Появление на рынке биологического топлива вызвало множество споров. Пока «зеленые» рассказывали о нем, как о спасительном продукте для человечества, ученые строили пессимистичные прогнозы. Но последние годы показали, что биотопливо становится неотъемлемой частью современной энергетической промышленности, доказав свою эффективность.

Биоэтанол

Биоэтанол — один из самых распространенных в мире видов жидкого биотоплива. Это спиртовое топливо, которое производиться из сельскохозяйственной продукции, содержащей сахар или крахмал (кукуруза, сахарный тростник). Но используемый в алкогольной продукции спирт отличается от топливного этанола. Последний производиться укороченной дистилляцией и не содержит воды, а метанол и сивушные масла делают его абсолютно непригодным для питья.

Главным поставщиками этанола являются Северная и Южная Америка, причем большую часть производства (45%) приходится на Бразилию. Однако государственные программы по расширению производства этанола в США и Канаде в скором времени выведут Северную Америку в лидеры на биотопливном рынке. Евросоюз также издал закон о доведении доли автомобильного топлива из возобновляемого сырья до 6%, увеличив объемы производства этанола в Испании, Франции, Италии и Германии. На африканском континенте 70-процетную долю всего этанола производит ЮАР. И даже такие гиганты, как Индия и Китай увеличивают долю этанола на рынке до 5%.

Биобутанол

Бутиловый спирт является одним из представителей одноатомных спиртов. Впервые был получен еще в середине 19 века, но массовое производство было налажено в начале 20-го. Сырьем для биобутанола может служить свекла, сахарный тросник, маниока, пшеница и даже целлюлоза. В России в ближайшее время будут построены 30 заводов по производству биобутанола из древесины, то есть из отходов деревообработки (опил, щепки). Удачные испытания на таком биотопливе дважды прошла Лада Калина.

Биобутанол — это универсальный вид биотоплива. Он может участвовать в работе двигателя, смешиваясь с бензином, либо являться самодостаточным источником энергии. Его энергетическая ценность выше, чем у этанола. Ценность биэтанола по сравнению с бензином составляет 75%, когда как у биобутанола она равна 95-98%. Еще одно направление в автомобильной промышленности, где биобутанол может оказаться крайней полезным — это топливные элементы и производство водорода. Бутанол совместно с биоводородом может получаться из биомассы термохимическим методом.

Биодизель

Основным сырьем для биодизеля служат жирные масла, иногда для производства применяются эфирные. Главными поставщиками этого вида биотоплива считаются Германия (рапс) и США (соя). Однако наиболее перспективным источником получения биодизеля являются водоросли. В конце семидесятых, в период глобального энергетического кризиса, в Америке стали исследоваться водоросли и наиболее эффективные способы их выращивания. Но как только цены на нефть упали, это направление потеряло свою актуальность.

Сегодня этот вид биотоплива снова набирает популярность. Он может использоваться как смесь для дизеля, либо самостоятельно в качестве 100-процентного биологического топлива. Нужно отметить, что биодизель безвреден для окружающей среды, микроорганизмы способны переработать его на 99% в течение одного месяца. Автомобиль, работающий на биологическом дизельном топливе, выделяет такое же количество углекислого газа, которое было поглощено растением (исходным сырьем для масла) в течение всей его жизни.

Уже сложно представить нашу жизнь без биологического топлива. Если оно исчезнет цены на нефть и бензин тут же вырастут на 15-20%. Тем не менее, все эти виды биотоплива не смогут полностью заменить нефть. По оценкам специалистов максимальная доля возобновляемого топлива в будущем составит 20-30%.

БИОТО́ПЛИВО (биологическое топливо), топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов, получаемое из биомассы термохимическим или биологическим способом. Биотопливо классифицируют по агрегатному состоянию и поколениям. По агрегатному состоянию различают жидкую биомассу (обычно применяют для двигателей внутреннего сгорания); твёрдое биотопливо (способно гореть при условии, что топливо состоит из горючего, например дерева, и окислителя, которым часто служит кислород воздуха); газообразное – биогаз (газ, получаемый брожением биомассы), биоводород, метан. Биотопливо, как правило, делится на первичное и вторичное. Первичное биотопливо используется в необработанном виде, в первую очередь для отопления, приготовления пищи и электричества; в основном это топливная древесина, каменный уголь. Вторичное биотопливо можно условно разделить на три поколения (на основе различных параметров, типа технологии обработки, исходного сырья и др.); производится путём переработки биомассы и используется на транспортных средствах, в различных промышленных процессах и др.

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.

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.

Как сделать своими руками

Человек в повседневной жизни периодически пользуется биотопливом, это с полной уверенностью можно отнести к твердым видам топлива – дрова, опилки, солома и т. д. Для изготовления топливных брикетов не нужно специальных приспособлений и механизмов, это может сделать каждый, у кого есть продукты переработки дерева и желание.

Более сложный процесс, это получение биотоплива из навоза, являющимся продуктом жизнедеятельности сельскохозяйственных животных. В этом случае получается биогаз, который можно использовать для сжигания, тем самым нагревать воду в системах горячего водоснабжения или теплоноситель, в системах обогрева зданий и сооружений.

Вначале следует определиться с местом, где будет располагаться установка. Выбранный участок должен быть удален от жилыхстроений, дабы не создавать неудобства запахами, выделяющимися в процессе брожения биомассы.

На выбранном участке выкапывается яма, в которой делается гидроизоляция и сооружается емкость накопитель. Емкость может быть из железобетонных колец с герметизацией стыков, кирпичной с оклейкой гидроизоляцией, металлической. В верхней части устраивается люк и крышка. Монтируются трубопроводы для отвода образовавшегося газа.

В построенную емкость загружается навоз, картофельная ботва и прочие растительные отходы, после чего все заливается водой. В емкости начнется процесс брожения, и как следствие, начнет выделяться биогаз.

В состав получаемого таким образом газа будет входить — метан, углекислый газ и примеси других газов.

С 1 кг органического вещества можно получить около 0,5 кг биогаза.

В настоящее время природный газ считается одним из главных видов топлива, после нефтепродуктов. Основной его «плюс» в том, что это вещество можно назвать экологически чистым. В наше время это очень важно, особенно когда очень актуальна проблема экологии и загрязнения окружающей среды. Для обогрева и приготовления пищи, газ используется намного чаще, чем твердые виды топлива, а все потому, что при сгорании он не образует дыма и не оставляет после себя золы.

В основном, ископаемый газ состоит из газообразного метана. В его состав также входят такие газы, как пропан, этан и бутан. Концентрация и количество всех этих веществ в формуле природного газа, будет зависеть от места его добычи.

Сегодня рынок газового топлива очень широк. Очень много стран мира по достоинству оценили преимущества использования «голубого» топлива. Его используют не только как топливо, он применяется в быту и химической промышленности. Кроме того, при сгорании газ выделяет практически никаких вредных веществ, поэтому его преимущества, по сравнению с иными видами топлива, существенны. Газ намного легче разжечь и удобнее контролировать процесса сжигания, например, с углем и другим твердым топливом это сделать сложнее.

Есть еще и другой тип горючего газа, который называют «искусственным». Сначала его использовали для освещения улиц и помещений, поэтому иногда его называют «светильным газом».

Существует несколько групп, которые характеризуют добычу газообразного полезного ископаемого.

Первая. Газ, который добывается из таких месторождений, в которых кроме него ничего больше нет. Иногда газ настолько чистый, что отсутствуют примеси других веществ.

Вторая. Топливо, которое поднимается из скважин вместе с нефтедобычей. В таком газе могут присутствовать пары нефтепродуктов и пропан.

Третья. Газ, добываемый из конденсатных месторождений. Вместе с газом, здесь присутствуют и другие вещества, конденсаты.

Современную жизнь человека очень сложно представить без использования природного газа. Благодаря его экологически чистому составу, в качестве источника энергии, газ применяют намного чаще, чем другие вещества. Богатые месторождения позволяют пользоваться этим полезным ископаемым на протяжении длительного времени.

На правах рекламы

Виды твердого топлива

Последнее время в качестве твердого биологически чистого топлива большую популярность приобрели:

  • дрова березовые
  • топливные брикеты
  • торфяные брикеты
  • пеллеты.

Березовые дрова

Широко популярным и практичным видом топливной древесины являются березовые дрова благодаря массе неоспоримых преимуществ по сравнению с другими породами древесины:

  • правильно высушенные и с естественной влажностью они легко и быстро загораются
  • плотная структура способствует равномерному горению на протяжении длительного времени
  • стабильно и равномерно выделяют на 30 процентов больше тепло, чем другие породы
  • в процессе горения поленья березы не трещат и не разбрасывают искр вследствие небольшого содержания древесной смолы
  • они легко пилятся и колются на удобные дрова благодаря малому содержанию сучков
  • по теплоотдаче эти дрова уступают только дубу, но он имеет значительно большую стоимость
  • выделяемые вещества во время горения прекрасно дезинфицируют помещения и наполняют его воздух чудесным естественным ароматом березового леса
  • реализуются по относительно низкой стоимости.

Дрова березовые применяются в основном для топок каминов, бань, грилей.

Топливные брикеты

Евродрова – экономически выгодное и практичное современное экологически чистое биологическое топливо. Производятся методом прессования в специальных установках высокого давления из щепы и опилок. Топливные брикеты изготавливаются с размерами 90-60 мм и 150-350 мм в виде цилиндра, кирпича, многогранника сплошной или полой формы.

Круглый брикеты изготавливаются сплошными или полыми цилиндрами длиной около 50-350 мм с диаметром 60-90 мм. Для производства евродров используют пресс высокого давления гидравлического или механического типа. В качестве сырья применяется сухая измельченная древесина без связывающих веществ.

Евродрова в виде прямоугольных кирпичиков изготавливаются с размерами 65х95х150 мм. Прессование щепы и опилок без связывающих компонентов такой формы не обеспечивает необходимую плотность брикета, что существенно сказывается на процессе горения. Они быстрее прогорают с меньшим выделением тепла.

Брикеты в форме многогранника с отверстием в центре после прессования подвергаются обжигу поверхности. Вследствие этого они имеют характерную темную корку, обеспечивающую повышенную прочность структуры и стойкость к влаге. Евродрова этого типа обладают привлекательным внешним видом и большей теплопроводностью благодаря увеличенной поверхности за счет центрального отверстия.

Топливные брикеты обладают несколькими неоспоримыми достоинствами по сравнению с традиционными дровами и углем:

  • высокая теплоотдача около 4500 ккал/кг позволяет значительно сократить необходимые запасы топлива, что дает существенные преимущества при хранении и транспортировке
  • брикеты горят в несколько раз дольше традиционных видов топлива, вследствие этого существенно уменьшается их расход
  • выделяют значительно большее количества тепла от обычных дров, обеспечивая стабильную температуру на протяжении всего процесса горения без дыма, стрельбы, искр.
  • после сгорания остается всего лишь 1 процент золы, эффективно используемой в качестве удобрения
  • в процессе горения не выделяются вредные газы
  • применение топливных брикетов значительно сокращает затраты на обслуживание и чистку печей и котлов, эффективно увеличивая их эксплуатационный срок
  • значительно снижаются затраты на отопление.

Евродрова широко используются в различных видах топок, каминах, грилях.

Торфяные брикеты

Этот вид экологически чистого топлива получают методом высушивания торфа принудительным способом до влажности около 10-30 процентов с последующим прессованием на специальном оборудовании. Большая популярность их обусловлена массой неоспоримых достоинств по сравнению с традиционными видами топлива:

  • обладая высокой теплоотдачей около 4600 ккал/кг обеспечивает значительное сокращение необходимых запасов
  • процесс горения продолжается больше 6 часов
  • не выделяют сажи, копоти, токсичных газов
  • удобное хранение, так как не высыхают при длительном хранении
  • не загрязняют атмосферу вследствие низкого содержания шлаков и серы
  • после сгорания остается только пылевидная зола, эффективно используемая как фосфорное и известковое удобрение.

Торфяные брикеты эффективно заменяют уголь и традиционные дрова в разнообразных твердотопливных котлах, каминах, печах.

Пеллеты

Разработаны для значительного сокращения затрат на хранения и утилизацию мелких отходов переработки различной древесины. Они изготавливаются цилиндрической формы длиной приблизительно 10-40 мм и диаметром около 8-6 мм методом прессования высоким давлением из измельченной щепы и опилок. Большая популярность применения пеллет для отопления обоснована рядом значительных достоинств:

  • легко автоматизируется процесс загрузки экологически чистого топлива
  • обеспечивается стабильное горение с теплоотдачей около 5000 ккал/кг
  • небольшие размеры и вес облегчают условия транспортировки и хранения
  • в результате сгорания остается не больше 2 процентов пылевидной золы, которую эффективно используют как экологически чистое удобрение
  • во время горения не выделяются токсичные газы
  • отсутствие копоти и сажи значительно снижает затраты на обслуживание отопительного оборудования.

Пеллеты эффективно используются при обогреве загородных домов, дач, коммерческих и промышленных объектов разнообразного назначения.

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 %).


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.

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».

Рубрики: Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *