A finals del segle XX, la humanitat es va enfrontar a l’aguda qüestió de trobar noves fonts d’energia alternatives. El motiu d’això va ser la imminent crisi de combustible i energia i la contaminació cada vegada més gran del medi ambient. Calia trobar noves fonts d’energia tèrmica que poguessin substituir el petroli i el gas. Juntament amb el desenvolupament de l'energia solar, ha aparegut una altra direcció més prometedora i, sobretot, més pressupostària: l'ús de biocombustibles.
Els biocombustibles són combustibles obtinguts a partir del processament de biomassa per mitjans termoquímics o biològics, amb l’ajut de bacteris. Es poden utilitzar tant matèries primeres vegetals com animals com a biomassa, així com residus orgànics de producció i residus de bestiar d'animals de granja. Les fonts més utilitzades són les plantes i els residus de fusta.
Segons l’estat d’agregació, es distingeixen els següents tipus de biocombustibles:
- Sòlid (fusta, estella, briquetes combustibles, pastilles combustibles, torba combustible);
- Líquid (bioetanol, biobutanol, biometanol, biodièsel);
- Gasós (biogàs, biohidrogen).
Biocombustibles sòlids
La llenya, com fa segles, es continua utilitzant per generar calor i electricitat. Un exemple de la central elèctrica de biomassa més gran d’Europa és la cogeneració austríaca. La seva potència és de 66 MW.
Tot i que el món està desenvolupant i finançant activament projectes per a la creació de boscos energètics on es conrea biomassa llenyosa, l’ús de diversos productes de la indústria de la fusta per obtenir biocombustibles cada vegada crida més l’atenció. Aquestes empreses ja estan força desenvolupades i subministren activament els seus productes al mercat. Aquests inclouen briquetes de combustible i pellets de combustible - pellets.
Per obtenir briquetes de combustible, s’assequen i premsen diversos residus biològics, com excrements d’aus i purins. Les briquetes resultants s’utilitzen per escalfar locals residencials i industrials.
Grànuls de combustible: els grànuls s’utilitzen de manera similar. Es produeixen a partir de serradures, estelles, escorça, fusta poc estàndard, palla, residus agrícoles (closques de gira-sol, closques de nous). Per obtenir pellets, la biomassa primer es tritura en farina, després entra a l’assecador i des d’aquesta a una premsa especial, on, sota la influència de la pressió i l’alta temperatura, la lignina continguda en els residus de fusta es torna enganxosa. Permet obtenir cilindres ja preparats de biocombustible a la sortida. Una qualitat distintiva de les pastilles de combustible és el seu baix contingut en cendres, aproximadament el 3%.
La tecnologia per obtenir torba de combustible que s’utilitza per escalfar edificis residencials també és senzilla. Les matèries primeres s’envien directament des del lloc d’extracció a la planta de processament de torba, on la torba es neteja d’impureses (tamisat), s’asseca i es premsa en briquetes.
Un altre tipus de biocombustible (estelles de fusta) s’utilitza a Europa en grans centrals tèrmiques amb una capacitat d’un a diversos megawatts. La producció d’encenalls de fusta es realitza directament a l’explotació forestal o en la producció mitjançant trituradores especials. Com a matèria primera, s’utilitzen generalment residus de fusta i taques de mida petita: branques, escorça, socs, etc.
Tecnologia de producció
Igual que amb l'organització de qualsevol procés tecnològic, al principi, es realitza el control d'entrada de la matèria primera. En aquest cas, es realitza una comprovació aleatòria dels grans.La qualitat de les llavors s’utilitza per jutjar la qualitat de tota la tramesa.
El següent pas és aconseguir l’oli. Per què les matèries primeres s’envien a la barreja. Els pastissos obtinguts després d’extreure els olis no es llencen, s’utilitzen per a la producció de pinsos per al bestiar.
Els olis es processen posteriorment (l'anomenada esterificació). Consisteix a enriquir l’oli amb èsters metílics. El contingut total d’aquestes substàncies al llarg del volum ha de ser, com a mínim, del 96%.
L’essència de la tecnologia és bastant senzilla: cal afegir metanol i un activador de processos químics (qualsevol àlcali). La font de metanol sol ser serradures. No obstant això, és possible simplificar la tasca. En lloc de separar el metanol, podeu diluir l'oli amb la quantitat necessària d'alcohol isopropílic o etanol.
Perquè es produeixin els processos d’esterificació, cal escalfar l’oli a altes temperatures. Normalment triga fins a dues hores en el temps. En aquest cas, cal controlar constantment el procés i no deixar-se distreure: fins i tot un lleuger augment de la temperatura pot provocar l’encesa de l’oli.
La finalització de la reacció química s’evidencia amb la recepció d’un sediment de glicerol al fons i la formació de dues capes al recipient. Per tant, és desitjable que s’utilitzi un contenidor transparent per a aquests processos: en aquest cas, és possible determinar visualment amb precisió quan es completa el procés, cosa que eliminarà la necessitat de modificacions posteriors i evitarà la recepció de rebutjos.
Biocombustibles líquids
Els biocombustibles líquids són cada vegada més populars per la seva compatibilitat i seguretat amb el medi ambient. S’utilitza principalment en motors de combustió interna. Aquest tipus de combustible s’obté processant diversos materials vegetals.
Hi ha principals tipus de biocombustibles líquids:
- Bioetanol
- Biobutanol
- Biometanol
- Biodièsel
Bioetanol
Assumeix una posició de lideratge a la llista de biocombustibles líquids. El seu abast es troba en els cotxes habituals i, en els darrers anys, també s’ha utilitzat com a biocombustible per a xemeneies domèstiques. El bioetanol barrejat amb gasolina com a combustible té una sèrie d’avantatges respecte a la gasolina convencional: millora el rendiment del motor del cotxe, augmenta la seva potència, no escalfa el motor, no forma sutge, dipòsits de carboni i fum.
El bioetanol és una gran alternativa per als amants de les xemeneies. Com que no forma fum, sutge i emet una petita quantitat de diòxid de carboni durant la combustió. Es pot utilitzar per escalfar xemeneies fins i tot en edificis d'apartaments. Al mateix temps, no hi ha pèrdua de calor, com sol passar amb el funcionament de xemeneies convencionals amb xemeneia.
Es produeix segons la tecnologia de fermentació alcohòlica a partir de matèries primeres que contenen midó o sucre: blat de moro, cereals, canya de sucre, remolatxa sucrera. Es justifica econòmicament obtenir etanol a partir de matèries primeres que contenen cel·lulosa.
Biobutanol
Com a combustible per als motors, és més preferible que el bioetanol: es barreja millor amb la gasolina i també es pot utilitzar com a combustible separat. Per obtenir-lo s’utilitzen cultius tradicionals: canya de sucre, blat de moro, blat, remolatxa sucrera. Tot i que és menys popular que el bioetanol.
Biometanol
La seva tecnologia de producció encara és imperfecta i requereix la introducció de molts desenvolupaments més innovadors. Se suposa que s’obté per transformació bioquímica de fitoplàncton marí conreat en embassaments especials. Però fins ara no s’ha pogut establir la producció a escala industrial. Les aplicacions del biometanol són les mateixes que per al metanol convencional. Es tracta de la producció de diverses substàncies (formaldehid, metacrilat de metil, metilamines, àcid acètic, etc.), com a dissolvent i anticongelant.
Biodièsel
S'utilitza en motors d'automòbils tant per separat com en una barreja amb combustible dièsel convencional.A més de l'absència de l'impacte negatiu del biodièsel sobre el medi ambient, nombrosos estudis han posat de manifest un altre avantatge. A causa del baix contingut en sofre, les propietats lubricants del biodièsel són millors, cosa que contribueix a allargar la vida útil dels motors de la sèrie La matèria primera per a la producció de biodièsel pot ser tant plantes (cotó, soja, colza) com olis grassos (palma, colza, coco), algues.
AJUSTAMENT NECESSARI DE SISTEMES DE VEHICLES PER A FUNCIONAMENT AMB BIOETANOL
També hi ha un problema purament rus. Segons una llarga tradició, el nostre estat considera que l'alcohol és una substància antisocial i en protegeix els ciutadans amb impostos i restriccions. En aquesta situació, és poc probable que el cost del combustible amb alcohol sigui més atractiu que la gasolina habitual. I se’ls permetrà vendre etanol durant tot el dia? ..
També hi ha obstacles globals. Un d’ells és la manca d’estàndards i requisits uniformes per als biocombustibles. On són les garanties que, per exemple, a l'Opel multicombustible que viatja per Alemanya li agradarà la gasolina biològica fabricada amb altres matèries primeres de la veïna França? Per tant, els models moderns que funcionen amb biocombustibles no solen menysprear la gasolina ni el gasoil.
Biocombustibles gasosos
Hi ha dos tipus principals de combustibles gasosos:
- Biogàs
- Biohidrogen
Biogàs
Producte de fermentació de residus orgànics, que es pot utilitzar com a residus fecals, aigües residuals, residus domèstics, residus d’escorxadors, purins, fem, així com d’ensilatge i algues. És una barreja de metà i diòxid de carboni. Els fertilitzants orgànics són un altre producte del processament de residus domèstics en la producció de biogàs. La tecnologia de producció s’associa amb la transformació de substàncies orgàniques complexes sota la influència de bacteris que realitzen la fermentació del metà.
Al començament del procés tecnològic, la massa residual s’homogeneïtza, i la matèria primera preparada s’alimenta mitjançant un carregador en un reactor escalfat i aïllat, on el procés de fermentació del metà té lloc directament a una temperatura d’uns 35-38 ° C. La massa de residus es barreja constantment. El biogàs resultant s’alimenta en un dipòsit de gasolina (s’utilitza per emmagatzemar gas) i després s’alimenta a un generador elèctric. El biogàs resultant substitueix el gas natural convencional. Es pot utilitzar com a biocombustible o generar-ne electricitat.
Biohidrogen
Es pot obtenir a partir de biomassa mitjançant mètodes termoquímics, bioquímics o biotecnològics. El primer mètode d’obtenció s’associa amb l’escalfament de residus de fusta a una temperatura de 500-800 ° C, com a conseqüència del qual comença a evolucionar una barreja de gasos (hidrogen, monòxid de carboni i metà). En el mètode bioquímic, s’utilitzen enzims del bacteri Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae, que provoquen la producció d’hidrogen durant la divisió de residus vegetals que contenen cel·lulosa i midó. El procés té lloc a pressió normal i a baixa temperatura. El biohidrogen s’utilitza en la producció de piles de combustible d’hidrogen en transport i energia. Encara no s’utilitza àmpliament.
Els avantatges de l’energia
L’interès biològic i científic pels recursos energètics naturals sorgeix a causa de les següents qualitats positives del producte:
- Disponibilitat econòmica de material... Molts països gasten molts diners en comprar petroli o gas natural. L’economia de l’Estat pateix pèrdues. El biocombustible es pot obtenir a gairebé qualsevol país. La producció local de combustible reduirà el cost de la importació de recursos energètics estrangers.
- Mobilitat... Les instal·lacions eòliques o solars estan destinades exclusivament a ús estacionari. No es pot transportar. Els materials biològics, si cal, es poden transportar d’una regió a una altra.
- El biocombustible és recurs renovable... Els residus vegetals i animals mai desapareixeran.
- Recurs natural redueix les emissions de gasos d’efecte hivernacle a l’ambient. Evita la probabilitat d’escalfament global.
- L’ús de biocombustibles per a motors d’automòbils redueix els costos de manteniment.
En un futur no gaire llunyà, operar un combustible combustible serà més barat que utilitzar gasolina.
Emissions de substàncies nocives a l’atmosfera
La reducció de les emissions de diòxid de carboni durant la combustió és un gran avantatge per al biodièsel. Segons les garanties dels científics que s’ocupen d’aquests problemes, el volum d’emissions de CO2 de la combustió de biodièsel no supera el volum de processament de diòxid de carboni per part de les plantes que van servir com a font de matèries primeres per a la producció de combustible durant tot cicle vital.
No obstant això, sí que es produeixen emissions per la combustió de combustibles. Per això, no és del tot correcte anomenar biodièsel combustible ecològic. No obstant això, alguns creuen que la quantitat de diòxid de carboni produïda és tan petita que es pot descuidar. Aquesta afirmació és molt controvertida.
