Что такое биотопливо, его виды и преимущества

Содержание

Биотопливо для авто. Топливо XXI века?

До сих пор не утихают споры между сторонниками «зеленых», считающих биотопливо топливом будущего и учеными, имеющими более пессимистический взгляд на использование этого продукта в народном хозяйстве. Однако ряд проектов по использованию биотоплива как в энергетической, так и автомобильной отрасли, внесли свои коррективы в этом противостоянии и доказали эффективность его применения.

Биоэтанол – самое распространенное биотопливо для авто

Данный продукт представляет собой один из видов жидкого биологического топлива. По сути, данное биотопливо — это спирт, изготавливаемый из сельскохозяйственной продукции, например, из кукурузы или сахарного тростника. Эти виды растений содержат в себе крахмал и сахар, что и позволяет получить по специальной технологии топливный этанол, содержащий в своем составе метанол и сивушные масла. Данный спирт не пригоден для питья и может быть использован только в технических целях.

Основная часть производства биоэтанола в мире приходится на Бразилию, также крупными поставщиками являются страны Северной и Южной Америки. В соответствии с государственными программами таких стран, как США и Канада, по увеличению объемов производства биоэтанола, в ближайшее время ожидается их лидерство на биотопливном рынке.

Европейский союз также стремится к росту потребления возобновляемого топлива, и закон регламентирует его долю в общем объеме автомобильного топлива в размере до 6%. А в Германии, Франции, Италии и Испании ведутся работы по увеличению производительности предприятий по производству биоэтанола.

На африканском рынке превалирует ЮАР. Такие страны, как Индия и Китай целенаправленно стремятся увеличить долю такого топлива до 5%.

Биотопливо на практике

Автомобили на биотопливе

Заливать этанол в чистом виде в баки автомобилей категорически нельзя, так как он является сильнейшим растворителем и окислителем. Использование чистого биоэтанола требует переделки автомобиля с установкой деталей на двигатель из нержавеющего металла или пластика.

В настоящее время в мире уже разработаны около 40 моделей автомобилей, так называемых Flexible-Fuel Vehicle (FFV), с совмещенной конструкцией заправки, в баки которых можно заливать бензин и этанол в любом соотношении.

Так, в США, на дорогах курсирует более 6 миллионов грузовых и легковых автомобилей, для которых на заправках реализуется специальная смесь Е85, состоящая из 85% биоэтанола и 15% бензина. Присутствие бензина в составе смеси необходимо только для того, чтобы двигатель хорошо заводился в холодное время года.

Швеция в продвижении биотоплива в своей стране, пошла еще дальше, так, смесь этанола с бензином должна быть в обязательном порядке на крупных автозаправках, а авто, работающие на этом виде топлива, имеют беспрепятственный бесплатный проезд в центр Стокгольма, при этом их владельцы освобождаются от оплаты за стоянку и платят сниженный автоналог.

На Западе используют смесь Е10, состоящую из 10% биоэтанола и 90% бензина в обычных двигателях, а в Бразилии – 20%, так как считается, что такая добавка не способна повредить двигатель и топливную систему автомобиля.

В настоящее время даже самолеты, выпускаемые бразильской компанией Embraer, летают именно на смеси самолетного топлива со спиртом. Чистый бензин продавать в стране для заправки авто запрещено.

Согласно статистическим данным, даже незначительная добавка биоспирта в бензин, эффективно влияет на его сгорание, повышает его октановое число, что существенно снижает токсичность выбросов в атмосферу, также уменьшает риск воспламенения топлива при повреждении топливной системы автомобилей.

Биобутанол

Бутиловый спирт, как правило, получают из сахарного тростника и сахарной свеклы, маниоки и пшеницы, а также из целлюлозы – отходов деревообрабатывающей промышленности, щепок и опилок. Этот биотопливо имеет высокую энергетическую ценность, на 95-98% выше, чем у бензина и может использоваться как самостоятельный источник энергии, так и в смеси с бензином. Его можно добавлять и к бензину, уже смешанному с этанолом.

Преимущества биобутанола заключается в том, что он легко смешивается с бензином, причем его можно добавлять в более высоких объемах при эксплуатации авто, имеющих стандартный двигатель.

Биодизель

Биодизель

Для производства используются в основном, жирные масла, иногда – эфирные. Масла вырабатывают из таких культур, как рапс и соя. Считается, что наиболее перспективное направление производства биодизеля – это использование водорослей.

Биологический дизель может применяться как 100% источник тепла, так в смеси с дизельным топливом – полученным в нефтехимической промышленности. В любом случае такое биотопливо не наносит вреда окружающей среде, так как он безвреден. Обычно топливная смесь состоит из 80% солярки и 20% биодизеля. Недостатком является увеличение расхода солярки при снижении мощности двигателя, низкий срок хранения и агрессивное влияние топлива на резиновые детали, а также отложение воска при работе автосредства при низких температурах.

Биогаз

Данный продукт еще называют «канализационным» газом, так как его вырабатывают из отходов сельскохозяйственной деятельности, пищевых производств, из мусора. По существу — это тот же пригодный газ метан, очищенный от углекислого газа и полученный искусственным способом.
В выхлопных газах автомобиля, работающего на этом виде топлива, практически нет вредных веществ, газ обладает высокими антидетонационными показателями. Но по сравнению с вышеприведенными аналогами биотоплива, данный газ имеет низкую теплоотдачу, при этом требуются тяжелые баллоны для его использования и хранения. Наиболее приемлемый вид транспорта – грузовой или пассажирский.

Что такое биотопливо, его виды и преимущества

В связи с климатическими сдвигами, которые происходят на планете, многие страны начинают задумываться об экологии. В первую очередь для улучшения экологии на планете многие страны производят биотопливо, которое сможет заменить традиционное.

Экологически чистое биотопливо

0.1. Экологически чистое биотопливо

Еще одна причина производства биотоплива заключается в том, что запасы нефти и угля не бесконечны. Рано или поздно они исчерпаются, и когда это произойдет, людям будет жизненно необходимы альтернативные виды топлива, на которых смогут ездить автомобили, работать котлы, турбины и так далее.

1. Что такое биотопливо

Многие слышали о биотопливе, однако мало кто на самом деле знает, что это такое и как его производят. Итак, биотопливо – это альтернативный вид топлива, который получается в результате переработки биологических отходов или биологического сырья. Стоит отметить, что существует три вида биотоплива:

  • Жидкое;
  • Твердое;
  • Газообразное.

Кроме этого такое топливо может изготавливаться из разного биологического сырья, к примеру, из навоза, соломы, кукурузы и так далее.

1.1. Твердое биотопливо

Твердый тип биотоплива является наиболее часто применяемым в жизни человека. Самый яркий и всем известный пример твердого биотоплива – это, конечно же, дрова, которые используются с незапамятных времен для обогрева помещений и приготовления пищи.

Однако на сегодняшний день существуют и другие виды твердого биологического топлива. К примеру, древесные гранулы и пиллеты. Они изготовлены из прессованных опилок, щепок, коры деревьев, соломы и других отходов аграрного хозяйства, таких как:

  • Лузга подсолнечника;
  • Скорлупа орехов;
  • Навоз и так далее.

