, в которых домашние мастера хвастают своими удачами. Мало того, некоторым даже удается уйти от обычных схем и изменить конструкцию, сделав ее проще, но без потери возможностей установки.

Возможно, предлагаемое ниже видео для кого-нибудь и станет отправной точкой в разработке и изготовлении собственного пеллетного гранулятора:

Видео: как устроен компактный аппарат для гранулирования пеллет

В завершение можно отметить следующее.

В масштабах одной публикации просто невозможно даже вкратце пройтись по всем современным методам изготовления биотоплива. Так, заслуживают отдельных статей вопросы выработки и использования биогаза из отходов животноводства, производства биоэтанола из растительного сырья. Если у читателя есть интересная информация по этим вопросам – мы будет рады опубликовать ее на нашем портале. Во всяком случае, эти темы тоже не останутся без рассмотрения.

Следите за обновлениями!

биотоплива, от этанола до биодизеля, факты и информация

Читать подпись

Шведский город Кристианстад использует биогаз для выработки электроэнергии и тепла, а также для заправки автомобилей и муниципальных мусоровозов и автобусов. Его два нефтеперерабатывающих завода производят достаточно биотоплива, чтобы заменить 1,1 миллиона галлонов бензина в год.

Справочник

Перспективные, но иногда противоречивые альтернативные виды топлива предлагают путь от их ископаемых аналогов.

биотоплива существуют дольше, чем автомобили, но дешевый бензин и дизельное топливо долго удерживали их на грани. Скачки цен на нефть, а теперь и глобальные усилия по предотвращению наихудших последствий изменения климата придают новую актуальность поиску чистых возобновляемых видов топлива.

На наши автомобильные перевозки, полеты и перевозки приходится почти четверть мировых выбросов парниковых газов, и сегодня перевозки по-прежнему сильно зависят от ископаемого топлива.Идея биотоплива состоит в том, чтобы заменить традиционные виды топлива теми, которые производятся из растительного сырья или других видов сырья, которые являются возобновляемыми.

Но концепция использования сельхозугодий для производства топлива вместо продуктов питания сопряжена со своими собственными проблемами, и решения, основанные на отходах или другом сырье, еще не смогли конкурировать по цене и масштабу с традиционными видами топлива. Глобальный объем производства биотоплива должен утроиться к 2030 году для достижения целей Международного энергетического агентства по устойчивому росту.

Скрытые затраты на превращение еды в топливо

Типы и виды использования биотоплива

биотоплива | Определение, типы, плюсы и минусы

Биотопливо , любое топливо, полученное из биомассы, то есть растительный или водорослевый материал или отходы животного происхождения. Поскольку такой исходный материал может легко пополняться, биотопливо считается источником возобновляемой энергии, в отличие от ископаемого топлива, такого как нефть, уголь и природный газ. Биотопливо обычно пропагандируется как экономически эффективная и экологически безопасная альтернатива нефти и другим ископаемым видам топлива, особенно в контексте роста цен на нефть и растущей обеспокоенности по поводу вклада ископаемого топлива в глобальное потепление.Многие критики выражают озабоченность по поводу масштабов расширения определенных видов биотоплива из-за экономических и экологических издержек, связанных с процессом переработки, и потенциального удаления обширных площадей пахотных земель от производства продуктов питания.

Типы биотоплива

Некоторые давно эксплуатируемые биотоплива, такие как древесина, могут использоваться непосредственно в качестве сырья, которое сжигается для производства тепла. Тепло, в свою очередь, может быть использовано для запуска генераторов на электростанции для производства электроэнергии.Ряд существующих энергетических объектов сжигает траву, древесину или другие виды биомассы.

этаноловое биотопливо: производство в США Обзор производства этанолового биотоплива в Соединенных Штатах. Contunico © ZDF Enterprises GmbH, Майнц. Просмотреть все видеоролики к этой статье.

Жидкое биотопливо представляет особый интерес из-за обширной инфраструктуры, которая уже используется для его использования, особенно для транспортировки. Жидким биотопливом в наибольшем объеме производства является этанол (этиловый спирт), который производится путем ферментации крахмала или сахара.Бразилия и США являются одними из ведущих производителей этанола. В Соединенных Штатах этаноловое биотопливо производится в основном из кукурузного (кукурузного) зерна, и его обычно смешивают с бензином для получения «газохола», топлива, которое содержит 10 процентов этанола. В Бразилии этаноловое биотопливо производится в основном из сахарного тростника, и его обычно используют в качестве 100-процентного этанольного топлива или в бензиновых смесях, содержащих 85-процентный этанол. В отличие от этанолового биотоплива «первого поколения», получаемого из пищевых культур, целлюлозный этанол «второго поколения» получают из биомассы с низкой ценностью, которая содержит большое количество целлюлозы, включая древесную щепу, растительные остатки и муниципальные отходы.Целлюлозный этанол обычно производится из жома сахарного тростника, отходов переработки сахара или из различных трав, которые можно выращивать на низкокачественной земле. Учитывая, что степень конверсии ниже, чем у биотоплива первого поколения, в качестве присадки к бензину преимущественно используется целлюлозный этанол.

Вторым наиболее распространенным жидким биотопливом является биодизельное топливо, которое производится в основном из масличных растений (таких как соя или масличная пальма) и в меньшей степени из других маслянистых источников (таких как отработанный кулинарный жир из фритюра в ресторане).Биодизель, который нашел наибольшее признание в Европе, используется в дизельных двигателях и обычно смешивается с нефтяным дизельным топливом в различных процентах. Использование водорослей и цианобактерий в качестве источника биодизеля «третьего поколения» перспективно, но экономически трудно было разработать. Некоторые виды водорослей содержат до 40 процентов по массе липидов, которые можно превратить в биодизель или синтетическую нефть. По некоторым оценкам, водоросли и цианобактерии могут давать в 10-100 раз больше топлива на единицу площади, чем биотопливо второго поколения.

биотопливо из водорослей Техник-исследователь Ник Суини прививает водоросли, выращиваемые в тентовом реакторе в лаборатории водорослей в здании Лаборатории полевых испытаний (FTLB) в Национальной лаборатории возобновляемой энергии в Голден, штат Колорадо. Денис Шредер / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Другие виды биотоплива включают газообразный метан и биогаз, которые могут быть получены в результате разложения биомассы в отсутствие кислорода, а также метанол, бутанол и диметиловый эфир, которые находятся в стадии разработки.

Экономические и экологические соображения

При оценке экономических преимуществ биотоплива необходимо учитывать энергию, необходимую для его производства. Например, процесс выращивания кукурузы для производства этанола потребляет ископаемое топливо в сельскохозяйственном оборудовании, в производстве удобрений, в транспортировке кукурузы и в перегонке этанола. В этом отношении этанол, полученный из кукурузы, представляет относительно небольшой прирост энергии; выигрыш энергии от сахарного тростника больше, а от целлюлозного этанола или биодизеля водорослей может быть еще больше.

Биотопливо

также обеспечивает экологические преимущества, но, в зависимости от способа его производства, может также иметь серьезные экологические недостатки. В качестве возобновляемого источника энергии биотопливо на растительной основе в принципе вносит незначительный чистый вклад в глобальное потепление и изменение климата; углекислый газ (основной парниковый газ), который попадает в воздух во время сгорания, будет удален из воздуха раньше, так как растущие растения участвуют в фотосинтезе. Такой материал называется «углеродно-нейтральным». Однако на практике промышленное производство сельскохозяйственного биотоплива может привести к дополнительным выбросам парниковых газов, что может компенсировать выгоды от использования возобновляемого топлива.Эти выбросы включают углекислый газ от сжигания ископаемого топлива в процессе производства и закись азота из почвы, обработанной азотными удобрениями. В этом отношении целлюлозная биомасса считается более полезной.

Землепользование также является важным фактором при оценке преимуществ биотоплива. Использование регулярного сырья, такого как кукуруза и соя, в качестве основного компонента биотоплива первого поколения вызвало дискуссию «еда против топлива». При отвлечении пахотных земель и сырья от пищевой цепи человека производство биотоплива может повлиять на экономичность цены и доступности продовольствия.Кроме того, энергетические культуры, выращиваемые для биотоплива, могут конкурировать за естественную среду обитания в мире. Например, акцент на этаноле, полученном из кукурузы, смещает пастбища и кустарники в монокультуры кукурузы, а акцент на биодизеле — это уничтожение древних тропических лесов, чтобы освободить место для плантаций масличных пальм. Потеря естественной среды обитания может изменить гидрологию, увеличить эрозию и, как правило, уменьшить биоразнообразие территорий дикой природы. Расчистка земли также может привести к внезапному выделению большого количества углекислого газа, поскольку растительное вещество, которое в нем содержится, сгорает или может разлагаться.

Некоторые из недостатков биотоплива касаются в основном источников биотоплива с низким разнообразием — кукурузы, соевых бобов, сахарного тростника, масличных пальм — традиционных сельскохозяйственных культур. Одна альтернатива включает использование очень разнообразных смесей разновидностей, с североамериканской прерией высокорослой травы в качестве конкретного примера. Преобразование деградированных сельскохозяйственных земель, которые не используются, в такие разнообразные источники биотоплива может увеличить площадь дикой природы, уменьшить эрозию, очистить водные загрязнители, сохранить углекислый газ из воздуха в виде углеродных соединений в почве и в конечном итоге восстановить плодородие деградированных земель.Такое биотопливо может сжигаться напрямую для выработки электроэнергии или превращаться в жидкое топливо по мере развития технологий.

Правильный способ выращивания биотоплива для одновременного удовлетворения всех потребностей будет оставаться предметом многочисленных экспериментов и дискуссий, но быстрый рост производства биотоплива, вероятно, продолжится. В Соединенных Штатах Америки Закон об энергетической независимости и безопасности 2007 года предусматривал использование 136 миллиардов литров (36 миллиардов галлонов) биотоплива ежегодно к 2022 году, что более чем в шесть раз превышает уровень производства в 2006 году.Законодательство также требует, с некоторыми оговорками, что 79 миллиардов литров (21 миллиард галлонов) от общего количества составляют биотопливо, отличное от этанола, полученного из кукурузы, и оно продолжало определенные правительственные субсидии и налоговые стимулы для производства биотоплива.

Центр тестирования биотоплива Работники центра тестирования биотоплива Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) в Голден, Колорадо, 2009. Джон Мур / Getty Images

Одно отличительное обещание биотоплива заключается в том, что в сочетании с появляющейся технологией, называемой улавливанием и хранением углерода, процесс производства и использования биотоплива может быть способен постоянно удалять диоксид углерода из атмосферы.Согласно этому видению, биотопливные культуры будут удалять углекислый газ из воздуха по мере роста, а энергетические объекты будут улавливать углекислый газ, выделяемый при сжигании биотоплива для выработки энергии. Захваченный углекислый газ может быть улавливаться (храниться) в долгосрочных хранилищах, таких как геологические образования под землей, в отложениях глубокого океана, или, возможно, в виде твердых веществ, таких как карбонаты. См. Также секвестрация углерода.

Кларенс Леман

Подробнее в соответствующих статьях Британики:

Biofuels — Информация о биотопливе — Руководство по биотопливу

Биотопливо определяется как любое топливо, энергия которого получается в процессе биологической углеродной фиксации. Это определение делает наше понимание биотоплива таким же ясным, как грязь, поэтому давайте немного его распакуем.

Биологическая углеродная фиксация

Фиксация углерода — это процесс, при котором неорганический углерод (в форме таких веществ, как CO ₂) превращается в органические соединения.Другими словами, любой процесс, который превращает углекислый газ в молекулу, которая была бы найдена в живом организме, является фиксацией углерода. Если этот процесс происходит в живом организме, его называют «биологическая углеродная фиксация».

Топливо

Следующая часть определения биотоплива касается топлива. Топливо — это не что иное, как то, из чего мы, люди, можем получить энергию. Углеродная фиксация может привести к ряду различных соединений, таких как белки, жиры и спирты (только некоторые из них).Если какую-либо из этих молекул можно использовать для обеспечения энергии в механической обстановке, мы называем это топливом.

Настоящее определение биотоплива и практическое определение

Биотопливо — это углеводород, который производится живым организмом или из него, который мы, люди, можем использовать для питания чего-либо. Это определение биотоплива довольно формально. С практической точки зрения любое углеводородное топливо, которое производится из органического вещества (живого или некогда живого материала) за короткий период времени (дни, недели или даже месяцы), считается биотопливом.Это контрастирует с ископаемым топливом, для образования которого требуются миллионы лет, и с другими видами топлива, не основанными на углеводородах (например, ядерное деление).

Что делает биотопливо сложным для понимания, так это то, что он не должен быть получен живым организмом, хотя может быть. Биотопливо также может быть получено посредством химических реакций, проводимых в лабораторных или промышленных условиях, в которых для производства топлива используются органические вещества (называемые биомассой). Единственным реальным требованием к биотопливу является то, что исходным материалом должен быть CO ₂, который был зафиксирован (превращен в другую молекулу) живым организмом, а конечный топливный продукт должен производиться быстро, а не в течение миллионов лет.

Биомасса

Биомасса — это просто органическое вещество. Другими словами, это мертвый материал, который когда-то был живым. Ядра кукурузы, маты водорослей и стебли сахарного тростника — все это биомасса. До того, как глобальное потепление, связанное со сжиганием ископаемого топлива, стало основным фактором, определяющим, откуда взялась энергия, главной проблемой было то, что ископаемое топливо, которое считается ограниченным в поставках, закончится в течение следующего столетия. Считалось, что если мы сможем добывать углеводороды другим способом и быстро, то мы сможем удовлетворить наши потребности в энергии без особых проблем.Это приводит к одному из основных разделяющих факторов между биотопливом и ископаемым топливом — возобновляемости.

Ископаемое топливо не считается возобновляемым, потому что для его формирования требуются миллионы лет, и люди действительно не могут ждать так долго. Биотопливо, с другой стороны, происходит из биомассы, которую можно производить год за годом с помощью устойчивых методов ведения сельского хозяйства. Это означает, что биомасса и биотопливо являются возобновляемыми (мы можем заменить использованное биотопливо в течение очень короткого периода времени).

Важно отметить, что «возобновляемая» энергия — это не то же самое, что «зеленая» энергия. Возобновляемые источники энергии просто не будут исчерпаны в ближайшее время, такие как биотопливо, гидроэлектростанции, ветер и солнечная энергия. «Зеленая» энергия также полезна для планеты, поскольку она не наносит вреда экосистемам, не способствует кислотным дождям и не ухудшает глобальное потепление. Солнечная энергия — это «зеленая» энергия. Вся «зеленая» энергия считается возобновляемой, но не вся возобновляемая энергия является зеленой. Биотопливо является примером возобновляемых источников энергии, которые не всегда являются зелеными, поскольку они производят парниковые газы.

видов биотоплива

Химическая структура биотоплива может отличаться так же, как и химическая структура ископаемого топлива. По большей части мы заинтересованы в жидком биотопливе, поскольку его легко транспортировать. В таблице ниже сравниваются различные виды биотоплива с аналогами из ископаемого топлива.

Биотопливо	Ископаемое топливо	Различия
этанол	Бензин / Этан	Этанол имеет примерно половину энергии на массу бензина, что означает, что для получения той же энергии этанолу требуется вдвое больше энергии.Этанол горит чище, чем бензин, но выделяет меньше окиси углерода. Тем не менее, этанол производит больше озона, чем бензин и вносит значительный вклад в смог. Двигатели должны быть модифицированы для работы на этаноле.
Биодизель	Дизель	имеет лишь немного меньше энергии, чем обычный дизель. Он более агрессивен к деталям двигателя, чем стандартный дизель, что означает, что двигатели должны быть рассчитаны на использование биодизеля.Он горит чище, чем дизельное топливо, производя меньше частиц и меньше соединений серы.
метанол	Метан	Метанол имеет от одной трети до половины энергии по сравнению с метаном. Метанол — это жидкость, которую легко транспортировать, а метан — газ, который необходимо сжать для транспортировки.
Биобутанол	Бензин / Бутан	Биобутанол имеет немного меньше энергии, чем бензин, но может работать на любом автомобиле, который использует бензин без необходимости модификации компонентов двигателя.

Приведенная выше таблица представляет собой лишь ограниченный список доступных видов биотоплива, охватывающий только самые популярные и широко используемые. Ничего не стоит, что этанол содержится почти во всех смесях бензина. В Бразилии бензин содержит не менее 95% этанола. В других странах этанол обычно составляет от 10 до 15% бензина.

биотоплива против ископаемого топлива

Биотопливо не новы. На самом деле Генри Форд изначально разработал свою модель Т для работы на этаноле.Есть несколько факторов, которые определяют баланс между биотопливом и использованием ископаемого топлива во всем мире. Этими факторами являются стоимость, доступность и поставка продуктов питания.

Все три фактора, перечисленные выше, фактически взаимосвязаны. Начнем с того, что доступ к ископаемому топливу вызывал беспокойство почти со дня их открытия. Откачка топлива из земли — сложный и дорогой процесс, который значительно увеличивает стоимость этих видов топлива. Кроме того, ископаемое топливо не возобновимо, что означает, что в какой-то момент оно закончится.По мере того как наша способность перекачивать ископаемое топливо из земли уменьшается, доступный запас будет уменьшаться, что неизбежно приведет к повышению цены.

Первоначально считалось, что биотопливо можно производить практически в неограниченном количестве, потому что оно возобновимо. К сожалению, наша энергия нуждается намного выше нашей способности выращивать биомассу для производства биотоплива по одной простой причине — земельной площади. В мире только так много земель, пригодных для ведения сельского хозяйства, и выращивание биотоплива обязательно отвлекает от процесса выращивания продуктов питания.По мере роста населения наши потребности в энергии и пище растут. На данный момент у нас недостаточно земли для выращивания достаточного количества биотоплива и продовольствия для удовлетворения обеих потребностей. Результат этого ограничения влияет как на стоимость биотоплива, так и на стоимость продуктов питания. Для более богатых стран стоимость продуктов питания не является проблемой. Однако для более бедных стран использование земли для производства биотоплива, которое увеличивает стоимость продуктов питания, может оказать огромное влияние.

Баланс между едой и биотопливом — это то, что удерживает относительно простой процесс выращивания и превращения биотоплива в существенно более дешевое, чем ископаемое топливо.Когда этот фактор сочетается с повышенной способностью (благодаря прогрессу в технологиях) добывать нефть из земли, цена на ископаемое топливо фактически ниже, чем на биотопливо по большей части.

Углеродное уравнение: будет ли биотопливо способствовать глобальному потеплению?

Если предположить, что мы можем преодолеть проблему биотоплива, нарушающего снабжение продовольствием (например, выращивание водорослей в океане), можем ли мы преодолеть проблему биотоплива, способствующего глобальному потеплению? Удивительно, но ответ может быть да.

Это правда, что биотопливо производит углекислый газ, который является мощным парниковым газом и который чаще всего обвиняют в глобальном потеплении. Тем не менее, это также верно, что выращивание растений потребляет углекислый газ. Таким образом, уравнение становится простым балансом. Если растения, которые мы выращиваем, используют то же количество углекислого газа, которое мы производим, тогда у нас будет чистый прирост нуля и никакого глобального потепления. Насколько реалистичен этот взгляд?

Может показаться простым делом производить столько углекислого газа, сколько используют растения.В конце концов, разве мы не можем сжигать только биотопливо и таким образом сохранять равновесие? Ну, математика на самом деле не совсем складывается. Исследования показали, что энергия должна быть инвестирована в производство сельскохозяйственных культур и превращение их в биотопливо до получения какой-либо энергии. Исследование, проведенное в 2005 году в Корнелльском университете, показало, что для производства этанола из кукурузы потребляется почти на 30% больше энергии, чем она производит. Другими словами, вы не можете производить вечный двигатель, используя биотопливо, потому что вы теряете энергию, которую вкладываете в его создание.На самом деле, вы даже не можете безубыточности.

Другая проблема, с которой мы сталкиваемся с биотопливом, заключается в том, что углекислый газ — не единственный парниковый газ, о котором нам нужно беспокоиться. Другие химические вещества, такие как закись азота, также являются парниковыми газами, и при выращивании растений с использованием удобрений образуется много закиси азота. В основном, удобрение содержит азот, который растения должны выращивать. Однако большинство растений не могут превращать молекулярный азот в элементарный азот, который им необходим. Для этого процесса растения полагаются на бактерии.Оказывается, что бактерии не только производят азот, который могут использовать растения, они также производят азотные продукты, такие как закись азота, и, вероятно, больше, чем считалось ранее. Конечным результатом является то, что мы можем уравновешивать уравнение CO ₂ с использованием биотоплива, но мы разбалансируем часть N ₂ O и все еще вызываем глобальное потепление.

Будущее биотоплива

Десять лет назад субсидии на рост и развитие биотоплива во многих странах (особенно в США).С.) Были высокими. Однако лучшее понимание глобального потепления, повышение осведомленности о хрупкости поставок продовольствия и общая тенденция к «более зеленым» альтернативам привели к снижению популярности биотоплива. В 2011 году Сенат США проголосовал от 73 до 27 за прекращение налоговых льгот и защиты торговли для производства этанола на основе кукурузы. Как второй по величине производитель этанола, это существенный шаг, который отражает изменение давления на наши потребности в энергии и смещение акцента на экологически чистые источники энергии.

Биоразнообразие и биотопливо

Существует еще одна проблема, связанная с биотопливом, которую необходимо решить: биоразнообразие. Биоразнообразие относится к разнообразию различных живых существ в окружающей среде. Например, если вы выращиваете только сладкую кукурузу на поле, у вас низкое биологическое разнообразие. Однако, если вы выращиваете сладкую кукурузу, кукурузу, кремневую кукурузу, мучную кукурузу и попкорн, то у вас высокое биологическое разнообразие. Почему мы должны заботиться?

Выращивание одного типа кукурузы легче для производства биотоплива, потому что мы можем выбрать тот тип, который дает лучший сырой продукт, который легче всего выращивать, и который требует наименьшего количества воды и других ресурсов.Это звучит замечательно, но с другой стороны, вредители, которые едят этот тип кукурузы, начнут размножаться. Что еще хуже, если мы опрыскиваем пестицидами, чтобы убить этих вредителей, некоторые неизбежно будут устойчивы к пестицидам. Со временем число этих вредителей возрастет, и мы останемся с вредителями, устойчивыми к нашей химической защите. В конце концов, у нас есть более серьезная проблема, чем то, с чего мы начали, и, вероятно, отсутствие кукурузы, потому что новый «супер-вредитель» съел все.

Биоразнообразие важно для обеспечения того, чтобы вредители не выходили из-под контроля.Тип сельского хозяйства, необходимый для производства большого количества биотоплива, как правило, не подходит для высоких уровней биоразнообразия. Это создает фундаментальную проблему при производстве биотоплива, которая усугубляется тем фактом, что «супер-вредители», образующиеся при выращивании биотоплива, также могут угрожать продовольственным культурам.

Биотопливо: заключение

Мы будем изучать биотопливо более подробно. Пока держите себя открытым и подумайте, что волшебства не существует, когда дело доходит до удовлетворения наших энергетических потребностей.На данный момент, хорошая энергетическая политика должна включать наблюдательность, терпение, избегать коленных реакций и (что самое важное) полагаться на хорошую науку, чтобы направлять наши решения.

биотоплив: 1. Что такое биотопливо?

1. Что такое биотопливо?

1.1 Что такое биоэнергетика?
1.2 Какие существуют виды жидкого биотоплива для транспорта?
1.3 Что такое биотопливо второго поколения?
1.4 Сколько жидкого биотоплива может быть произведено?

1.1 Что такое биоэнергетика?

Traditional biomass is largely used in developing countries
for cooking and heating

Традиционная биомасса широко используется в развивающихся странах для приготовления и разогрева
Кредит: Роберто Файдутти

Биоэнергия — это энергия, полученная из Биотопливо.Биотопливо топливо, произведенное прямо или косвенно из органического материала — биомасса — включая растение материалы и отходы животных.

В целом, биоэнергетика охватывает примерно 10% всего мира спрос на энергию. Традиционный необработанный биомасса, такая как дрова, древесный уголь и навоз животных составляет большую часть этого и представляет собой основной источник энергии для большого числа людей в развивающихся страны, которые используют его в основном для приготовления пищи и отопления.

Более современные и эффективные технологии преобразования теперь позволяют добыча биотопливо из таких материалов, как древесина, сельскохозяйственные культуры и отходы. Биотопливо может быть твердым, газообразным или жидким, хотя термин часто используется в литературе в узком смысле для обозначения только жидкости биотопливо для транспорта.

Биотопливо может быть получено от сельскохозяйственных культур, включая обычные пищевые растения или из специальных энергетических культур.Биотопливо также может быть получено из лесные, сельскохозяйственные или рыбные продукты или муниципальные отходы, а также из агропромышленного комплекса, пищевой промышленности и общественного питания побочные продукты и отходы.

Различают первичное и вторичное Биотопливо. В случае первичное биотопливо , такое как дрова, щепа и гранулы, органические материалы используются в необработанном виде, в основном для отопления, приготовления пищи или производства электроэнергии. Вторичное биотопливо является результатом переработки биомасса и включает жидкость биотопливо, такое как этанол и биодизель, который может быть используется в транспортных средствах и промышленных процессах.

Биоэнергия в основном используется в быту (80%), в меньшей степени в промышленность (18%), а жидкое биотопливо для транспорта по-прежнему играют ограниченную роль (2%).

Хотя производство жидкости биотопливо для транспорта имеет быстро вырос в последние годы, в настоящее время он составляет всего 1% общий транспортный расход топлива и всего 0.От 2 до 0,3% от общего потребление энергии по всему миру. Подробнее …

1.2 Какие существуют виды жидкого биотоплива для транспорта?

Наиболее широко используемая жидкость биотопливо для транспорта этанол и биодизель.

этанол это тип алкоголя, который может быть произведен с использованием любого сырье, содержащее значительное количество сахара, такого как сахарный тростник или сахарная свекла, или крахмал, такой как кукуруза и пшеница.Сахар можно напрямую ферментировать до алкоголя, в то время как Сначала крахмал должен быть превращен в сахар. Процесс брожения похож на то, что используется для приготовления вина или пива, и чистый этанол получен перегонкой. Основными производителями являются Бразилия и СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ.

Этанол можно смешивать с бензином или сожгли в почти чистом виде в слегка модифицированном двигатели с искровым зажиганием. Литр этанола содержит примерно две трети энергии, обеспечиваемой литром бензин.Однако при смешивании с бензином он улучшает производительность сгорания и снижает выбросы углерода моноксид и оксид серы.

Биодизель производится, главным образом в Европейском союзе, путем растительное масло или животный жир с алкоголь. Биодизель может быть смешивается с традиционным дизельным топливом или сжигается в чистом виде в двигателях с воспламенением от сжатия. Его содержание энергии несколько меньше, чем у дизеля (от 88 до 95%).Биодизель можно получить из широкого спектра масел, в том числе рапса, сои, пальмы, масла кокоса или ятрофы и, следовательно, полученное топливо может отображать большее разнообразие физических свойств, чем спирт этиловый.

Дизельные двигатели также могут работать на растительных маслах и животных жиров , например использованные кулинарные масла из ресторанов и сала из мясоперерабатывающих производств.

Процессы производства как биоэтанола, так и дополнительный выход биодизеля побочные продукты, такие как корм для животных.Подробнее …

1.3 Что такое биотопливо второго поколения?

В настоящее время используется жидкость биотопливо, которое включает этанол, полученный из сельскохозяйственных культур содержащие сахар и крахмал и биодизель из масличные семена, упоминаются как биотоплива первого поколения . Эти виды топлива используются только часть энергии, потенциально доступной в биомассы.

Большая часть растительного вещества состоит из целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин, и « биотопливо второго поколения » технологии относятся к процессам, способным преобразовать эти компоненты к жидкому топливу.Будучи коммерчески жизнеспособными, они могли значительно расширить объем и разнообразие источников, которые может быть использован для производства биотоплива.

Потенциальная клетчатка источники включают муниципальные отходы и отходы от сельское хозяйство, лесное хозяйство, перерабатывающая промышленность, а также новая энергия такие культуры, как быстро растущие деревья и травы. В результате второй поколение биотоплива производство может представлять значительные преимущества с точки зрения экологическая устойчивость и снижение конкурс на землю с производством продуктов питания и кормов.Это могло бы также предлагают преимущества с точки зрения Выбросы парниковых газов.

В настоящее время разрабатываются различные методы для производства биотопливо второго поколения. Тем не менее, неизвестно, когда такие технологии будут введены производство в значительном коммерческом масштабе.

превращение целлюлозы в этанол включает в себя два этапа. целлюлозный и гемицеллюлозные компоненты растительного материала сначала нарушаются вниз в сахара, которые затем сбраживаются для получения этанола.Первый шаг технически сложен, хотя исследования продолжает разрабатывать эффективные и экономически эффективные способы проведение процесса. Лигнин не может быть преобразован в этанол, но он может обеспечить необходимую энергию для преобразования обработать.

Газификация — это метод, который преобразует твердая биомасса, такая как древесина в топливный газ. Газификаторы работают, нагревая биомассу до высокой температуры в среде с низким содержанием кислорода, высвобождая богатый энергией газ.Этот газ можно сжигать в котле, используемом в газовая турбина для выработки электроэнергии. Подробнее …

1.4 Сколько жидкого биотоплива может быть произведено?

Текущий мировой спрос на нефть составляет около 4000 миллионов тонн нефтяного эквивалента (Mtoe) при производстве жидкости биотопливо составляет 36 млн тнэ представляет менее 1% этого мирового спроса.

Около 85% жидкости биотопливо в настоящее время производится в форме биоэтанола, основными производителями которого являются Бразилия и США.Производство биодизеля в основном сосредоточены в Европейском союзе.

Таблица 1: Производство биотоплива по странам, 2007 г.

Масштабное производство биотопливо из сельскохозяйственных культур требует больших площадей земли, чтобы вырастить их, что создает усиливающаяся конкуренция за природные ресурсы, особенно за землю и вода. Урожайность с гектара широко варьируется в зависимости от типа урожая, страны и производственной системы.В настоящее время, производство этанола из сахарный тростник и сахарная свекла дают самые высокие урожаи в га.

Таблица 2: Выходы биотоплива для разных видов сырья и стран

В своем «Перспективе развития мировой энергетики на 2006 год» МЭА спроектировало увеличение доли плодородных земель в мире, используемых для роста установки для жидкого биотоплива производство с 1% в 2004 году до около 4% в 2030 году, при условии благоприятная государственная политика и разумные технические развитие.

Используя обычные биотопливные технологии, это использование земли позволит 5% потребность в транспортном топливе будет удовлетворена. Если биотопливо второго поколения технологии были доступны, это может возрасти до 10%.

Это показывает, что биотопливо может быть только ожидается смещение ископаемое топливо для транспорта в очень ограниченной степени. Тем не менее, они имеют значительный влияние на мировое сельское хозяйство и сельскохозяйственные рынки из-за большие объемы сырье и земельные участки нужен для их производства.Подробнее …