No final do século 20, a humanidade enfrentou a questão aguda de encontrar novas fontes alternativas de energia. A razão para isso era a crise iminente de combustível e energia e a poluição cada vez maior do meio ambiente. Era preciso encontrar novas fontes de energia térmica que pudessem substituir o petróleo e o gás. Junto com o desenvolvimento da energia solar, surgiu outra direção mais promissora e, principalmente, mais orçamentária - o uso de biocombustíveis.
Os biocombustíveis são combustíveis obtidos a partir do processamento de biomassa por meios termoquímicos ou biológicos - com a ajuda de bactérias. Tanto matérias-primas vegetais como animais podem ser utilizadas como biomassa, bem como resíduos orgânicos de produção e dejetos de rebanhos de animais de fazenda. As fontes mais utilizadas são plantas e resíduos de madeira.
Dependendo do estado de agregação, os seguintes tipos de biocombustíveis são diferenciados:
- Sólido (madeira, aparas de madeira, briquetes de combustível, pellets de combustível, turfa de combustível);
- Líquido (bioetanol, biobutanol, biometanol, biodiesel);
- Gasoso (biogás, biohidrogênio).
Biocombustíveis sólidos
A lenha, como há séculos atrás, continua a ser usada para gerar calor e eletricidade. Um exemplo da maior usina de biomassa da Europa é a CHP austríaca. Sua capacidade é de 66 MW.
Apesar de o mundo estar desenvolvendo e financiando ativamente projetos de criação de florestas energéticas onde se cultiva biomassa lenhosa, o uso de diversos produtos da indústria madeireira para a obtenção de biocombustíveis vem atraindo cada vez mais atenção. Essas empresas já estão bastante desenvolvidas e fornecem ativamente seus produtos ao mercado. Isso inclui briquetes de combustível e pellets de combustível - pellets.
Para obter briquetes de combustível, vários resíduos biológicos, como excrementos de pássaros e estrume, são secos e prensados. Os briquetes resultantes são usados para aquecimento de instalações residenciais e industriais.
Grânulos de combustível - os pellets são usados de maneira semelhante. Eles são produzidos a partir de serragem, aparas de madeira, cascas, madeira abaixo do padrão, palha, resíduos agrícolas (cascas de girassol, cascas de nozes). Para a obtenção dos pellets, a biomassa é primeiro triturada para formar farinha, depois vai para o secador e daí para uma prensa especial, onde, sob a influência da pressão e da alta temperatura, a lignina contida nos resíduos de madeira fica pegajosa. Permite a obtenção de cilindros prontos de biocombustível na saída. Uma qualidade distinta dos pellets de combustível é seu baixo teor de cinzas - cerca de 3%.
A tecnologia de obtenção de turfa combustível para aquecimento de edifícios residenciais também é simples. As matérias-primas são entregues diretamente do local de extração para a planta de processamento de turfa, onde a turfa é limpa de impurezas (peneirada), seca e prensada em briquetes.
Outro tipo de biocombustível - cavacos de madeira - é usado na Europa em grandes usinas de CHP com capacidade de um a vários megawatts. A produção de aparas de madeira é realizada diretamente na extração ou na produção por meio de picadores especiais - trituradores. Como matéria-prima, geralmente são usados resíduos de madeira e madeira de pequeno porte - galhos, cascas, tocos, etc.
Tecnologia de produção
Tal como acontece com a organização de qualquer processo tecnológico, no início, é realizado o controle de entrada da matéria-prima que entra. Nesse caso, é realizada uma verificação aleatória dos grãos.A qualidade das sementes é usada para avaliar a qualidade de todo o lote.
A próxima etapa é obter o óleo. Por que as matérias-primas são enviadas para o batedor. Os bolos obtidos após a extração dos óleos não são jogados fora, são utilizados para a produção de rações para o gado.
Os óleos são posteriormente processados (a chamada esterificação). Consiste no enriquecimento do óleo com ésteres metílicos. O teor total dessas substâncias em todo o volume deve ser de pelo menos 96%.
A essência da tecnologia é bastante simples: é necessário adicionar metanol e um ativador de processos químicos (qualquer álcali). A fonte de metanol é geralmente a serragem. No entanto, é possível simplificar a tarefa. Em vez de separar o metanol, você pode diluir o óleo com a quantidade necessária de álcool isopropílico ou etanol.
Para que os processos de esterificação ocorram, é necessário aquecer o óleo a altas temperaturas. Geralmente, leva até duas horas. Nesse caso, é necessário monitorar constantemente o processo e não se distrair: mesmo um leve aumento da temperatura pode levar à ignição do óleo.
A conclusão da reação química é evidenciada pelo recebimento de um sedimento de glicerol no fundo e a formação de duas camadas no recipiente. Portanto, é desejável que um recipiente transparente seja utilizado para esses processos: neste caso, é possível determinar visualmente com precisão quando o processo é concluído, o que eliminará a necessidade de modificações posteriores e evitará o recebimento de rejeições.
Biocombustíveis líquidos
Os biocombustíveis líquidos estão se tornando cada vez mais populares devido à sua compatibilidade e segurança com o meio ambiente. É usado principalmente em motores de combustão interna. Este tipo de combustível é obtido através do processamento de vários materiais vegetais.
Existem principais tipos de biocombustíveis líquidos:
- Bioetanol
- Biobutanol
- Biometanol
- Biodiesel
Bioetanol
Assume posição de liderança na lista de biocombustíveis líquidos. Seu escopo é em carros comuns e, nos últimos anos, também tem sido usado como biocombustível para lareiras residenciais. O bioetanol misturado à gasolina como combustível apresenta uma série de vantagens em relação à gasolina convencional: melhora o desempenho do motor do carro, aumenta sua potência, não superaquece o motor, não forma fuligem, fuligem e fumaça.
O bioetanol é uma ótima alternativa para os amantes de lareira. Por não formar fumaça, fuligem e emite uma pequena quantidade de dióxido de carbono durante a combustão. Pode ser usado para aquecer lareiras mesmo em edifícios de apartamentos. Ao mesmo tempo, não há qualquer perda de calor, como é normalmente o caso no funcionamento de lareiras convencionais com chaminé.
É produzido segundo a tecnologia de fermentação alcoólica a partir de matérias-primas contendo amido ou açúcar: milho, cereais, cana-de-açúcar, beterraba sacarina. É economicamente justificado obter etanol a partir de matérias-primas que contêm celulose.
Biobutanol
Como combustível para motores é mais preferível do que o bioetanol: mistura-se melhor com a gasolina e também pode ser usado como combustível separado. Para obtê-lo, são utilizadas culturas tradicionais: cana-de-açúcar, milho, trigo, beterraba sacarina. Embora menos popular que o bioetanol.
Biometanol
Sua tecnologia de produção ainda é imperfeita e requer a introdução de muitos outros desenvolvimentos inovadores. Supõe-se que seja obtido por transformação bioquímica do fitoplâncton marinho cultivado em reservatórios especiais. Mas até agora não foi possível estabelecer a produção em escala industrial. As aplicações do biometanol são as mesmas do metanol convencional. É a produção de uma série de substâncias (formaldeído, metacrilato de metila, metilaminas, ácido acético, etc.), como solvente e anticongelante.
Biodiesel
É usado em motores de automóveis separadamente e em mistura com o óleo diesel convencional.Além da ausência do impacto negativo do biodiesel no meio ambiente, inúmeros estudos destacam outra vantagem. Devido ao baixo teor de enxofre, a capacidade de lubrificação do biodiesel é melhor, o que ajuda a prolongar a vida útil dos motores em série. As matérias-primas para a produção de biodiesel podem ser plantas (algodão, soja, colza) e óleos graxos (palma, colza, coco), algas.
AJUSTES NECESSÁRIOS DE SISTEMAS DE VEÍCULOS PARA OPERAÇÃO COM BIOETANOL
Também existe um problema puramente russo. Segundo uma longa tradição, nosso estado considera o álcool uma substância anti-social e protege os cidadãos com impostos e restrições. Nessa situação, o custo do álcool combustível dificilmente será mais atraente do que a gasolina usual. E eles terão permissão para vender etanol 24 horas por dia? ..
Existem também obstáculos globais. Um deles é a falta de padrões e requisitos uniformes para os biocombustíveis. Onde estão as garantias de que, por exemplo, o multicombustível Opel que viaja pela Alemanha gostará da bio gasolina feita a partir de outras matérias-primas na vizinha França? Portanto, os modelos modernos que funcionam com biocombustíveis geralmente não desprezam a gasolina ou o óleo diesel.
Biocombustíveis gasosos
Existem dois tipos principais de combustíveis gasosos:
- Biogás
- Biohidrogênio
Biogás
Produto da fermentação de resíduos orgânicos, que pode ser utilizado como resíduo fecal, esgoto, lixo doméstico, resíduo de matadouro, esterco, esterco, além de silagem e algas. É uma mistura de metano e dióxido de carbono. Os fertilizantes orgânicos são outro produto do processamento de resíduos domésticos na produção de biogás. A tecnologia de produção está associada à transformação de substâncias orgânicas complexas sob a influência de bactérias que realizam a fermentação do metano.
No início do processo tecnológico, a massa residual é homogeneizada, então a matéria-prima preparada é alimentada usando um carregador em um reator aquecido e isolado, onde o processo de fermentação do metano ocorre diretamente a uma temperatura de cerca de 35-38 ° C. A massa de resíduos é constantemente misturada. O biogás resultante é alimentado em um tanque de gás (usado para armazenar gás) e, em seguida, alimentado em um gerador elétrico. O biogás resultante substitui o gás natural convencional. Pode ser usado como biocombustível ou gerar eletricidade a partir dele.
Biohidrogênio
Pode ser obtido a partir da biomassa por métodos termoquímicos, bioquímicos ou biotecnológicos. O primeiro método de obtenção está associado ao aquecimento de resíduos de madeira a uma temperatura de 500-800 ° C, como resultado da qual uma mistura de gases - hidrogênio, monóxido de carbono e metano - começa a se desenvolver. No método bioquímico, são utilizadas enzimas da bactéria Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae, que causam a produção de hidrogênio durante a divisão de resíduos vegetais contendo celulose e amido. O processo ocorre em pressão normal e baixa temperatura. O biohidrogênio é usado na produção de células a combustível de hidrogênio para transporte e energia. Ainda não é amplamente utilizado.
As vantagens da energia
O interesse biológico e científico pelos recursos energéticos naturais surge devido às seguintes qualidades positivas do produto:
- Disponibilidade econômica de material... Muitos países gastam muito dinheiro para comprar petróleo ou gás natural. A economia do estado está sofrendo perdas. O biocombustível pode ser obtido em quase todos os países. A produção local de combustível reduzirá o custo de importação de recursos energéticos estrangeiros.
- Mobilidade... As instalações eólicas ou solares destinam-se exclusivamente ao uso estacionário. Não pode ser transportado. Materiais biológicos, se necessário, podem ser transportados de uma região para outra.
- Biocombustível é fonte renovável... Os resíduos vegetais e animais nunca desaparecerão.
- Recurso natural reduz as emissões de gases de efeito estufa na atmosfera. Previne a probabilidade de aquecimento global.
- O uso de biocombustíveis para motores de automóveis reduz os custos de manutenção.
Em um futuro não muito distante, operar um combustível combustível será mais barato do que usar gasolina.
Emissões de substâncias nocivas para a atmosfera
A quantidade reduzida de emissões de dióxido de carbono durante a combustão é uma grande vantagem para o biodiesel. Segundo garantias de cientistas que tratam dessas questões, o volume de emissões de CO2 da combustão do biodiesel não ultrapassa o volume de processamento de dióxido de carbono por aquelas usinas que serviram de matéria-prima para a produção de combustível em todo o ciclo da vida.
No entanto, ocorrem emissões da combustão de combustível. É por isso que não é totalmente correto chamar o biodiesel de combustível amigo do ambiente. No entanto, alguns acreditam que a quantidade de dióxido de carbono produzida é tão pequena que pode ser negligenciada. Esta declaração é altamente controversa.