Такие отходы прессуются и принимают вид гранул цилиндрической формы, которые имеют длину в 10-30 мм, и диаметр 6-10 мм. Биотопливо из опилок и других аграрных отходов чаще всего используются для отопления жилых домов. При этом переработка отходов позволяет сохранять леса, а в отличие от угля, при сжигании биотоплива не выделяются вредные вещества, загрязняющие окружающую среду.

1.1.1. Пиллеты, твердое биотопливо

В России пиллеты уже несколько лет являются достойной альтернативой обычным типам топлива. Они успешно заменяют солярку, уголь и дрова, при этом в отличие от солярки и угля, пиллеты при сгорании не выделяют вредных веществ и практически не дымят. Кроме этого такой вид топлива выделяет больше тепла, чем обычные дрова, благодаря чему пиллеты используются не только для обогрева частных домов, но и в промышленности.

Единственным конкурентом пиллет является газ, который подается через трубопровод. Кончено, если учитывать только стоимость сырья, то отопление на газу стоит в 3-4 раза дешевле. Однако если принять в расчет стоимость нового подключения газового оборудования (согласование проекта, разрешение газовой службы и так далее), то пеллеты выигрывают и здесь.

Что такое пеллеты? Это твердый тип биотоплива, который представляет собой небольшие гранулы цилиндрической формы. Они, как и любое другое твердое биотопливо, изготавливаются из отходов сельского производства (солома, опилки, кора, скорлупа орехов и так далее). Стоит отметить, что за рубежом такое топливо широко применяется в автоматизированных котельных, как бытового, так и промышленного назначения. Во многом такую популярность пеллеты получили благодаря низкой стоимости. При этом по выделению тепла они не уступают углю и другим видам топлива.

Размер одной гранулы пеллет составляет 6-8 мм в диаметре и 5-70 мм в длину. Однако существуют пеллеты, имеющие размеры, превышающие указанные выше. К примеру, в Новосибирске выпускаются пеллеты, имеющие диаметр 10 мм.

В России в качестве сырья для производства данного типа биотоплива используются хвойные породы (остатки от переработки хвойного дерева). Но при этом стоит отметить, что наивысшее качество имеют пеллеты, которые сделаны из отходов переработки лиственных пород деревьев. Конечно, для производства такого топлива требуется современное оборудование более высокого уровня.

1.2. Жидкое биотопливо

Жидкий вид биотоплива, как правило, используется в автомобилях. К нему можно отнести:

  • Биоэтанол (прекрасная альтернатива бензину, хотя и уступает последнему по энергоплотности);
  • Биометанол;
  • Биобутанол – имеет вид бесцветной жидкости;
  • Диметиловый эфир – изготавливается из угля, природного газа либо биомассы;
  • Дизельное биотопливо (биодизель);
  • Биотопливо второго поколения – изготавливается путем пиролиза биомассы.

1.2.1. Дизельное биотопливо

Биодизель производится из различных видов растительных масел. Для получения такого топлива из растительного масла в первую очередь требуется уменьшить вязкость последнего. Делается это при помощи спирта. Известно, что любое масло состоит из триглицеридов, что означает, что в составе масла имеется глицерин. Именно глицерин и делает масло вязким.

Чтобы вывести (нейтрализовать) глицерин масло подвергается процессу трансэтерификации – устранение глицерина при помощи спирта. В результате такого процесса получается чистое биологическое дизельное топливо. Получившаяся жидкость имеет цвет меда и не должна содержать примесей. Если жидкость, даже немного мутная, это говорит о том, что в ней присутствует вода. Удалить ее можно в процессе нагревания.

Стоит отметить, что дизельное биотопливо крайне не рекомендуется хранить более трех месяцев, так как оно начинает разлагаться и терять свои свойства.

1.2.2. Биотопливо из соломы

Относительно недавно ученые из Нидерландов разработали еще один вид жидкого биологического топлива, которое может использоваться в автомобилях. Производится оно из соломы.

Согласно технологии производства такого топлива солома нагревается до определенной температуры, после чего к ней добавляются специальные ферменты. Это позволяет образовать сахара. Следующий этап заключается в том, что при помощи бактерий образованные сахара перерабатываются в этанол, который впоследствии можно использоваться в качестве топлива для автомобиля.

Изготовление биотоплива из соломы отличается экономичностью. Около трети перерабатываемой соломы отправляется в отходы, которые сжигаются. При горении они выделяют достаточное количество энергии (температуры), чтобы получить сахара из оставшихся двух третей соломы. Более того, при сжигании соломы образуется больше энергии, чем требуется для образования сахаров. Эту энергию вполне возможно использовать в других целях.

Ученые утверждают, что после переработки 5 т соломы по представленной технологии получается биотопливо для автомобилей, которого хватит на целый год езды.

1.2.3. Биотопливо из рапса

Рапс является самым перспективным сырьем, которое используется для производства биотоплива. Стоит отметить, что уже сегодня 80% биодизеля изготавливают именно из рапса.

Технология изготовления биологического дизельного топлива из рапса заключается в том в том, что исходное сырье (то есть семена рапса) попадает в специальное устройство (маслобойку). Здесь масло отделяется от рапсового шрота, который в дальнейшем используется в комбикормовой промышленности. Полученное масло поступает для следующей обработки в этерификационную установку. В процессе этерификации из рапсового масла удаляется глицерин. Для этого в масло добавляется метанол и немного щелочного катализатора.

Весь процесс этерификации осуществляется в специальных колоннах. В итоге химических реакций получается метиловый эфир, который отличается хорошей воспламеняемостью. Стоит отметить, что такой биодизель имеет более высокое цетановое число, нежели обычное дизельное топливо, полученное из нефти (соответственно 56-58 против 50-52).

1.3. Газообразное биотопливо

К такому типу топлива относятся:

Такие виды биотоплива получаются в результате брожения биомассы. Процесс добычи биогаза заключается в том, что биомассы содержат смесь метана и углекислого газа. Таким образом, если подвергнуть биомассу воздействию специальных бактерий (метаногенов) произойдет разложение.

2. Зеленые технологии. Биотопливо: Видео

2.1.1. Биотопливо из навоза

Долгое время отходы сельскохозяйственной и пищевой промышленности использовались исключительно для производства удобрений, однако сегодня эти же отходы позволяют вырабатывать биологическое топливо. В качестве сырья для производства топлива можно использовать навоз скота и птиц, а также пивная дробина, отходы боен, послеспиртовая барда, канализационные стоки, свекольный жмых и так далее.

В результате переработки таких отходов получается газообразное биотопливо, которое получается в результате брожения. Полученный в итоге биогаз может быть использован для производства электроэнергии или в котельных, для отопления жилых домов. Кроме этого такое топливо используется в автомобилях.

Однако стоит отметить, что для получения газообразного биотоплива для автомобилей биогаз, полученный в результате брожения необходимо отчистить от СО2, после чего он преобразуется в метан.

2.2. Биотопливо второго поколения

Биотопливо второго поколения – это такой вид топлива, который производится из непищевого возобновляемого сырья, в отличие от этанола, метанола, биодизеля и так далее. В качестве сырья для производства биотоплива второго поколения может использоваться солома, водоросли, опилки и любая другая биомасса.

Огромный плюс данного типа топлива заключается в том, что оно изготавливается из продуктов, которые всегда доступны, и которые постоянно возобновляются. По мнению многих ученых именно биотопливо второго поколения сможет решить энергетический кризис.

2.2.1. Биотопливо из водорослей

На сегодняшний день ученые разработали специальную технологию получения биотоплива второго поколения из водорослей. Развитие этой технологии в дальнейшем произвести настоящую революцию в мире биотоплива, так как главное сырье (водоросли) не требуют особого ухода и не нуждаются в удобрениях (для роста требуется вода и солнечный свет). Более того, они растут в любой воде (грязной, чистой, соленой и пресной). Также водоросли способны помочь в чистке канализационных магистралей.

Рекомендуется к прочтению  Все о седанах

Еще один положительный момент производства биотоплива из водорослей заключается в том, что последние состоят из простых химических элементов, которые легко поддаются переработке и расщеплению. Таким образом, благодаря всем преимуществам технология производства биотоплива из водорослей имеет наибольший потенциал.

Биотопливо как альтернативный источник энергии. Биотопливо для двигателя

Сможет ли биотопливо заменить бензин для автомобилей — Российская газета

Постепенное истощение запасов нефти и газа, удорожание добычи углеводородов, катастрофическое загрязнение окружающей среды при добыче и сжигании угля привели к необходимости использования альтернативных источников энергии.

Особое место среди них занимает биотопливо — различные виды горючих продуктов из растительного сырья, главным преимуществом которых является возобновляемость. Сейчас главное внимание исследователей и практиков направлено на получение жидких и газообразных видов топлива для транспортных средств, а также для систем отопления и производства электроэнергии.

Неудивительно, что первым практически используемым в качестве биотоплива веществом стал обычный этиловый спирт, поскольку получение этанола из растительного, прежде всего пищевого, сырья (зерна, картофеля, сахарной свеклы и т.д.) было налажено еще несколько столетий назад. Правда, для совершенно иной цели. Но резкое удорожание нефти продемонстрировало выгодность использования этанола в качестве топлива для автомобильных двигателей внутреннего сгорания, особенно в странах с дешевым сырьем для микробиологического синтеза спирта. Первой такой страной стала Бразилия, в которой подавляющее количество автомобильного топлива обычно представляет собой смесь 80 процентов биоэтанола из сахарного тростника и 20 процентов бензина. Бразилия производит сейчас около 20 миллиардов литров биоэтанола, примерно столько же спирта (из кукурузы) поступает на рынок США.

Широкое использование спирта уже сейчас вызвало серьезную проблему — огромные площади в США заняты под посевы кукурузы для непищевых целей, поскольку фермерам выгоднее «выращивать» биоэтанол. Кроме того, этиловый спирт энергетически менее эффективен, чем бензин из-за присутствия в молекуле атома кислорода.

В России использование биотоплива на основе этилового спирта проблематично по несколько другим причинам. Во-первых, у нас законодательно ограничен оборот этанола, а во-вторых, этот спирт необходимо как-то перевести в «непитьевое» состояние — даже денатурирование ядовитым пиридином себя не оправдало. И безопасный процесс перевода уже разработан на основе давно известной реакции дегидратации — отщепления воды от молекул спиртов. При определенных условиях получается смесь углеводородов, близкая по составу к бензину. Этот вариант разработан в Институте общей и неорганической химии РАН под руководством члена-корреспондента РАН Александра Гехмана. Хотя при недавнем резком снижении цен на нефть получение синтетического бензина из этанола теряет смысл. Но даже и при повышении стоимости барреля, как подсчитали въедливые ученые, для производства 1 литра биотоплива требует более 1 литра нефти — для работы тракторов и комбайнов, для производства пестицидов и для самого микробиологического синтеза этанола.

Другим спиртом, который можно использовать в качестве возобновляемого биотоплива, является бутиловый спирт, который можно микробиологически получать из сахарного тростника, пшеницы, кукурузы, корнеплодов и даже из отходов лесопереработки. Александр Гехман приветствует этот подход.

При этом эксперт замечает, что «существует и ряд нерешенных технологических проблем, прежде всего из-за невозобновляемости микроорганизмов, используемых для производства биобутанола. Хотя если новым биотопливом удастся заместить хотя бы 5 процентов обычного бензина, это уже можно считать перспективным».

Другим видом биотоплива, производимого уже сейчас в значительных количествах, является биодизель. Это топливо, по составу близкое к дизельному топливу из нефти, получают из липидов (жиров) масличных растений — рапса в нескольких странах ЕС, подсолнечника (Франция и Италия), сои в США, Бразилии и в Африке, пальмового масла в Индонезии и Малайзии. Производство биодизеля в ЕС постоянно растет, как и импорт биодизеля из других стран. По прогнозам, объем потребления биодизеля в ЕС к 2020 году достигнет от 21 до 26 миллионов литров.

Однако увеличение площадей под возделывание этих культур приводит к росту цен на продовольствие и сведению лесов. Делались попытки получения биодизеля из водорослей, но этот процесс оказался неконкурентоспособным. Правда, появилась надежда, что проблема будет решена с помощью микроскопических грибов-паразитов, обитающих внутри древесины и расщепляющих целлюлозу с образованием смеси углеводородов. Такой способностью обладают грибы Gliocladium roseum, паразитирующие на южноамериканском кустарнике эукрифия. Самое поразительное, что при разложении целлюлозы грибы выделяют такие углеводороды, как декан, метилциклогексен, ундекан, октан и бензол. По своему составу эта смесь очень близка к дизельному топливу и вполне может использоваться вместо него. Это открытие было сделано в США, но не менее интересные разработки проводятся и в России.

Так, в работе с участием декана химфака МГУ академика Валерия Лунина была разработана и запатентована биотехнология получения биодизеля на основе липидов мицелиальных грибов, например, гриба Cunnihghamella japonica, образующего до 50 процентов липидов, близких по составу к маслу рапса. Валерий Лунин подчеркивает, что «по сравнению с растительными маслами липиды грибов имеют ряд существенных преимуществ, а именно высокая скорость роста грибов, независимость выхода продукта от сезонных и климатических условий, отсутствие потребности в посевных площадях, возможность создания безотходных технологий».

В России весьма перспективно производить биогаз — метан (или водород) из органических отходов. При этом не требуется использовать пищевое сырье и терять посевные площади, к тому же метан в 20 раз сильнее оказывает влияние на парниковый эффект и его утилизация — прекрасный способ борьбы с глобальным потеплением. Получают биометан в так называемых метан-танках с помощью метанобразующих бактерий. Трудно перечислить все виды отходов для производства биометана — это навоз, отходы многочисленных пищевых производств, фекалии, бытовые отходы, те же водоросли, органический мусор, растительные отходы и т.д. В России на агропредприятиях производится ежегодно около 800 миллионов тонн отходов, из которых можно получить около 70 миллиардов кубометров биометана, при сжигании которого — около 110 миллиардов кВт-ч электроэнергии. Метан-танки устанавливают на свалках, на очистных сооружениях пищевых производств, они могут и отапливаться биометаном. После решения проблемы раздельного сбора отходов в России можно было бы резко сократить площади полигонов твердых бытовых отходов.

Производство биотоплива, несомненно, имеет множество положительных моментов. Однако, как говорит завлаб Института химической физики РАН доктор химических наук Владимир Арутюнов: «Довольно простые оценки, которые еще 40 лет назад сделал Петр Капица, показывают невозможность обеспечить за счет возобновляемых источников энергии уровень энергопотребления развитых стран для всего населения Земли. Следует указать и на этическую сторону вопроса получения биотоплива. Более 2 миллиардов людей в мире испытывают серьезный недостаток продуктов питания. Из-за роста потребности в этаноле и соответствующего роста цен на зерно растут цены и на свинину, говядину, мясо птицы, молоко и т.д. А в России мы еще и не в состоянии полностью обеспечить свои потребности в продовольствии. И вообще, когда схлынет ажиотажный бум, место биотоплива в мировой энергетике не превысит нескольких процентов в мировом энергобалансе».

Российские автопроизводители также работают над созданием биотопливных машин. Так, еще в 2008 году три Лады Калины, заправленные смесью биобутанола и бензина, проехали 4 тысячи километров от Иркутска до Тольятти. Биотопливо для авто произвел Тулунский гидролизный завод из отходов лесопереработки — щепок и опилок. В 2010 году в ноябре прошел еще один тысячекилометровый автопробег Киров-Москва. Лада Калина на биотопливе проходила испытание и в городских условиях. Год назад создана и биотопливная Лада Гранта. Однако, по мнению производителей, маркетинговые параметры не позволяют рассматривать этот проект как самодостаточный.

Виды биотоплива: сравнение твердого, жидкого, газообразного

Альтернативой традиционным энергоресурсам (газу, каменному и бурому углю, нефти) являются различные виды биотоплива, для изготовления которых используется растительное либо животное сырье.

А также отходы промышленности и результаты жизнедеятельности организмов.

Что такое биологическое топливо

Наиболее перспективным направлением в энергетике являются технологии, предусматривающие использование возобновляемых ресурсов, к числу которых относится и биологическое топливо.

Наиболее распространенным видом биологического топлива являются обычные дрова. 38% населения Земли используют их для отопления и приготовления пищи

В качестве сырья для его производства можно брать биомассу растительного/животного происхождения, включая отходы промышленных производств либо остатки жизнедеятельности животных.

Обработка таких веществ производится термохимическим или биологическим методом, в последнем случае топливо получают при помощи различных видов микроорганизмов.

Хотя в ближайшем будущем биотопливо вряд ли сможет полностью вытеснить традиционные углеводороды, развитие этой отрасли возобновляемой энергетики способствует сохранению запасов полезных ископаемых

Во многих странах действуют специальные программы по расширению доли биотоплива в национальном и региональном энергопотреблении. В ряде государств имеются также обязательные нормы использования этого источника энергии.

Достоинства и недостатки биотоплива

У биологических видов горючего есть свои положительные и отрицательные стороны. Интерес к использованию этого вида сырья вызван его несомненными достоинствами. К ним относятся:

  • Бюджетная стоимость. Хотя на данный момент цены на биотопливо практически совпадают со стоимостью бензина, биологические вещества считаются более выгодным видом горючего, поскольку при сжигании дают меньше выбросов. Биотопливо пригодно к применению в различных условиях, при этом его можно адаптировать к двигателям разных конструкции. Еще одним плюсом является оптимизация работы мотора, который дольше остается чистым из-за малого количества сажи и выхлопным газов.
  • Мобильность. Биологическое топливо отличается от других вариантов альтернативных источников энергии своей мобильностью. В конструкции солярных и ветряных установок обычно входят тяжелые аккумуляторные батареи, поэтому они чаще всего используются стационарно, тогда как биогорючее можно без особых хлопот перевозить из одного региона в другой.
  • Возобновляемый источник энергии. Хотя, по мнению исследователей, существующих залежей сырой нефти хватит как минимум на несколько сотен лет, ископаемые запасы все-таки конечны. Биотопливо, изготавливаемое из растений и отходов жизнедеятельности животных, относится к числу возобновляемых ресурсов, которым в обозримом будущем не грозит исчезновение.
  • Охрана атмосферы земли. Крупным недостатком традиционных углеводородов является большой процент CO2, который выделяется при сжигании. Этот газ создает в атмосфере нашей планеты парниковый эффект, создавая условия для глобального потепления. При сгорании же биологических веществ количество углекислого газа снижается до 65%. Помимо этого культуры, используемые в производстве биотоплива, потребляют оксид углерода, уменьшая его долю в воздухе.

Совершенствование технологий и развитие новых методов сможет усилить положительный эффект биотоплива. Так, разработка технологий с использованием планктона и водорослей позволит значительно снизить его цену.

В то же время на современном этапе развития наук и технологий производство биотопливо связано с рядом сложностей и неудобств. Прежде всего, это природные ограничения в выращивании растений. Для произрастания культур, используемых для выработки биомассы, требуется учитывать ряд факторов, а именно:

  • Водопользование. Сельскохозяйственные растения потребляют много воды, являющейся ограниченным ресурсом, особенно в засушливых местах.
  • Инвазивность. Выращиваемые на топливо культуры часто бывают агрессивны. Они заглушают аутентичную флору из-за чего может пострадать биоразнообразие и экосистема региона.
  • Удобрения. Для произрастания многих растений требуется дополнительное внесение питательных веществ, которые могут нанести вред другим культурам или общей экосистеме.
  • Климат. Отдельные климатические зоны (например, пустыня или тундра) не подходят для выращивания биотопливных культур.

Активное выращивание сельскохозяйственных растений связано и с истощением земледельческих ресурсов, Несоблюдение правил агротехники может привести к снижению содержания полезных компонентов почв и, как следствие, к их истощению, что вызовет обострение продовольственной проблемы.

Происходит нарушение экосистемы. Для производства биомассы обычно требуется расширение территорий, задействованных в сельском хозяйстве. Нередко с этой целью проводится зачистка территории, что приводит к разрушению микроэкосистемы (например, леса), гибели растений и животных.

Для выработки биотоплива уже сейчас выращивается большой объем сельскохозяйственных культур. На производство биомассы идет более 50% производимого в Европе рапса, более трети американского зерна, почти половина выращиваемого в Бразилии сахарного тростника

Возникают проблемы с выращиваем монокультур. Для получения большего урожая биомассы производители часто засеивают земли определенным растением. Подобная практика не слишком хорошо отражается на состоянии сельскохозяйственных угодий, поскольку монокультура ведет к изменению окружающей среды.

На полях, занятых одним видом растений, обычно паразитируют особые разновидности вредителей. Попытка борьбы с ними при помощи инсектицидов и пестицидов приводит лишь к выработке устойчивости к данным средствам.

Чтобы избежать описанных выше проблем, ученые советуют не пренебрегать биоразнообразием культур, совмещая на полях несколько растений, а также использовать местные сорта флоры.

Поколения альтернативного горючего

Широкий ассортимент растительного сырья, используемого для биомассы, принято разделять на несколько поколений.

К первому поколению относятся сельскохозяйственные культуры, в которых содержится высокий процент крахмала, сахаров, жиров. Это такие популярные растения, как кукуруза, сахарная свекла, рапс, соя. Поскольку выращивание этих культур наносит ущерб климату, а их изъятие с рынка влияет на ценообразование продуктов, ученые пытаются заменить их на другие виды биомассы.

Из сельскохозяйственных растений, относящихся к первому поколению сырья, в настоящее время вырабатываются почти все виды современного жидкого топлива (биодизель, этанол)

В группу второго поколения биомассы входит древесина, трава, сельскохозяйственные отходы (скорлупа, шелуха). Получение биотоплива из такого сырья требует больших затрат, однако позволяет решить вопрос утилизации не пищевых остатков с одновременным производством горючих материалов.

Особенностью культур, входящих в эту разновидность, является присутствие в них лигнина и целлюлозы. Благодаря им биомассу можно сжигать и газифицировать, а также подвергать пиролизу, получая жидкое топливо. Главным недостатком биомассы второго поколения считается недостаточная отдача с единицы площади, из-за чего под такие культуры приходится отводить значительные земельные ресурсы.

Сырьем для производства биотоплива третьего поколения служат водоросли, которые выращиваются в промышленных масштабах, например, в открытых водоемах.

Наиболее перспективным вариантом считается биотопливо, получаемое из одноклеточных водорослей. Такие растения быстро набирают массу, при этом для их выращивания не требуется плодородных земель

Подобная практика имеет большие перспективы, однако в настоящее время такие технологии только разрабатываются. Ученые также ведут исследования по созданию методик, позволяющих получить биотопливо четвертого и даже пятого поколения.

Три разновидности биотоплива

В зависимости от того, в каком агрегатном состоянии находится вещество, различают три основных типа биотоплива:

  • Твердое: дрова, торф, отходы жизнедеятельности животных, отходы сельскохозяйственного производства.
  • Жидкое: биодизель, диметиловый эфир, биоэтанол, биобутанол.
  • Газообразные: биогаз, метан, биоводород.

Каждый тип веществ имеет свою специфику, речь о которой пойдет ниже.

Тип #1: твердое

К числу наиболее популярных твердых разновидностей биологического топлива относятся древесина, торф, отходы жизнедеятельности животных.

Древесина (дрова, щепа, опилки)

Древним видом биотоплива являются хорошо знакомые всем дрова, которые издавна применяются для обогрева домов и приготовления еды. До сих пор их активно используют в разных странах для получения тепло/электроэнергии, в частности, на дровах работает крупная Австрийская теплоэлектростанция, мощность которой составляет 66 мегаватт.

В то же время у подобного сырья имеются недостатки. Энергетическая ценность дров относительно невелика: при сжигании часть вещества оседает в виде сажи, из-за чего камины и печи необходимо регулярно прочищать. Кроме того, для восполнения запасов древесины требуется определенное время — новые деревья вырастут лишь через 15-20 лет.

Отличной альтернативой обычным дровам являются пеллеты (гранулы), для производства которых используется некондиционная древесина (кора, щепа, опилки, сучья).

Пеллеты, получаемые из древесины, торфа и различных отходов, имеют разный цвет. Светлые используются для топки каминов и печей, тогда как темные, с большим содержанием коры, предназначены для твердотопливных котлов

Для производства топливных пеллет сырье измельчается в пыль, которая затем высушивается и прессуется при высокой температуре. Благодаря содержащемуся в древесине лигнину образуется клейкая масса, из которой формируются небольшие цилиндрики длиной 5-70 мм и диаметром 6-10 мм.

Современной альтернативой традиционным дровам являются топливные брикеты четырех-, шести- или восьмигранной формы. Этот экологически чистый материал имеет высокую теплоотдачу

К числу популярных видов биотоплива причисляется древесная щепа, которая часто служит источником энергии на европейских ТЭЦ. Выработка этого сырья производится на лесозаготовках либо на специальных производственных линиях, оснащенных машинами-шредерами.

Болотный и лесной топливный торф

Это распространенная разновидность биотоплива, применяемая в бытовых и промышленных целях на протяжении веков. Торф представляет собой не полностью разложившийся в условиях болота слой мха, добыча которого осуществляется во многих странах мира (Россия, Белоруссия, Канада, Швеция, Индонезия и другие).

Торф, содержащий 50-60% углерода, считается популярным газоносным материалом. Это ценное сырье может применяться не только в качестве топлива, но и как удобрение либо теплоизолятор

Для удобства производственного процесса биомассу обычно перерабатывают на месте добычи. Процесс состоит в очистке (просеивании) сырья от посторонних выключений с последующей сушкой и формовкой в виде брикетов или гранул.

Топливо из сельскохозяйственных отходов

В сельскохозяйственном производстве, как правило, накапливается большое число разнообразных растительных отходов: внешние оболочки растений, ореховая скорлупа, солома.

Подобное сырье также можно подвергать прессовке и гранулированию, получая топливные пеллеты, характеристики которых практически не отличаются от гранул, изготовленных из древесной биомассы.

Биотопливо животного происхождения

Наряду с дровами еще в старину люди начали применять топливо животного происхождения, а именно кизяки – высохший навоз домашних животных. Современные технологии сушки и переработки подобного сырья позволяют получать твердые разновидности биотоплива, совершенно лишенные неприятного запаха.

С давних пор кочевые народы применяли в качестве горючего высушенный навоз лошадей, верблюдов, крупного рогатого скота. В настоящее время из отходов жизнедеятельности домашних животных изготовляется биотопливо в виде брикетов либо пеллет

Поскольку в настоящее время отходы животноводства накапливаются в промышленных масштабах, изготовление из них топлива одновременно решает вопрос об их утилизации.

Тип #2: жидкое

Жидкие варианты биотоплива, отличающиеся безопасностью и экологичностью, большей частью применяются в качестве замены бензина и других подобных средств. К числу наиболее распространенных вариантов относятся биоэтанол, биометанол, биобутанол, биодизель, диметиловый эфир.

Биоэтанол из растительных культур

Это распространенное жидкое биотопливо, которое используется для заправки автомобилей. Хотя чистое вещество не применяется в качестве горючего, его добавка в бензин способствует улучшению работы двигателя, увеличению его мощности, осуществлению контроля за нагревом мотора, снижению выбросов выхлопных газов.

На многих автозаправках Европы, Азии, Северной и Южной Америки предлагается не только традиционное горючее, но и различные виды биотоплива, прежде всего смеси, содержащие биоэтанол

Биоэтанол оценили также любители каминов. Это вещество имеет хорошую теплоотдачу, к тому же при его горении не образуется сажа или дым, а количество выделяемого углекислого газа сводится к минимуму. Благодаря таким особенностям биогорючее можно применять даже для топки каминов в многоквартирных домах.

Выработка биоэтанола осуществляется из сырья первого поколения, содержащего крахмал либо сахар. Зерновые, кукуруза, сахарный тростник, свекла перерабатываются по технологии спиртового брожения.

Биобутанол для заправки автомобилей

Биобутанол — полученный биологическим путем аналог бутанола. Бесцветная жидкость, обладающая характерным запахом, широко применяется в качестве химического сырья в промышленности, а также может использоваться как транспортное горючее.

Показатель энергоемкости бутанола близок к бензину, что позволяет частично заменять последний в топливных элементах. В отличие от биоэтанола, биобутанол может применяться самостоятельно, без добавления традиционных видов горючего.

Сырьем для производства этого биовещества служат самые разнообразные растения: свекла, маниока, пшеница, кукуруза.

Диметиловый эфир (C2H6O)

Это также экологически чистое топливо. При его сжигании в выхлопных газах отсутствуют соединения серы, а содержание соединений азота на 90% ниже, чем при сгорании бензина. Диметиловый эфир можно применять без специальных фильтров, но в конструкцию автомобиля (система питания, зажигание двигателя) приходится вносить кардинальные изменения.

Диметиловый эфир считается перспективным вариантом автомобильного топлива. Машины с двигателями, рассчитанными на это горючее, разрабатывают такие крупные компании, как Volvo, SAIC Motor, KAMAZ, Nissan

Без каких-либо переделок можно использовать комбинированное топливо, содержащее 30% диметилового эфира в машинах, которые оснащены LPG-двигателями.

Жидкое горючее может производиться из различного сырья: природного газа, угольной пыли, биомассы и прежде всего из остатков целлюлозно-бумажного производства, трансформирующихся в жидкость при небольшом давлении.

Биометанол из одноклеточных водорослей

Подобное вещество является аналогом обычного метанола, который широко применяется для производства ряда химических соединений (уксусная кислота, формальдегид), а также используется в качестве антифриза и растворителя.

Впервые вопрос о производстве этого вида биотоплива был поднят в 1980-х годах, когда группа ученых предложила получать жидкую субстанцию путем биохимической трансформации морского фитопланктона, культивирование которого будет производится в специальных водоемах.

Биометанол имеет ряд потенциальных преимуществ:

  • Высокую энергоотдачу (14 при получении метана, 7 при выработке метанола).
  • Отличную продуктивность фитопланктона (до 100 тонн с гектара в год).
  • Нетребовательность одноклеточных организмов, для культивирования которых не нужна пресная вода, плодородные почвы.
  • Сохранение земледельческих ресурсов, поскольку фитопланктон выращивается в прудах или морских заливах.

Хотя промышленное изготовление биометанола до сих пор не налажено, в настоящее время ведутся упорные исследования и разработка технологий для развития производства этого вида альтернативного горючего.

Биодизель как альтернатива транспортному горючему

Это жидкое моторное биотопливо, состоящее из смеси эфиров жирных кислот. Вещество безопасно для людей и животных, практически полностью разлагается в земле за 28 дней, а также имеет относительно высокую (<100) температуру возгорания. Биодизель снижает процент выхлопов вредных газов, а также продлевает срок эксплуатации мотора, поскольку имеет в своем составе смазочные компоненты.

Горючее применяется для заправки автодвигателей как самостоятельно, так и в комбинации с обычным топливом. Следует учитывать лишь небольшой срок хранения биологического вещества: через три месяца начинается распад биологического вещества с полной потерей свойств.

Для биодизеля в странах ЕС был принят специальный стандарт EN14214. В ряде стран действует также стандарт EN590, допускающий добавку 5% биодизеля в другое топливо.

Тип #3: газообразное

К основным разновидностям газообразного биологического топлива относятся биогаз и биоводород.

Биогаз как замена природного газа

Биогаз представляет собой практически полный аналог природного газа: в нем содержится 13-50% CO2, 49-87% метана, а также примеси h3 и h3S. Если это вещество очистить от углекислого газа, можно получить биометан.

Газообразное биотопливо изготовляется из биомассы методом водородного или метанового брожения. Последнее вызывается тремя видами микроорганизмов: сначала сырье подвергается воздействию гидролизных бактерий, которые затем сменяются кислотообразующими и метанообразующими микробами.

Производство биогаза может вестись на промышленных и кустарных устройствах. Наиболее распространенный способ производства – аэронобное сбраживание в метантанках

В качестве сырья могут применяться разнообразные материалы: силос, навоз, водоросли, сточные воды, помет, фекальные остатки, бытовые отходы. Исходное вещество приводится в гомогенное состояние, после чего его при помощи погрузчика его помещают в реактор. Там поддерживается комфортная температура в +35-38о С, необходимая для осуществления процесса метанового брожения.

Сырье постоянно перемешивается, при этом образующийся газообразный продукт отводится в газгольдер (блок для хранения), откуда он попадает в электрогенератор.

Биоводород, полученный химическим методом

Разновидность газообразного биотоплива, представляющую собой аналог обычного водорода, получают из биомассы с помощью биохимического либо термохимического методов.

При термохимическом способе подготовленное сырье (например, отходы древесины) нагревают до температуры 500—800° C без доступа кислорода, при этом выделяются газы h3, CO, Ch5.

Перспективным методом выработки биоводорода является биофтолиз. В этом случае газ производится при помощи водорослей, которые помещаются в морскую воду, канализационные стоки

При биохимическом способе сырье выдерживается в комфортных условиях при нормальном давлении и температуре примерно в 30° C. В биомассу вносятся специальные микроорганизмы Enterobacter cloacae, Rodobacter speriodes, которые разлагают исходный продукт, выделяя водород. Для ускорения производства с использованием полисахаридов допускается внесение энзимов.

Выводы и полезное видео по теме

На представленном ниже ролике можно увидеть процесс изготовления популярного вида биотоплива — древесных брикетов:

Виды биологического топлива различаются не только агрегатным состоянием, но и характеристиками. При выборе подобных материал необходимо принимать во внимание их планируемое использование, эффективность, функциональные свойства и стоимость.

инструкция как производить в домашних условиях. Применение и преимущество в современном мире!

Большая часть современных машин, установок, механизмов и систем, функционируют используя нефть, уголь или природный газ в качестве топлива. Но не стоит забывать, что их запасы быстро уменьшаются и со временем вообще иссякнут. Уже в наше время возникают военные конфликты за право обладания территориями, богатыми природными ресурсами. Поэтому все более актуальным становится поиск другого, «неиссякаемого» источника энергии.

Многие исследователи в области энергетики считают, что именно биотопливо в будущем заменит использование нефти и газа. Сама идея использования биологических отходов в качестве топлива появилась относительно недавно, но уже показала эффективность биотоплива, как источника энергии. Поэтому, на данный момент, исследователи придумывают все новые и новые способы добычи биологического топлива.

Краткое содержимое статьи:

Где применяется биотопливо?

Фактически биотопливо на 100% заменяет обычное топливо. Оно может использоваться для обогрева помещений (брикеты, пиллеты, биогаз), как горючее для автомобильных двигателей (биодизель), или как другой вид топлива. Правда в таком случае, необходима замена некоторых механизмов. Например, биодизель более вязкий чем обычная солярка.

Использование биодизеля в качестве горючего, требует установки двигателя способного работать с более вязким топливом. Другим решением будет использовать смесь из биодизеля и классического дизеля. Такое топливо воспринимают все дизельные двигатели

По какой технологии производится биотопливо?

Прежде всего, необходимо заметить, что бывает твердое, жидкое и газообразное биологическое топливо. Для производства твердого биотоплива (брикетов и пиллетов), используются растительные отходы сельского хозяйства (стебли подсолнухов, листья кукурузу, солому…), отходы деревообрабатывающей промышленности (щепки, опилки, кора…), и другие растительные отходы.

На первом этапе, сырье измельчается. Затем просушивается и прессуется в блоки (в форме цилиндра или параллелепипеда). Для производства жидкого биотоплива используют специальные технические культуры (чаще всего рапс).

Первоначально сырье отжимается для получения растительного масла. Затем протекает химическая реакция с одноатомными спиртами, в результате которой получается биодизель.

Для производства биогаза подходят практически любые отходы животного и растительного происхождения. Сырье помещается в герметичный резервуар и заливается водой. В процессе брожения выделяется газ с высоким содержанием метана.

Добыча биотоплива своими руками

Для получения биотоплива в домашних условиях, не нужно обладать специализированным образованием или вкладывать огромные суммы денег. В данном разделе, мы подскажем вам как самостоятельно произвести «домашнее» биотопливо всего за несколько шагов.

Твердые виды биотоплива

Находим поставщика сырья. Это может быть владелец лесопилки, у которого много остатков производства (стружка, щепки, опилки), или крупный фермер, который рад будет избавиться от стеблей и листьев растений. Главное обеспечить постоянный источник сырья для вашего производства.

Подготавливаем помещение для производства вдали от жилых помещений (производство довольно шумное), и сухое складское помещение. Закупаем оборудование (измельчитель сырья, сушилка и машину для прессовки и нарезки). Оно не дешевое! Но оно быстро окупится, если производить брикеты не только для собственных нужд, но и для продажи.

Находим потенциальных покупателей (соседи, знакомые или небольшие предприятия). Это поможет не только обеспечить обогрев вашего дома, но и получить хорошую материальную прибыль.

Жидкое топливо на биологической основе

Высаживаем большие площади рапса, подсолнечника или сои. Это необходимое для производства сырье.

Подготавливаем помещение для производства топлива (большое и хорошо вентилируемое) и место складирования. Закупаем оборудование. Пресс для отжима масла, емкости для хранения (не металлические!), фильтры для очистки масла от примесей. Также понадобится метанол и гидроксид натрия.

Будьте внимательны! Для производства качественного топлива необходимо соблюдать все пропорции при изготовлении.

Находим покупателей. Биодизельное топливо хорошо подходит для неприхотливых двигателей тракторов. Попробуйте заключить контракт с тракторной бригадой или крупным агропредприятием.

Производство биогаза в домашних условиях

  1. Выкапываем яму для резервуара. Стены резервуара могут быть из любого материла, главное, чтобы он был герметичным. Объем резервуара зависит от ваших нужд (из одного килограмма биологических отходов, выделяется пол килограмма биогаза).
  2. Наполняем резервуар био мусором (растительные и животные отходы), заливаем водой и герметично закрываем крышкой (не забывая проделать канал, через который газ будет попадать в емкость для хранения.
  3. Через металлическую трубу соединяем резервуар для брожения биомусора с емкостью для хранения.
  4. Подсоединяем систему к газовому котлу для обогрева. Не забываем про регуляторы давления. Этот этап лучше доверить специалисту! Неправильная эксплуатация системы может привести к утечке газа и взрыву.

Фото биотоплива

Видео о биотопливе

Как сделать биотопливо своими руками?

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:

  1. К 1 поколению относится биотопливо, полученное в результате переработки сельхоз растений в биодизель и этанол.
  2. 2 поколение – биотопливо, полученное от отходов продуктов питания.
  3. К 3 поколению биотоплива относится биотопливо, полученное при использовании внедренных технологий в результате разрушения биомасс.
  4. 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:

  1. 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.
  2. Возобновляемость. Так как биотопливо получается из разнообразных органических соединений растительного или животного происхождения, например, навоз, то его количество не иссякнет.
  3. Экологичность. Это более чистый вид топлива и при сгорании выбрасывает меньше вредных веществ в воздух, чем ископаемое топливо.
  4. 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.

  1. Нельзя добавлять биотопливо в пламя, это приведет к пожару. Его следует добавлять только в остывшую горелку.
  2. Разжигать камин стоит только специальной зажигалкой или длинной спичкой.
  3. Для хранения биотоплива следует использовать упаковку производителя и не переливать в другую тару.
  4. 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:

  1. При сгорании, биотопливо выделяет очень малое количество сажи.
  2. Пламя в биокамине имеет оранжевого оттенка, поэтому в биотопливо добавляют специальные присадки, которые придают оранжевую естественность пламени.
  3. 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:

  1. Биодизель (получено из различных масел либо отходов переработки пищевой промышленности).
  2. Биоэтанол ( как правило, применяется для биокаминов в виде бесцветной жидкости без запаха).
  3. 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:

  1. Солома. Для получения биотоплива, солому смешивают с минерально-азотным комплексом удобрений. Однако, она обладает способностью лишь краткосрочного обогрева.
  2. Опилки. Этот вид биотоплива мало распространен в качестве биотоплива для теплиц, так как при контактировании с водой они выделяют формальдегиды, которые отравляют водные источники.
  3. Кора.
  4. Листья деревьев. Как правило, листья деревьев смешивают с навозом, соломой, травой. Чтобы биотопливо из листьев разогрелось, в него необходимо добавить азотный комплекс удобрений.
  5. Трава.
  6. Льняная костра.
  7. 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:

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

Биотопливо как альтернативный источник энергии

Биотопливом называется топливо, которое извлекают путем обработки биомассы биологическим (посредством бактерий) или термохимическим способом. Как биомасса используется растительное или животное сырье, а также органические промышленные отходы или продукты жизнедеятельности организмов. На сегодняшний день наиболее используемые источники биотоплива — это растения или отходы деревопереработки.

По своему агрегатному состоянию биотопливо бывает твердым, жидким и газообразным.

Из чего делают биотопливо

Твердое

Одним из наиболее известных источников твердого биотоплива являются дрова, которые местами до сих пор используют для получения тепловой и электрической энергии. Несмотря на разработку проектов по выращиванию так называемых энергетических лесов, большим вниманием начинает пользоваться способ получения биотопливных брикетов и гранул из продуктов деревопереработки.

Так, первые производят из различных биоотходов (птичий помет или навоз). Эти отходы высушиваются и прессуются соответствующим образом, после чего используются для обогрева жилых и производственных помещений. Аналогичным образом производят и топливные гранулы, также известные как пеллеты. Сырьем для получения пеллет служат опилки, солома, кора, щепа, а также отходы сельскохозяйственного производства. Так, сырье сначала перемалывается в муку, после поступает в сушилку, а затем в специальный пресс. Там под воздействием высокой температуры и давления лигин, вещество содержащееся в древесных отходах, становится клейким. В результате этого на выходе получаются готовые небольшие цилиндры экотоплива.

Жидкое

К жидкому биологическому топливу относятся этанол, биобутанол и биометанол, а также биодизель. В большинстве своем его получают из растительного сырья. Так, наибольшее распространение на сегодняшний день в качестве транспортного топлива получили биоэтанол и биодизель. По данным на 2014 год, первый занимал около 74% биотопливного рынка, 23% — принадлежали биодизелю.

Сырьем для биоэтанола служат растения, в которых присутствуют крахмал или сахар, которые подвергаются процессу спиртового брожения. Совместное использование этанола и бензина дает ряд преимуществ для автомобиля. Применение такой смеси лучше сказывается на работе двигателя и его мощности, предотвращает перегрев мотора, а также препятствует образованию сажи, нагары и дыма.

Тем не менее наиболее предпочтительным топливом для двигателя является биобутанол, который пока не пользуется популярностью. Он производится из того же сырья, однако лучше этанола соединяется с бензином, а также может быть использован в качестве самостоятельного топлива.

Биодизельное топливо получают из сои, рапса, хлопка,водорослей или жирных масел (того же рапсового или пальмового и кокосового). Биодизельное топливо применяется для заправки автомобилей как самостоятельно, так и совместно с обычным дизелем. Кроме отсутствия негативного влияния на экологию, биодизель также содействует более длительной эксплуатации двигателя, из-за присутствия малого количества серы.

Газообразное

На сегодняшний день существуют два вида газообразного топлива — биогаз и биоводород. Наибольшее распространение пока получил только один из них — биогаз.

Биогаз состоит из смеси углекислого газа и метана. Он получается путем ферментации натуральных отходов, среди которых сточные воды и бытовые отходы, навоз, отходы рыбного и забойного цеха, трава и водоросли. На первом этапе производства используемое сырье измельчают до получения однородной массы. Смесь поступает в утепленный реактор, где живут бактерии. В процессе своей жизнедеятельности бактерии выделяют биогаз. Для этого необходимо постоянно перемешивать сырьевую массу и поддерживать температуру в реакторе на уровне 35 — 38 градусов Цельсия. Образовавшийся в результате биогаз направляется в резервуар для хранения, откуда впоследствии через систему очистки подается в котел или электрогенератор.

Биоводород получают в результате термохимических, биохимических или биотехнологических реакций. Биоводород используется не так широко. На сегодняшний день он применяется только для получения водородных топливных элементов в электроэнергетике.

Биодизель своими руками

Производство биодизеля в домашних условиях — Получение биодизеля своими руками

Общий технологический процесс получения биодизеля.

Для получения биодизеля используют любые виды растительных масел — подсолнечное, рапсовое, льняное и т.д. При этом биодизель полученный из разных масел имеет некоторые отличия. Так, например пальмовый биодизель имеет наибольшую калорийность, но и самую высокую температуру фильтруемости и застывания. Рапсовый биодизель несколько уступает пальмовому по калорийности, но лучше переносит холод, потому более всего подходит для дизельных двигателей эксплуатирующихся вевропейских стран и России.

Сам процесс получения биотоплива, в принципе, достаточно прост. Нужно уменьшить вязкость растительного масла, чего можно достичь различными способами. Любое растительное масло — это смесь триглицеридов, т. е. эфиров, соединенных с молекулой глицерина с- трехатомным спиртом (C3H8O3). Именно глицерин придает вязкость и плотность растительному маслу. Задача при приготовлении биодизеля- удалить глицерин, заместив его на спирт. Этот процесс называется трансэтерификацией.

Реакция в целом выглядит так,

Ch3OC=OR1|CHOC=OR2 + 3 Ch4OH → (Ch3OH)2CH-OH + Ch4COO-R1 + Ch4COO-R2 + Ch4OC=O-R3|Ch3COOR3

Где R1, R2, R3 : алкильные группы.

В результате применения метанола образуется метиловый эфир, в результате использования этанола- этиловый эфир.

Из одной тонны растительного масла и 111 кг спирта (в присутствии 12 кг катализатора) получается приблизительно 970 кг (1100 л) биодизеля и 153 кг первичного глицерина.Для начинающих лучше использовать метанол, с этанолом процесс идет чуть сложнее. Необходимо помнить о всех правилах работы с метанолом.В качестве щелочи берется гидроксид калия КОН или гироксид натрия — NaOH. Для начинающих рекомендуется использовать именно NaOH, он очень гигроскопичен, его необходимо хранить плотно закрытым и при покупке, потряхивая банку, убедиться, что он не набрал влагу.

Правила работы со щелочами.

Необходимо также соблюдать правила безопасности при работе с гидроксидами (щелочами), избегать попадания в глаза, беречь от открытых источников огня, использовать при работе перчатки и защитные средства. Щелочь очень активно может реагировать с алюминием, оловом и цинком — для хранения щелочи нужно использовать стеклянную посуду, нержавеющую сталь или специальный полипропилен высокой прочности.

Обычно необходимое количество метанола составляет 20 % от масла по весу, например для использования 100 л отработанного масла потребуется 20 л метанола. При смешивании щелочи и метанола образуется метоксид, реакция экзотермическя, с выделением тепла.

Правила работы с метанолом.

Метанол-яд! Соблюдать максимальные меры предосторожности! Нельзя вдыхать пары, необходимо избегать открытых источников огня, использовать защитные средства для кожи, в случае случайного контакта промыть большим количеством воды. В процессе работы недопустимо присутствие детей и домашних животных!

В процессе реакции масло просто нагревается до определенной температуры (для ускорения химической реакции) и добавляется смесь катализатора и спирта. Некоторое время смесь перемешивается и отстаивается. В результате успешной реакции смесь должна расслоиться, образуя биодизель в верхнем слое, называемый химически «эфир», затем слой, содержащий много мыла и на дне остается глицерин. Глицерин и мыльный слой затем отделяются, а биодизель промывается различными способами для удаления остатков мыла, катализатора и других возможных примесей. После промывок он обезвоживается для удаления остатков воды.

( производство биодизеля в домашних условиях, биотопливо в домашних условиях, биотопливо своими руками, биодизель своими руками )

При обычной температуре реакция проистекает очень медленно или совсем не идет. Нагревание, также как использование кислоты (основания) просто способствут ускорению реакции. Химия процесса одинакова как при работе с небольшими объемами в гараже, так и на больших промышленных мощностях. При использовании отработанных растительных масел, необходима фильтрация сырья для удаления возможных примесей. Также важно удаление возможной воды для предотвращения гиролиза триглицеридов и образования солей жирных кислот вместо реакции трансэтерификации и образования биодизеля.В домашних условиях это часто достигается простым нагреванием смеси до 120 °C, при этом вся имеющаяся вода выкипает. В течение этого процесса возможно разбрызгивание, для предотвращения чего операция должна проводиться в достаточно большой емкости, заполненной не более чем на две трети, закрытой, но неплотно.В лабораторных условиях первоначальное масло просто перемешивается с осушающим агентом, таким как сульфат магния для удаления воды. После этого осушающий агент удаляется простой фильтрацией. Иногда вязкость масла не позволяет хорошо очистить его таким способом.

Источник http://altenergiya.ru/bio/biotoplivo-toplivo-xxi-veka.html

Источник http://techno-guide.ru/energetika/biotoplivo/chto-takoe-biotoplivo-ego-vidy-i-preimushchestva.html

Источник http://almazcar.ru/dvigatel/biotoplivo-dlya-dvigatelya.html

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: