Производство биотоплива из водорослей, опилок и рапса

Биотопливо: как эффективно использовать отходы сельского хозяйства

Рано или поздно невозобновляемые полезные ископаемые, которые сейчас используются в качестве топлива, будут полностью исчерпаны. Поэтому уже сейчас по всему миру внедряются различные технологии, использующие биотопливо.

Оно может заменить традиционные источники энергии в большинстве сфер человеческой деятельности, а для его получения достаточно переработать особым образом отходы сельского хозяйства.

Биологическое топливо – новый экологичный вид энергоносителя

Общие положения

Основные понятия

Начнем с определения того, что такое биотопливо. Рассматриваемый вид энергоносителя является полностью органическим и при наличии соответствующего оборудования может использоваться для отопления жилых домов, заправки автомобилей, питания промышленных установок и так далее.

Газообразное, жидкое или твердое биотопливо может производиться из различных сельскохозяйственных растений (например, из рапса), а также продуктов жизнедеятельности животных и человека (биотопливо из навоза). То есть, сырьем для его изготовления служат, как правило, те продукты, которые ранее отправлялись на свалку.

Сырьем для производства биотоплива служит органика

Кроме того, к преимуществам рассматриваемого типа энергоносителей можно отнести их экологичность. При сгорании выделяется намного меньше вредных веществ, влияющих на состояние окружающей природной среды. Это выгодно отличает котлы на биотопливе от отопительного оборудования на солярке или газе, которые славятся своими канцерогенными выхлопами.

Но биологическое топливо имеет и существенные недостатки:

  • низкая теплоемкость – жидкое биотопливо, сгорая в теплообменнике, выделяет меньшее количество тепла, чем аналогичный объем бензина или дизельного топлива;
  • высокая себестоимость производства – современные технологии еще не позволяют производить биотопливо – жидкое, твердое или газообразное – в промышленных масштабах, потому его цена несколько выше, чем традиционных энергоносителей;
  • сильные коррозийные свойства – растительные масла и животные жиры, входящие в состав органических энергоносителей, оказывают сильное разрушительное воздействие на механизмы, что затрудняет их использование в двигателях внутреннего сгорания и других подобных системах.

В настоящее время получение биотоплива с менее агрессивными свойствами и более дешевыми способами является одним из приоритетных направлений научных исследований ученых всего мира. Огромный прогресс в этой области позволяет с уверенностью говорить, что от большинства недостатков этого вида энергоносителей можно будет избавиться в ближайшее время.

Органическое топливо не лишено недостатков

Уже сейчас широко используется биотопливо для теплиц и других агротехнических сооружений. Газ, полученный в результате переработки навоза, или пеллеты применяются для создания комфортного микроклимата, в котором произрастают различные сельскохозяйственные культуры. (См. также статью Отопление теплицы зимой: особенности.)

Обратите внимание!
В отличие от природной нефти и газа, которые добываются только в местах их залегания, биотопливные установки не привязаны к месторождениям и могут быть установлены в любой точке нашей страны.

Поколения биотоплива

Еще на заре исследований, связанных с разработкой энергоносителей из отходов сельского хозяйства, ученые высказывали опасение, что в будущем, когда биологическое топливо получит широкое распространение, могут возникнуть продовольственные проблемы. Это возможно, если сельскохозяйственные культуры (кукуруза, рапс, маис) будут использоваться не по прямому назначению, а для перегонки в топливо.

Чтобы избежать этого, ученые искали другие биотопливные источники энергии. В результате их исследований появилось биотопливо второго поколения и более новые его разновидности.

К ним относятся вещества, получаемые не из самих растений, а из их отходов: листьев, шелухи, корневищ и так далее. Ярким представителем этой разновидности теплоносителя является биотопливо из опилок и навоза – газ, состоящий из метана и углекислоты, который в обиходе носит название «канализационного».

По составу он абсолютно идентичен природному ископаемому метану. После того как из него будут удалены ненужные элементы, он может использоваться с целью получения этанола для печей, отапливающих те или иные сооружения.

На фото – водоросли, из которых производится органическое топливо

Обратите внимание

Наиболее инновационное биотопливо – презентация которого проходила не так давно – производится из водорослей. Эти подводные растения могут выращиваться в водоемах, которые не подходят для сельскохозяйственных нужд. Боле того, их можно культивировать в так называемых фитобиореакторах.

По мере развития эти организмы образуют молекулярные структуры, напоминающие по своему строению структуру нефти. Биотопливо из водорослей – наиболее перспективная разработка, однако, до ее практического применения еще очень далеко.

Обратите внимание!
К положительным моментам использования водорослей можно отнести и то, что в процессе своей жизнедеятельности они поглощают углекислоту, уменьшая объем парникового газа в атмосфере нашей планеты.

Установка для производства органического энергоносителя из водорослей

Разновидности биотоплива

Биотопливные источники энергии, несмотря на перечисленные в предыдущих разделах недостатки в составе и технологии производства, используются уже сейчас. В некоторых областях человеческой деятельности они заменяют электричество. Существуют даже целые котельные на биотопливе, с помощью которых осуществляется обогрев жилых зданий, помещений коммерческого и производственного назначения.

Сейчас наиболее широко распространены следующие виды биотоплива:

Остановимся на рассмотрении каждого из них более подробно.

Жидкое

Это тоже один из видов биологического топлива

Одной из наиболее подходящих для производства биологического топлива сельскохозяйственных культур является рапс.

Изготовление энергоносителя происходит по следующей схеме:

  • собранный рапс проходит тонкую очистку, в результате которой из него удаляется мусор, почва и другие посторонние элементы;
  • после этого растительное сырье измельчается и отжимается до получения жмыха;
  • далее происходит этерификация рапсового масла – с помощью специальных кислот и спиртов из этого вещества добываются летучие эфиры;
  • в конце осуществляется очистка полученного биодизельного топлива от ненужных примесей масла.

Совет!
Полученное вещество подходит для самостоятельного применения, а также может использоваться как добавка для дизеля, позволяющая снизить вредные выбросы в атмосферу.

Жидкое топливо производится из рапса

Кроме того, широко распространено биотопливо Е-95, которое заменяет традиционный бензин. Этот вид энергоносителя состоит из этилового спирта с добавками, снижающими коррозийное воздействие на металлические и резиновые части двигателей внутреннего сгорания, установленные в автомобилях.

Преимущества биологического бензина состоят в следующем:

  • стоимость этого вида топлива ниже традиционного;
  • при его использовании увеличивается срок эксплуатации масла и фильтрующих элементов;
  • сгорание биотоплива не приводит к образованию на свечах зажигания налета, препятствующего прохождению искры;
  • двигатель внутреннего сгорания, работающий на биобензине, не выделяет в атмосферу вредные вещества;
  • этанол хуже воспламеняется и не взрывается во время дорожно-транспортных происшествий;
  • органический бензин детонирует при меньшей температуре, потому двигатель автомобиля не перегревается в теплое время года.

Органический бензин поможет справиться с экологическими проблемами

Несмотря на перечисленные выше плюсы, жидкое биологическое топливо имеет несколько недостатков, препятствующих его широкому внедрению в хозяйственную деятельность:

  1. При использовании органического бензина двигатели внутреннего сгорания и другое оборудование быстро выходит из строя, так как вещества, входящие в состав природного энергоносителя, вызывают коррозию и портят резиновые прокладки агрегатов. Эффективных способов борьбы с этим явлением пока не найдено.
  2. Для полной замены ископаемого топлива на биологическое необходимо значительно расширить площади сельскохозяйственных угодий, что в настоящее время невозможно. Кроме того, площадь земли, пригодной для выращивания растений, ограничена. Решением проблемы может служить топливо третьего поколения, работы над разработкой которого еще не завершены.

Твердое

Кроме жидкого биотоплива, заслуженное признание среди потребителей по всему миру получили твердые органические энергоносители.

Их особенности состоят в следующем:

  1. Изготавливаются из различного сырья биологического происхождения. Это могут быть как органические отходы жизнедеятельности человека и животных, так и части различных растений.
  2. Суть технологического процесса производства твердого биотоплива состоит в эффективном использовании тех или иных способов расщепления целлюлозы. В настоящее время проводится множество исследований, целью которых является повторение природных процессов расщепления, происходящих в пищеварительном тракте живых организмов.
  3. Для изготовления твердого органического топлива используется так называемая биологическая масса, имеющая определенную консистенцию и пропорции. Готовый продукт получается путем удаления из сырья влаги и последующего прессования.

Разновидности твердого биотоплива

Чаще всего твердый энергоноситель поставляется в следующих формах:

  • брикетах;
  • пеллетах;
  • гранулах.

Самостоятельное производство биологического топлива

Необходимое сырье

Биотопливо своими руками изготовить достаточно просто. Для этого необходимо большое количество навоза и не очень сложное оборудование, которое можно заказать в специализированных фирмах.

Затраты, которые вы понесете на начальном этапе, окупятся в течение нескольких последующих лет. А котельная на биотопливе, обогревающая не только агротехнические и животноводческие помещения, но и жилой дом, позволит существенно сэкономить на оплате коммунальных услуг.

Наиболее подходящим с энергетической точки зрения является конский навоз. Однако не каждое фермерское хозяйство занимается разведением этих животных, потому в установках по производству биогаза могут использоваться отходы жизнедеятельности других животных.

Сырье для самостоятельного изготовления биогаза

В технологическом процессе могут применяться следующие органические смеси:

  • отходы жизнедеятельности коней, смешанные с торфом или соломой;
  • навоз, перемешанный со стеблями, оставшимися после переработки льна;
  • навоз, смешанный с органическими отходами человеческой жизнедеятельности;
  • коровий помет, смешанный с конским в соотношении 50/50;
  • отходы жизнедеятельности коров, смешанные с опилками;
  • навоз коней, перемешанный с опавшей листвой деревьев.

Перед тем как сделать биогаз, сырье необходимо поместить в герметичный бункер, где оно будет подвержено процедуре брожения в течение продолжительного промежутка времени. После этого лишняя жидкость из биологической смеси выпаривается, а образующийся биометан используется для удовлетворения тех или иных хозяйственных нужд.

Самодельная биотопливная установка

Следующая инструкция рассказывает о технологии самостоятельного изготовления агрегата, который может использоваться для производства биологического топлива.

Необходимо проделать следующее:

  1. Прежде всего, вырыть котлован нужного вам размера (зависит от количества имеющегося сырья).
  2. Стены ямы желательно укрепить бетонными кольцами. Это предотвратит осыпание почвы. Стыки следует тщательно герметизировать бетонным раствором с добавлением пластификаторов, исключающих появление протечек, через которые может улетучиться вырабатываемый биогаз.
  3. Сверху конструкция герметично накрывается куполом, в котором проделываются отверстия и устанавливаются трубопроводы, необходимые для подачи газа к потребителям.
  4. Чтобы увеличить эффективность установки, в резервуаре можно смонтировать нагреватели в виде змеевиков, работающих от электричества.

Обратите внимание!
Для использования органического газа необходимо модернизировать отопительное оборудование или реконструировать горелки так, чтобы в камеру сгорания поступало большее количество кислорода.

Установка для получения биогаза

Процесс получения биологического топлива заключается в следующем:

  • в резервуар закладывается органическое сырье (подробно его состав рассмотрен в предыдущем разделе);
  • также туда необходимо долить воду, увеличив влажность органики до 70%;
  • после этого следует включить нагревательный элемент и увеличить температуру навоза до 35 градусов;
  • после начала брожения температура смеси повыситься еще больше, в результате чего начнет газ, который и используется для питания тех или иных потребителей.

Органическое топливо для каминов

Помимо биогаза и органического бензина, использование которых еще не сильно распространено, ощутить все прелести применения биотоплива можно уже сейчас. Речь идет о жидкости Planica fanola, которая специально разработана для использования в биокаминах и может применяться без обустройства дымохода и специальной вентиляции.

Сгорая, этот вид топлива не образует гари и дыма, а также не выделяет вредных веществ, которые могут причинить вред организму человека.

Один литр жидкости, подожженный в специальной емкости, устанавливаемой в камине для биотоплива, может гореть в течение как минимум 6 часов с выделением тепла, мощность которого равна 3 кВт энергии. Это почти в два раза больше, чем более распространенные, но менее экологичные дрова.

Органическое топливо для использования в каминах

Вывод

Биологическое топливо – одна из перспективных разработок, все преимущества которой будут по достоинству оценены в будущем. Однако это не мешает вам использовать самостоятельно изготовленное биотопливо для парника или бани. Более подробно об этом вы можете узнать из видео, представленного вашему вниманию ниже.

Читайте также:  Как проверить кислородный датчик, признаки неисправности, чистка и восстановление

Источник: https://gidroguru.com/otoplenie/1013-biotoplivo

Биотопливо из рапса

Биотопливо из рапса

В последнее время перед обществом остро встает проблема альтернативных источников энергии: солнечная энергия, энергия ветра и воды, биотопливо и т.п. Самым перспективным из нетрадиционных источников энергии есть растительные и животные жиры, которые могут быть использованы для производства биодизельного топлива (биодизеля).

Биодизельное топливо уже получило распространение во многих странах Европы. По желанию автовладельца на заправочных станциях биодизель могут заливать в бак автомобиля как в чистом виде, так и в качестве добавки (обычно 5% – 35%) к дизтопливу.

Европейская комиссия в своем коммюнике предложила странам – членам ЕС к 2020 году заменить пятую часть нефти, которую потребляет транспортный сектор, альтернативными видами горючего.

С 2009 года все страны объединенной Европы будут обязаны выпускать и потреблять биодизельное топливо.

Около 80% выпускаемого Евросоюзом биодизеля производится из рапса.

На производство этого экологически чистого вида топлива в 2004 году ушло около трети всего урожая рапса.

Преимущества биодизельного топлива
Увеличение срока службы двигателя. При работе двигателя на биодизеле одновременно производится смазка его подвижных частей, в результате которой, как показывают испытания, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса в среднем на 60%.
Меньше выбросов СО2.

При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьем для производства масла, за весь период его жизни.
Биодизель почти не содержит серы (< 0,001%).

Технология производства биотоплива

Биодизель – это не что иное, как метиловый эфир, обладающий свойствами горючего материала и получаемый в результате химической реакции из растительных жиров.

Важно

Для получения метилового эфира к семи массовым единицам растительного масла добавляется одна массовая единица метанола (т.е. соблюдается соотношение 7 :1), а также небольшое количество щелочного катализатора.

Схема процесса производства биотоплива

Рапс поступает в маслопресс, где масло отделяется от рапсового жмыха, используемого в комбикормовой промышленности.

Далее рапсовое масло, передается в эстерификационную установку. Для получения метилового эфира к рапсовому маслу добавляется метанол (соотношение 7 : 1), и небольшое количество щелочного катализатора.

Процесс эстерификации происходит в реакторе при температуре 45…50°С в течении 80 мин. В результате химической реакции образуется метиловый эфир (биотопливо), а также побочный продукт – глицерин.

Новое направление деятельности экологов в сфере биологической безопасности рассматривает всестороннюю оценку как положительных, так и отрицательных последствий широкого внедрения биотоплива, производимого из растений.

Общая проблема при использовании сельскохозяйственного сырья для получения топлива состоит в том, что оно конкурирует с производством пищевых продуктов.

Ставится задача – определить насколько широкое применение биотоплива соответствует принципам устойчивого развития, и сделать это направление энергетики экологически безопасным и не подрывающим социальную и экономическую системы страны, не угрожающим её продовольственной безопасности.

Среди основных негативных тенденций, сопутствующих интенсивному производству биотоплива в западных странах находятся: повсеместный рост цен на продукты питания, продвижение трансгенных культур как сырья для биотоплива, конкуренция за земли сельскохозяйственного назначения и истощение земель “энергетическими” культурами, такими как рапс или подсолнечник. У российских производителей сырья для пищевых продуктов вопросы о нехватке и истощении земель возникают довольно редко.

Большое количество биотоплива производится из семян рапса.

Совет

В настоящее время на ключевом этапе получения биотоплива из растительных масел, в большинстве случаев, требуется добавление метанола, что для небольших объёмов производства не представляет коммерческого интереса у сельскохозяйственных предприятий с малой потребностью в топливе.

Решая проблему с повышенными вязкостью и плотностью рапсового масла путём нейтрализации при температуре 65 – 70 °С, горячего отстаивания и фильтрации до степени 5 мкм, новый метод позволяет опустить вышеназванный этап и достичь желаемых свойств получаемого топлива.

На мировом рынке предложен большой спектр комплектов оборудования по производству растительных масел, некоторые из них без особых проблем можно переоборудовать в минизаводы для получения биотоплива.

Высокая стоимость предлагаемых комплектов оборудования связана с наличием ряда машин для подготовки семян перед извлечением из них масла, но учитывая, что такое оборудование имеется практически в каждом хозяйстве, появляется возможность снизить цену на минимаслозавод и включить в линию машины по производству биотоплива, такие как: пресс-фильтр, нейтрализатор-смеситель и дополнительные ёмкости под сопутствующее сырьё.

Более доступным и апробированным в условиях АПК является прессовый способ прессования шнековыми прессами. Поскольку выход прессового масла более 30% приведёт снижению его качества, в технологической линии по производству биотоплива следует исключить двойной отжим.

Для получения 300 – 500 т. в год биотоплива на основе рапсового масла, производительность линии (по семенам) должна составлять 200 – 250 кг/ч.

Достижение желаемых свойств биотоплива определяется необходимыми требованиями к сырью и техническими условиями каждой стадии производства.

Основные требования, предъявляемые к семенному материалу: влажность семян перед прессованием должна составлять не более 7 %, вес 1000 семян 3 – 4 г, степень очистки 95 – 99 %, кислотное число масла в семенах – не более 5 мг КОН.

Далее кратко представим технологию получения биотоплива на основе рапсового масла.


Обратите внимание

Соответствующие требованиям семена рапса из засыпной ямы винтовой конвейером подаются к шнековому прессу под углом 30 градусов. Жмых перемещается ленточным транспортёром в бункер. Масло из поддона пресса перекачивается центробежным насосом в свободный отстойник, где производится восьмичасовое горячее отстаивание.

Отстой сливается с помощью сливного крана снизу конусного дна отстойника. Слив контролируется с помощью смотрового патрубка, установленного перед сливным краном. После отстаивания масло перекачивается в рамный фильтр. Конструкция фильтра предусматривает наличие насоса, тонкость фильтрации должна составлять не больше 5 мкм.

После фильтрации масло центробежным насосом перекачивается в нейтрализатор-смеситель, где сначала добавляется 0,3 % (от общего объёма масла) раствора щёлочи КОН, затем через 7 минут с помощью сливного крана сливается до 6 % осадка (тяжёлые кислоты), после чего добавляется 30% дизельного топлива.

Температура масла во время реакции нейтрализации и отстаивания должна составлять 60 – 65 °С, что достигается электрическим нагревателем мощностью 3 кВт. Для ускорения реакции в нейтрализаторе-смесителе предусмотрена лопастная мешалка без перегородок с тремя лопастями.

Ёмкость для хранения дизельного топлива следует разместить на 1.5 м нейтрализатора-разделителя, это позволит не использовать дополнительный насос.

Для определения объёмного соотношения рапсового масла и дизельного топлива при смешивании в данной линии предлагается использовать номограмму (рисунок) номограмму и разместить её на стенке нейтрализатора-смесителя. По номограмме и мернику оператор с точностью до 1 л определяет нужное количество дизельного топлива, добавляемого в рапсовое масло.

Объёмное соотношение дизельного топлива и щелочи КОН (в данном случае) определяется пересечением вертикальных и горизонтальных линий и зависит от количества рапсового масла в нейтрализаторе-смесителе.

Готовая смесь (биотопливо на основе рапсового масла) центробежным насосом перекачивается в ёмкость для готовой продукции.

Важно

Для определения щелочного и кислотного числа в масле предназначена экспресс мини-лаборатория, взятие проб производится до и после нейтрализации. По кислотному и щелочному числу определяют количество нейтрализатора (в среднем по данной технологии оно должно составлять до 0,3 % от общего объёма масла).

К оборудованию, подлежащему разработке, отнесём ёмкость для отстоя (количество 3 шт.) и нейтрализатор-смеситель (1 шт.)

Технические характеристики комплекта оборудования для производства 300 – 500 т. в год биотоплива на основе рапсового масла приведены в таблице.

Для расчёта прогнозируемой экономической эффективности от внедрения предлагаемой технологии производства биотоплива в АПК выбрано предприятие с годовой потребностью ДТ в количестве 300 т.

Чтобы произвести такое количество топлива необходимо переработать 1080 т семенного материала, трудоемкость переработки последнего составит 4320 ч.

Для удовлетворения годовой потребности хозяйства в биотопливе, необходимо получить 233 т очищенного масла плотностью 897 кг/м3 и закупить 70 т дизельного топлива.

Себестоимость производства топлива предлагается снизить путём реализации побочной продукции – рапсового шрота и солей тяжёлых кислот (осадка после нейтрализации).

Стоимость всего рапсового шрота после переработки 1080 т семян с выходом 60 % составит 7808,4 тыс. руб. при цене реализации 12,05 руб./кг. Прибыль от реализации осадка определяется спросом. В среднем по заинтересованным отраслям промышленности цена на тяжёлые кислоты и их соли составляет 70 руб./кг.

При стоимости семян рапса 12,4 и щёлочи (КОН) 9,57 руб.

/кг, тарифе на электроэнергию – 1,50 руб./кВт, заработной плате обслуживающего персонала – 30 руб./ч (одного работника) и доходах от реализации побочной продукции, себестоимость производства биотоплива составит 15,3 руб./кг а экономия денежных средств на топливо (в сравнении с дизельным) – 11,8 руб./кг.

Совет

Срок окупаемости приведённого оборудования для условно принятого хозяйства составит не более года.

Выводы

1. Представлен способ получения биотоплива на основе рапсового масла без применения метанола.

2. Описана последовательность технологических процессов, с указанием типов машин, входящих в минизавод по производству 300 – 500 т. в год биотоплива на основе рапсового масла.

3. Обоснована технологическая линия производства смесевого топлива производительностью 87 кг/ч и себестоимостью 13,11 руб./кг при выходе жмыха 175 кг/ч и солей тяжёлых кислот 6,5 кг/ч, и сроке окупаемости на предприятиях АПК не более года и экономии денежных средств на топливо до 11,8 руб./кг.

Источник: http://elettracompany.com/node/100

Биотопливо из водорослей

БИОТОПЛИВО ИЗ ВОДОРОСЛЕЙ – топливо второго и третьего поколений

Редактор Biofuels Digest Джим Лэйн называет биотопливо второго и третьего поколений из водорослей и других одноклеточных организмов «самым волнующим экспериментом, который сейчас идет в биоэнергетике ».

Одноклеточный организм, производящий фотосинтез, образует крохотный жировой пузырек, который позволяет ему плавать на поверхности воды.

Доисторические предки этого организма были источником образования углеводородов, и по своей природе он ближе к нефти, чем зерновые, пальмы или растения рода ятрофа, из масла которых пытаются делать биодизельное топливо .

Департамент развития топлива Министерства энергетики США с 1978 по 1996 год уже финансировал программу Aquatic Species по получению БИОТОПЛИВА ИЗ ВОДОРОСЛЕЙ , но реальные результаты стали появляться только в последние годы, когда такие ученые, как Стивен Мэйфилд из Калифорнийского университета Сан-Диего, применяя наработанные в фармацевтической индустрии методы, научились разводить водоросли , которые отличаются следующими характеристиками: быстро растут, содержат много масла, устойчивы к заболеваниям. К тому же урожай водорослей легко собирать.

За день в лабораториях Sapphire создают и исследуют до 8000 штаммов таких одноклеточных водорослей .

Самые перспективные проходят долгий путь: от подносов с 96 крохотными чашками Петри – в контейнеры размером с бутылку, где водоросли бережно взбалтывают, чтобы равномерно распределить их в объеме воды, затем в мягкие пластиковые пакеты, подвешенные на манер капельниц для внутривенного вливания, потом в бассейны, содержимое которых перемешивает большое колесо с лопастями. Наконец водоросли помещают в теплицы для промышленного выращивания.

В мае 2008 года в лаборатории Sapphire впервые в истории получили из возобновляемых ресурсов бензин с октановым числом 91.

В сентябре 2010 года компания, получив грант Министерства энергетики ($50 млн.) и кредит под гарантии Министерства сельского хозяйства ($54,5 млн.) начала строительство на 300 акрах опытного завода в Нью-Мексико. Уже в этом году завод должен производить несколько сотен баррелей нефти в день.

Обратите внимание

Если все будет хорошо, Sapphire продолжит коммерческое развитие проекта, чтобы к 2018 году производить уже десятки тысяч баррелей в день. Это минимальная «корзина» топлива, которую может рассматривать ответственный за закупки менеджер на нефтеперерабатывающем заводе. «Крупные НПЗ принимают 20-30 подобных “корзин” сырья в любое время, – говорит Уорнер.

Читайте также:  Моторные и трансмиссионные масла, можно ли смешивать различные виды

– Обычно нефтепереработчики не интересуются меньшим объемом. Вот на этот уровень нам и нужно выйти».

Срок жизни водорослей долог, а число их ошеломляюще велико.

Марк Бюгнер, ведущий аналитик по биотопливу в американском исследовательском агентстве Lux Research, говорит, что сегодняшние технологии все еще слишком дороги и не позволяют добывать много сырья.

«По сравнению с водорослями получение этанола из кукурузы покажется скромным проектом». При этом производство и получение биотоплива из кукурузы, на которое в США возлагали большие надежды, на поверку оказалось очень дорогим.

Марк Бюгнер говорит, что Sapphire очень закрытая компания. На офисе нет даже вывески, а стоит неизвестному человеку вылезти из машины, как его встречает крепкий охранник. «Это внушает подозрения, что технология не работает, – говорит Бюгнер.

– Что секретность – это ширма, позволяющая скрыть тот факт, что компания находится в том же положении, как и все остальные». И добавляет: «Вы можете сказать, что такие люди, как Си-Джей, не станут рисковать карьерой из-за проекта, который не работает. Но и умные люди могут совершать ошибки.

Нет стопроцентной гарантии, что здесь все в порядке».

Байрон Уошом, эксперт в области альтернативной энергетики с 20-летним стажем, директор стратегических энергетических инициатив в Калифорнийском университете в Сан-Диего, настроен более оптимистично: «Я всегда спрашиваю клиентов: “На кого вы ставите на скачках – на лошадь или на жокея?” Сам я ставлю на жокея: он знает, как подобрать лошадь и выиграть заезд. Я бы сказал, что у компаний вроде Sapphire подходящие данные, чтобы выиграть скачку».

Примеры использования биотоплива в технике

США: Демонстрация первого рейса эсминца на биотопливе прошла успешно

В США провели рейс эсминца, который использовал в качестве горючего биотопливо .

Эскадренный миноносец, относящийся к классу Spruance и управляемый дистанционно, совершил плавание протяженностью 17 часов вдоль побережья США от калифорнийского города Сан-Диего до базы ВМС США в Порт-Уайними. Двигатели корабля весь маршрут работали на смеси, которая содержала в равной пропорции обычное горючее и обработанное специальным образом масло. Масло это было получено из водорослей.

Эта демонстрация – один из этапов перевода ВМС США на доктрину «Великого зеленого флота». Согласно положениям этой доктрины, ВМС США к 2016 г. планирует использовать исключительно альтернативное топливо , а к началу следующего десятилетия удовлетворять 50% общего энергопотребления флота за счет альтернативных источников энергии .

Народ приходит на авиасалон ILA в Берлине, прежде всего, чтобы увидеть самолеты. Но самолеты без топлива не летают, а оно не вечно и по тому концерн EADS, создатель самолетов-гигантов уделяет серьезное внимание разработке топлива будущего.

Как рассказывает Райнер Вайгнер «в этой невзрачной установке под названием Фотобиореактор, ученые из института промышленного использования зерна, по заказу EADS, выращивают водоросли из которых можно делать топливо, для роста водорослей необходимы только свет и двуокись углерода». Концерн связывает с этим способом производства топлива большие надежды, иначе он не стал бы показывать этот биореактор на своем стенде в Берлине.

Создание топлива из растительного сырья идея не новая, для этого уже используется рапс, картофель и зерновые культуры – рис, кукуруза, пшеница.

«Проблемы при этом возникают, прежде всего, морально-этические» – говорит Отто Пульт, научный сотрудник института, – «ведь для производства топлива используются продукты питания, которых во многих частях мира нахватает».

Ученые, работающие над этим проектом по заказу EADS, предлагают свою технологию выращивания водорослей и производства керосина из них.

Никакого керосина только водоросли – именно по такому принципу работает эта новинка в сфере авиапромышленности.

Важно

Самолет нового поколения Diamond Aircraft DA42 кружит в берлинском небе на топливе из морских водорослей .

Демонстрационный полет проходит в рамках международного авиасалона. Представил экологически чистое чудо – Европейский Аэрокосмический Оборонный Концерн.

– « Топливо из морских водорослей более энергоемкое – на 5-10%, кроме того его преимущества также в качестве выхлопов, оно выше чем при работе на обычном керосине».

По словам производителей, у биотоплива есть еще одно немаловажное преимущество: – «Производить биологическое топливо можно везде, нужен лишь солнечный свет, углекислый газ, питательные вещества и место, чтобы это осуществить».

Однако есть в биотопливе из водорослей и одно существенное но, производить его крайне не дешево.

– «Я не могу сказать, сколько в конечном итоге будет стоить 1 литр топлива из морских водорослей, но это будет намного дороже. К сожалению, мы еще не достигли уровня, когда можем производить его в больших количествах на продажу».

Отвечая на вопрос «Как долго ждать мировому сообществу самолетов на биотопливе?» Штулбергер ответил, что еще 5-10 лет.

Водоросли хороши тем, что очень быстро растут и дают большое количество вещества необходимого для создания топлива. К тому же водоросли могут расти где угодно, и главное – вы не расходуете на создание топлива продукты питания.

На площадке института под Берлином уже созданы большие практически промышленные установки для выращивания водорослей . Однако процесс этот пока еще слишком дорог.

1 килограмм биомассы, полученный из водорослей, стоит на мировом рынке от 10 до 20 долларов. Рентабельным такое производство может быть, если килограмм будет стоить не больше 1 доллара.

Совет

Конечно, если поставить это на производственный поток, нужны миллионы тон биомассы, и себестоимость можно снизить. Поэтому ученые настроены оптимистично.

Испытательные полеты авиалайнеров заправленных таким топливом уже прошли, можно надеяться, что создание авиатоплива из водорослей – станет доходной отраслью экономики.

Искусственная нефть за минуту – вполне реально

Специалисты Мичиганского университета (США) усовершенствовали технологию производства биотоплива из морских водорослей, передают новости альтернативной энергетики информационное сообщение американского новостного издания.

Ученым удалось превратить 65% водорослевой массы в топливо аналогичное нефти, так называемый «biocrude», всего за одну минуту.

Многие эксперты считают это значительным прорывом в данной технологии производства биотоплива — новый процесс не требует периода в миллион лет для превращения натурального сырья в нефть.

Ранее biocrude как правило получали процессом быстрого пиролиза из древесного материала, вместе с тем также проводились и эксперименты по производству биотоплива из морских водорослей.

Природный материал на время от 10 до 90 минут нагревали до 300 градусов Цельсия, в результате чего и происходило превращение.

До настоящего времени наилучший из достигнутых результатов – 50% объема водорослей превращенных в biocrude — был получен при нагреве биомассы от 10 до 40 минут.

Американские ученые в ходе эксперимента наполнили разъемную стальную трубу диаметром 1,5 миллиметра массой мокрых водорослей и поместили ее в песок, разогретый до 600 градусов Цельсия, в результате чего всего за одну минуту 65% объема водорослей превратился в biocrude.
Пока остается неясным, почему более короткий по времени нагрев оказался столь эффективным.

Обратите внимание

По версии ученых реакции, производящие искусственную нефть протекают очень быстро, а медленный нагрев просто замедляет процесс преобразования побочными реакциями.

Следуя этой теории, изменение затрачиваемого времени на протекание реакции позволит в дальнейшем значительно повысить скорость производства из водорослей нефтеподобного продукта, но и уменьшит размеры реакторов, что в свою очередь снизит стоимости сооружения заводов по производству biocrude, передают новости альтернативной энергетики.

Новости альтернативной энергетики также напоминают, что биотопливо biocrude может успешно использоваться на современных нефтеперерабатывающих заводах, при условии предварительного извлечения дополнительных атомов азота и кислорода, изобилующих в живых организмах.

Китай разработал авиационное биотопливо

Китай присоединился к США, Финляндии и Франции – странам, которые самостоятельно разработали авиационное топливо на основе биологического сырья, сообщают новости альтернативной энергетики.

Экспериментальным видом горючего был заправлен пассажирский авиалайнер A-320 компании China Eastern Airlines, который в рамках испытаний совершил тестовый полет и благополучно приземлился в Шанхае после 85 минут пребывания в воздухе.

По словам представителей «Синопек», компании-разработчика биотоплива, продукт изготовлен на основе растительных масел и по характеристикам полностью идентичен авиационному керосину. В ближайшее время производитель намерен запустить выпуск горючего для коммерческого использования, передают новости альтернативной энергетики.

из открытых источников информации

Источник: https://vseonauke.com/264166560222153076/biotoplivo-iz-vodoroslej/

Плюсы и минусы использования биотоплива

С каждым годом растет потребление природных ресурсов, добыча нефти, газа, угля и пр. ископаемых не прекращается ни на минуту.

Объемы добычи настолько велики, что в недалеком будущем это неизбежно приведет к нехватке энергетических ресурсов на планете.

Уже многие годы ведутся исследования и разработки альтернативных источников энергии, особое внимание уделяется производству биотоплива, способного если не вытеснить, то хотя бы частично заменить бензины и дизтопливо.

Что такое биотопливо?

Биотопливо — это топливо, которое производится из растительного либо животного сырья, органических отходов. Виды биотоплива подразделяются на твердое, жидкое и газообразное.

Твердое биотопливо

Благодаря развитию технологий, сегодня уже существует много различных типов твердого биологического топлива. Среди них можно отметить продукты на деревянной основе, отходы лесной промышленности:

  • прессованные опилки;
  • щепки;
  • кора деревьев;
  • солома.

А также отходы аграрного производства:

  • подсолнечная лузга;
  • ореховая скорлупа;
  • навоз.

Эти материалы и отходы проходят стадии обработки и прессования, после чего принимают гранулированную форму длинной до 30 мм, диаметром до 10 мм. Гранулы называются пеллетами.

Также из стружки и опилок  изготавливают брикеты. Переработка опилок в производстве позволяет сохранить гектары леса. Также такой источник энергии более экологически чистый, в отличие от угля.

При сгорании дерева и его отходов не выделяется вредных веществ.

Пеллеты на протяжении последних лет занимают верхние позиции среди видов альтернативного топлива для котлов отопления. Ими хорошо заменять солярку, дрова, уголь, либо использовать для работы специальных генераторов. При их сгорании отсутствует дым, выделяется больше тепла, чем от прочих горючих материалов.

