عيوب ومزايا مصانع الغاز الحيوي الموجودة

في نهاية القرن العشرين ، واجهت البشرية مشكلة حادة في إيجاد مصادر بديلة جديدة للطاقة. والسبب في ذلك هو أزمة الوقود والطاقة الوشيكة والتلوث المتزايد للبيئة. كان من الضروري إيجاد مصادر جديدة للطاقة الحرارية يمكن أن تحل محل النفط والغاز. إلى جانب تطوير الطاقة الشمسية ، ظهر اتجاه آخر واعد أكثر ، والأهم من ذلك ، اتجاه أكثر في الميزانية - استخدام الوقود الحيوي.

الوقود الحيوي هو وقود يتم الحصول عليه من معالجة الكتلة الحيوية بوسائل كيميائية حرارية أو بيولوجية - بمساعدة البكتيريا. يمكن استخدام كل من المواد الخام النباتية والحيوانية ككتلة حيوية ، فضلاً عن المخلفات العضوية للإنتاج ونفايات الماشية. المصادر الأكثر استخدامًا هي النباتات ونفايات الخشب.

اعتمادًا على حالة التجميع ، يتم تمييز الأنواع التالية من الوقود الحيوي:

• صلب (خشب ، رقائق خشبية ، قوالب وقود ، كريات وقود ، خث وقود) ؛
• سائل (الإيثانول الحيوي ، البوتانول الحيوي ، الميثانول الحيوي ، الديزل الحيوي) ؛
• غازي (غاز حيوي ، هيدروجين حيوي).

الوقود الحيوي الصلب

لا يزال الحطب ، مثل قرون مضت ، يستخدم لتوليد الحرارة والكهرباء. مثال على أكبر محطة لتوليد الطاقة من الكتلة الحيوية في أوروبا هو CHP النمساوي. قدرتها 66 ميغاواط.

على الرغم من حقيقة أن العالم يطور ويمول بنشاط مشاريع لإنشاء غابات الطاقة حيث تزرع الكتلة الحيوية الخشبية ، فإن استخدام المنتجات المختلفة لصناعة النجارة للحصول على الوقود الحيوي يجذب المزيد والمزيد من الاهتمام. لقد تم بالفعل تطوير هذه الشركات بشكل جيد وتزويد السوق بمنتجاتها بنشاط. وتشمل هذه قوالب الوقود وكريات الوقود - الكريات.

للحصول على قوالب الوقود ، يتم تجفيف وضغط العديد من النفايات الحيوية ، مثل فضلات الطيور والسماد الطبيعي. تستخدم القوالب الناتجة لتدفئة المباني السكنية والصناعية.

حبيبات الوقود - تستخدم الكريات بطريقة مماثلة. يتم إنتاجها من نشارة الخشب ، ورقائق الخشب ، واللحاء ، والخشب دون المستوى المطلوب ، والقش ، والنفايات الزراعية (قشور عباد الشمس ، وقشور الجوز). للحصول على الكريات ، يتم سحق الكتلة الحيوية أولاً في الدقيق ، ثم تدخل المجفف ، ومنه إلى مكبس خاص ، حيث يصبح اللجنين الموجود في نفايات الخشب لزجًا تحت تأثير الضغط ودرجة الحرارة المرتفعة. يجعل من الممكن الحصول على اسطوانات جاهزة للوقود الحيوي في الإخراج. الجودة المميزة لحبيبات الوقود هي محتواها المنخفض من الرماد - حوالي 3٪.

تقنية الحصول على وقود الخث المستخدم في تدفئة المباني السكنية بسيطة أيضًا. يتم تسليم المواد الخام مباشرة من موقع الاستخراج إلى مصنع معالجة الخث ، حيث يتم تنظيف الخث من الشوائب (منخل) ، وتجفيفها وضغطها في قوالب.

نوع آخر من الوقود الحيوي - رقائق الخشب - يستخدم في أوروبا في محطات الطاقة الحرارية الكبيرة بسعة واحد إلى عدة ميغاوات. يتم إنتاج رقائق الخشب مباشرة عند قطع الأشجار أو في الإنتاج باستخدام آلات التقطيع الخاصة. كمادة خام ، عادةً ما يتم استخدام مخلفات الخشب وقطع الأشجار صغيرة الحجم - الفروع واللحاء والجذوع وما إلى ذلك.

تكنولوجيا الإنتاج

كما هو الحال مع تنظيم أي عملية تكنولوجية ، في البداية ، يتم تنفيذ التحكم الوارد للمواد الخام الواردة. في هذه الحالة ، يتم إجراء فحص عشوائي للحبوب.يتم استخدام جودة البذور للحكم على جودة الشحنة بأكملها.

الخطوة التالية هي الحصول على الزيت. لماذا يتم إرسال المواد الخام إلى المخضضة. لا يتم التخلص من الكعك الذي تم الحصول عليه بعد عصر الزيوت ، بل يتم استخدامه لإنتاج علف للماشية.

تتم معالجة الزيوت أيضًا (ما يسمى بالأسترة). يتكون من تخصيب الزيت باسترات الميثيل. يجب أن يكون المحتوى الإجمالي لهذه المواد في جميع أنحاء الحجم على الأقل 96٪.

جوهر التكنولوجيا بسيط للغاية: من الضروري إضافة الميثانول ومنشط العمليات الكيميائية (أي القلويات). عادة ما يكون مصدر الميثانول هو نشارة الخشب. ومع ذلك ، من الممكن تبسيط المهمة. بدلاً من فصل الميثانول ، يمكنك تخفيف الزيت بالكمية المطلوبة من كحول الأيزوبروبيل أو الإيثانول.

لكي تستمر عمليات الأسترة ، من الضروري تسخين الزيت إلى درجات حرارة عالية. عادة ما يستغرق الأمر ما يصل إلى ساعتين في الوقت المناسب. في هذه الحالة ، من الضروري مراقبة العملية باستمرار وعدم تشتيت الانتباه: حتى الزيادة الطفيفة في درجة الحرارة يمكن أن تؤدي إلى اشتعال الزيت.

يتضح اكتمال التفاعل الكيميائي من خلال استلام رواسب الجلسرين في القاع وتشكيل طبقتين في الحاوية. لذلك ، من المستحسن استخدام حاوية شفافة لهذه العمليات: في هذه الحالة ، من الممكن تحديد وقت اكتمال العملية بدقة بصريًا ، مما يلغي الحاجة إلى التعديلات اللاحقة ويمنع استلام الرفض.

الوقود الحيوي السائل

أصبح الوقود الحيوي السائل أكثر شيوعًا بسبب ملاءمته للبيئة وسلامته. يستخدم بشكل رئيسي في محركات الاحتراق الداخلي. يتم الحصول على هذا النوع من الوقود عن طريق معالجة المواد النباتية المختلفة.

هناك أنواع رئيسية من الوقود الحيوي السائل:

1. الإيثانول الحيوي
2. بيوبوتانول
3. الميثانول
4. وقود الديزل الحيوي

الإيثانول الحيوي

يحتل مكانة رائدة في قائمة الوقود الحيوي السائل. نطاقه في السيارات العادية ، وفي السنوات الأخيرة تم استخدامه أيضًا كوقود حيوي للمدافئ المنزلية. يحتوي الإيثانول الحيوي الممزوج بالبنزين كوقود على عدد من المزايا مقارنة بالبنزين التقليدي: فهو يحسن أداء محرك السيارة ، ويزيد من قوته ، ولا يسخن المحرك ، ولا يشكل السخام والسخام والدخان.

الإيثانول الحيوي هو بديل رائع لعشاق الموقد. نظرًا لأنه لا يشكل دخانًا ، فإن السخام ينبعث منه كمية صغيرة من ثاني أكسيد الكربون أثناء الاحتراق. يمكن استخدامها لتدفئة المواقد حتى في المباني السكنية. في الوقت نفسه ، لا يوجد فقدان للحرارة على الإطلاق ، كما هو الحال عادةً مع تشغيل المواقد التقليدية ذات المدخنة.

يتم إنتاجه وفقًا لتقنية التخمير الكحولي من المواد الخام المحتوية على النشا أو السكر: الذرة والحبوب وقصب السكر وبنجر السكر. له ما يبرره اقتصاديًا الحصول على الإيثانول من المواد الخام التي تحتوي على السليلوز.

بيوبوتانول

كوقود للمحركات ، فهو أفضل من الإيثانول الحيوي: فهو يمتزج بشكل أفضل مع البنزين ، ويمكن استخدامه أيضًا كوقود منفصل. للحصول عليه ، يتم استخدام المحاصيل التقليدية: قصب السكر ، والذرة ، والقمح ، وبنجر السكر. بينما أقل شيوعًا من الإيثانول الحيوي.

الميثانول

لا تزال تكنولوجيا الإنتاج الخاصة بها غير كاملة وتتطلب إدخال العديد من التطورات المبتكرة. من المفترض أن يتم الحصول عليها عن طريق التحول الكيميائي الحيوي للعوالق النباتية البحرية المزروعة في خزانات خاصة. لكن حتى الآن لم يكن من الممكن إنشاء إنتاج على نطاق صناعي. تطبيقات الميثانول الحيوي هي نفسها المستخدمة في الميثانول التقليدي. هذا هو إنتاج عدد من المواد (الفورمالديهايد ، ميثيل ميثاكريلات ، ميثيل أمين ، حمض الخليك ، إلخ) ، كمذيب ومضاد للتجمد.

وقود الديزل الحيوي

يتم استخدامه في محركات السيارات بشكل منفصل وفي خليط مع وقود الديزل التقليدي.بالإضافة إلى عدم وجود تأثير سلبي للديزل الحيوي على البيئة ، فقد سلطت دراسات عديدة الضوء على ميزة أخرى. نظرًا لانخفاض محتوى الكبريت ، فإن خصائص التشحيم لوقود الديزل الحيوي أفضل ، مما يساعد على إطالة عمر المحركات المتسلسلة. يمكن أن تكون المواد الخام لإنتاج الديزل الحيوي نباتات (قطن وفول الصويا وبذور اللفت) وزيوت دهنية (النخيل وبذور اللفت وجوز الهند) والطحالب.

التعديلات اللازمة لأنظمة المركبات للتشغيل على BIOETHANOL

هناك أيضا مشكلة روسية بحتة. وفقًا لتقاليد عريقة ، تعتبر دولتنا الكحول مادة معادية للمجتمع وتحمي المواطنين منها بضرائب وقيود. في هذه الحالة ، من غير المحتمل أن تكون تكلفة وقود الكحول أكثر جاذبية من البنزين المعتاد. وهل سيسمح لهم ببيع الايثانول على مدار الساعة؟ ..

هناك أيضا عقبات عالمية. أحدها هو عدم وجود معايير ومتطلبات موحدة للوقود الحيوي. أين الضمانات ، على سبيل المثال ، أن سيارة أوبل متعددة الوقود التي تسافر في جميع أنحاء ألمانيا ستحب البنزين الحيوي المصنوع من مواد خام أخرى في فرنسا المجاورة؟ لذلك ، فإن النماذج الحديثة التي تعمل بالوقود الحيوي لا تحتقر عادة البنزين أو وقود الديزل.

الوقود الحيوي الغازي

هناك نوعان رئيسيان من الوقود الغازي:

• الغاز الحيوي
• الهيدروجين الحيوي

الغاز الحيوي

منتج تخمير للنفايات العضوية ، والتي يمكن استخدامها كمخلفات برازية ، ومياه الصرف الصحي ، والنفايات المنزلية ، ونفايات المسالخ ، والسماد ، والروث ، وكذلك العلف والطحالب إنه خليط من الميثان وثاني أكسيد الكربون. الأسمدة العضوية هي منتج آخر لمعالجة النفايات المنزلية في إنتاج الغاز الحيوي. ترتبط تقنية الإنتاج بتحويل المواد العضوية المعقدة تحت تأثير البكتيريا التي تقوم بتخمير الميثان.

في بداية العملية التكنولوجية ، يتم تجانس كتلة النفايات ، ثم يتم تغذية المادة الخام المحضرة باستخدام محمل في مفاعل مسخن ومعزول ، حيث تتم عملية تخمير الميثان مباشرة عند درجة حرارة حوالي 35-38 درجة مئوية. يتم خلط كتلة النفايات باستمرار. يتم إدخال الغاز الحيوي الناتج في خزان غاز (يستخدم لتخزين الغاز) ، ثم يتم تغذيته في مولد كهربائي. يحل الغاز الحيوي الناتج محل الغاز الطبيعي التقليدي. يمكن استخدامه كوقود حيوي أو توليد الكهرباء منه.

الهيدروجين الحيوي

يمكن الحصول عليها من الكتلة الحيوية بالطرق الكيميائية الحرارية أو البيوكيميائية أو التقنية الحيوية. ترتبط الطريقة الأولى للحصول على نفايات الخشب إلى درجة حرارة 500-800 درجة مئوية ، ونتيجة لذلك يبدأ خليط من الغازات - الهيدروجين وأول أكسيد الكربون والميثان - في التطور. في الطريقة الكيميائية الحيوية ، يتم استخدام إنزيمات بكتيريا Rodobacter speriodes ، Enterobacter cloacae ، والتي تتسبب في إنتاج الهيدروجين أثناء تقسيم المخلفات النباتية التي تحتوي على السليلوز والنشا. تتم العملية تحت ضغط عادي ودرجة حرارة منخفضة. يستخدم الهيدروجين الحيوي في إنتاج خلايا وقود الهيدروجين في النقل والطاقة. لم يتم استخدامه على نطاق واسع حتى الآن.

مزايا الطاقة

ينشأ الاهتمام البيولوجي والعلمي بموارد الطاقة الطبيعية بسبب الصفات الإيجابية التالية للمنتج:

• التوافر الاقتصادي للمواد... تنفق العديد من البلدان الكثير من المال لشراء النفط أو الغاز الطبيعي. اقتصاد الدولة يعاني من خسائر. يمكن الحصول على الوقود الحيوي في أي بلد تقريبًا. سيقلل إنتاج الوقود المحلي من تكلفة استيراد موارد الطاقة الأجنبية.
• إمكانية التنقل... منشآت الرياح أو الطاقة الشمسية مخصصة حصريًا للاستخدام الثابت. لا يمكن نقلها. يمكن نقل المواد البيولوجية ، إذا لزم الأمر ، من منطقة إلى أخرى.
• الوقود الحيوي مورد قابل للتجديد... لن تختفي النفايات النباتية والحيوانية أبدًا.
• مصدر طبيعي يقلل من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في الجو. يمنع احتمالية الاحتباس الحراري.
• يقلل استخدام الوقود الحيوي لمحركات السيارات من تكاليف الصيانة.

في المستقبل غير البعيد ، سيكون تشغيل الوقود القابل للاحتراق أرخص من استخدام البنزين.

انبعاث مواد ضارة في الغلاف الجوي

تعتبر الكمية المخفضة لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون أثناء الاحتراق إضافة كبيرة للديزل الحيوي. وفقًا لتأكيدات العلماء الذين يتعاملون مع هذه القضايا ، فإن حجم انبعاثات ثاني أكسيد الكربون الناتجة عن احتراق وقود الديزل الحيوي لا يتجاوز حجم معالجة ثاني أكسيد الكربون بواسطة تلك المصانع التي كانت بمثابة مصدر للمواد الخام لإنتاج الوقود في جميع أنحاء العالم. دورة الحياة.

ومع ذلك ، تحدث انبعاثات من احتراق الوقود. هذا هو السبب في أنه ليس من الصحيح تمامًا تسمية وقود الديزل الحيوي بأنه وقود صديق للبيئة. ومع ذلك ، يعتقد البعض أن كمية ثاني أكسيد الكربون المنتجة صغيرة جدًا بحيث يمكن إهمالها. هذا البيان مثير للجدل إلى حد كبير.