Жидкое биотопливо

Чаще применяется в автомобильной промышленности. К нему относят спирты, полученные путем переработки растительного сырья (крахмало и сахаросодержащих культур):

  • биоэтанол;
  • биометанол;
  • биобутанол;
  • демитиловый эфир;
  • биодизель.

Остановимся более подробно на биодизеле. Основным источником для его получения является рапс и соя.

До недавнего времени  в значительных объемах использовалось и  пальмовое масло, однако результаты последнего изучения вопроса Европейской комиссией показали, что выбросы парниковых газов из биодизеля, произведенного на  пальмовом масле, могут превышать более чем в три раза выбросы в атмосферу, по сравнению с обычным дизтопливом, поэтому с 2021 года его производство в ЕС будет запрещено. Однако это не касается остальных видов сырья.

Также применяют подсолнечное, арахисовоее, кокосовое и льняное масло. Самой эффективной культурой для производства биодизеля считается рапс. Одним из преимуществ биодизеля является возможность смешивания его с обычным дизелем в разных пропорциях. Также он обладает высоким уровнем воспламеняемости.

Этапы производства биодизеля

Заметим, что его применение значительно продлевает срок службы дизельного двигателя, так как биодизель является одновременно и первоклассной смазкой.

Читайте также:  Кондиционер climatic что это такое и как работает

Газообразное биотопливо

Газообразное топливо получают путем брожения органических отходов, либо с помощью термохимических и биохимических реакций. Брожение происходит под воздействием бактерий.

Основным видом газообразного биологического топлива является биогаз. К его разновидностям относится биоводород (получается в процессе бутилового либо ацетонобутилового брожения различных растений).

Большой плюс, что в быту биогаз, может применяться в тех же отраслях, где используется обычный природный газ.

Из чего делают биотопливо

Растительное сырьё, из которого производится биотопливо, подразделяется на три поколения. К первому относятся такие культуры как кукуруза, сою и рапс.

Кукуруза

Большая часть биотоплива производится путем переработки кукурузы. Этанол, который получают из кукурузы, имеет хорошие устойчивые показатели. В конце производственной цепочки, остается продукт распада – зерновой дистиллят. Им разрешается кормить рогатый скот.

Соя и рапс

Это две аграрные культуры богатые маслами. В частности, их используют для производства биодизеля и топлива для реактивных двигателей. Их переработка не требует тяжелого технологического процесса, поэтому не является дорогостоящим процессом, и в скором времени, может получить статус производства в промышленных масштабах. Получаемое масло часто используют и в пищевой промышленности.

Сахарный тростник

В производстве топлива сахарный тростник имеет неофициальное название «вторая кукуруза». Если в кукурузе на переработку идут семена, то в тростнике главный элемент — стебель. Так как сахарный тростник может расти только в тропическом поясе, есть очевидное региональное ограничение в его производстве.

Ко второму поколению сырья относится древесина и трава, а также непищевые остатки сельскохозяйственных культур. К третьему – водоросли.

Биотопливо из водорослей

Водоросли — это простые организмы, способные к быстрому росту в загрязненной либо соленой воде.

Большим преимуществом водорослей является то, что они содержат в сотни раз больше масла в сравнении с сырьем 1-го поколения.

Важно

Поэтому исследования в направлении производства топлива из водорослей считаются очень перспективными. В США ведутся разработки по генетической модификации этих растений с целью получения наилучших результатов.

К недостаткам можно отнести чувствительность водорослей к температурным скачкам. Поэтому выращивание водорослей довольно сложный процесс, требующий особого контроля.

Плюсы и минусы биотоплива

Биотопливо уже успело закрепить за собой статус конкурентоспособного источника энергии. Этому способствует привлекательная стоимость, экологичность биотоплива, и что самое главное для производителей – источник сырья – возобновляемые ресурсы.

Среди минусов можно отметить ограничения по региональной пригодности, растительное масло часто может выращиваться лишь в некоторых регионах из-за собственных особенностей роста в зависимости от климата. Также для производства необходимы большие площади земли.

Тенденции мирового рынка биотоплива

Популярность биотоплива во-первых обусловлена энергетической безопасностью, во-вторых это одно из направлений борьбы против глобального потепления, за счет снижения выбросов в атмосферу.

Биотопливо – альтернатива всем обыденным видам энергетических источников. Все виды транспорта стараются использовать биотопливо, так как это дешевле и чище в процессе сгорания. Высокая потребность на это топливо, способна значительно поменять состояние дел на рынке энергоносителей.

Согласно прогнозам независимого общества энергетики, к 2025 году дефицит нефтепродуктов составит 14%.

По состоянию на 2012 год, выработка биотоплива составила 110 млрд литров. Такие темпы производства, в лучшем случае смогут покрыть только 7% на 2021 год, что является не совсем хорошим показателем.

К сожалению, увеличение производства пока не идет в ногу с увеличением потребности населения и промышленности. Сегодня многие государства мира начинают все больше уделять внимания программа по разработке и производству биотоплива. Согласно прогнозу специалистов в 2020 году производство экологической энергии в мире вырастит до 36%, а к 2040 году она может достичь 48%.

Источник: https://energosector.com/biotoplivo/plyusy-i-minusy-biotopliva

Биотопливо

Биотопливо – это источник энергии, который получается из растительного или животного сырья. Бывает в жидком, твердом и газообразном состояниях.

Что это такое биотопливо и его виды

Само слово биотопливо у многих людей на слуху, но что это конкретно, мало кто знает, тем более мало кто сможет объяснить, как и из чего его производят.

Биотопливо – это источник альтернативной энергии, который производится из биологического сырья.

Существует несколько видов подобного топлива, которые отличаются по своему физическому состоянию, это:

  1. Жидкое биотопливо;
  2. Твердое биотопливо;
  3. Газообразное биотопливо.

Твердое биотопливо

Более широкое распространение в жизни человека получило твердое биотопливо. Этот вид топлива известен людям с древних времен – это обыкновенные дрова.

В связи с развитием технологий и совершенствованием процессов обработки древесины, в данном сегменте твердого биотоплива появились новые участники, это топливные брикеты и топливные гранулы (паллеты), которые, по сути своей, похожи, отличаются лишь в технологии производства и способам использования.

Кроме древесных отходов, для изготовления брикетов и гранул используют отходы сельского хозяйства (солому, шелухи ветки и т.д.) и продукты жизнедеятельности животных (навоз, помет и т.д.).

Жидкое биотопливо

Данный вид биотоплива менее распространен, из-за малого производимого количества и необходимости конструктивных изменений в агрегатах, привычно работающих на бензине и дизельном топливе.

Существует несколько видов жидкого биотоплива, полученных путем переработки растительного сырья, это:

  • Биоэтанол – этиловый спирт;
  • Биометанол – метиловый спирт;
  • Биобутанол – бутиловый спирт;
  • Диметиловый эфир – простой эфир;
  • Дизельное биотопливо — жидкое моторное топливо для дизельных двигателей, состоит из смеси эфиров жирных кислот.

Газообразное биотопливо

Оно также пока не получило широкого распространения, к данному виду относятся:

  • Биогаз – газ, получаемый в результате брожения веществ растительного или животного происхождения. Процесс брожения, в этом случае, происходит под воздействием бактерий;
  • Биоводород – это водород, полученный из биомассы;
  • Метан – газ из семейства углеводородов.

Распространение данного вида энергоресурсов

В настоящее время биотопливо, во всех своих состояниях, разве лишь за исключением твердых видов, не нашло широкого распространения в повседневной жизни.

Но в связи с тем, что запасы привычных видов энергии постоянно сокращаются, а запасы биомассы, которая может послужить сырьем для получения жидкого и газообразного видов биотоплива, колоссальны, то и работы по применению в повседневной жизни этих видов топлива, продолжаются.

Биотопливо, кроме различия по физическим свойствам, различаются еще по двум типам, это:

  1. Биотопливо первого поколения – производится из сельскохозяйственных культур (кукуруза, сахарный тростник, рапс, соя и т.д.),что создает конкуренцию прочим сельскохозяйственным культурам, используемых для пищи человека.
  2. Биотопливо второго поколения – в этом случае используется сырье, которое не используется человеком в качестве пищи. Это отработанные жиры и масла, деревья, трава.

Распространение данных видов топлива напрямую связано с использованием биодизеля и биоэтанола, который является хоть и не в полной мере, но все же заменителем бензина.

В настоящее время объемы биомассы, которые могут быть переработаны, используются лишь на 5 – 6%, это обусловлено

Совет

финансовыми тратами для внедрения существующих технологий, инвестиций в эти исследования и технологии.

Разработчики проекта «Стратегии развития топливно-энергетического комплекса России до 2020 года» учли существующий потенциал нашей страны, который состоит из двух составляющих, это:

  • Технический потенциал, который характеризуется приростом биомассы;
  • Экономический потенциал, целесообразный объем сбора биомассы.

В рамках стратегии развития страны, разработки новых технологий и способах их внедрения, роста цен на традиционные энергоносители, привлекательность биотоплива неукоснительно растет и процесс внедрения этих технологий будет продолжаться.

Применение биотоплива для автомобилей

Как уже выше писалось, для современного топлива автомобилей есть замена в виде биотоплива, это:

  • Для дизельных двигателей – биодизель;
  • Для двигателей внутреннего сгорания – биоэтанол.

Биодизель получают из растительных масел (рапсовое, соевое, пальмовое) и метанола.
Биодизель второго поколения производят из микроводорослей и масленичных культур.

Отдельный вид биодизеля – грин-дизель, который является смесью углеводородов и представляется на рынке, как улучшающая добавка к обычному топливу.

Как правило, биодизель для заправки автомобилей используют в смеси с обычным дизельным топливом (соляркой) в соотношении 20/80%, где биодизеля 20%. Недостаток такого смешивания – повышенный расход топлива и снижение мощности.

Биоэтанол в чистом виде для заправки автомобиля использовать нельзя, т.к. это окислитель и растворитель. Для его использования требуется реконструкция авто с заменой элементов топливной системы на узлы, изготовленные из нержавеющей стали и стойкого пластика.

В мире созданы автомобили с двигателями внутреннего сгорания, которые работают на смеси биоэтанола и бензина в соотношении:

  • 85/15% — в США;
  • 10/90% — в странах Европы;
  • 20/80% — в Бразилии,

Считается, что при данных пропорциях (кроме США, там автомобили были реконструированы), такое соотношение топлива не вредит системам автомобиля, что позволяет использовать биоэтанол уже при существующих технологиях.

Биотопливо для камина

По общепринятому мнению – лучшим топливом для камина являются спиртосодержащие жидкости. В связи с этим можно с уверенность сказать, что в качестве биотоплива для камина можно использовать:

  • Биоэтанол – этиловый спирт;
  • Биометанол – метиловый спирт;
  • Биобутанол – бутиловый спирт;
  • Демитиловый эфир – простой эфир;
  • Дизельное биотопливо.

Эти вещества можно использовать как в чистом виде, так и в составе с прочими составляющими.

Биотопливо для каминов производят в разных странах, это США, Канада, ЮАР и страны Европы. Наиболее известные в России польские компании «Kratki» и «Planika».

Обратите внимание

В России биотопливо для каминов производят: компания «БИОТЕПЛО», Мастерская биокаминов BioKer и еще ряд компаний.

Цены на биотопливо для каминов находятся в диапазоне от 500 («Planika») до 2000 рублей (BioKer) за 5 литров топлива.

Биотопливо из водорослей

Разработана и успешно используется технология получения биотоплива из водорослей.

Плюсом использования водорослей для промышленного применения, является то, что для их выращивания не требуется занимать части суши, они растут в любой воде и не требуют особого ухода, с одной стороны, а с другой – способны осуществлять значительный прирост биомассы за малые промежутки времени.

Имея в своем составе простые химические элементы, водоросли легко перерабатываются.

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 жилых строений, 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.

Популярные записи

Источник: https://alter220.ru/bio/biotoplivo.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector