Крајем 20. века човечанство се суочило са акутним проблемом проналажења нових, алтернативних извора енергије. Разлог томе била је надолазећа криза горива и енергије и све веће загађење околине. Било је потребно пронаћи нове изворе топлотне енергије који би могли заменити нафту и гас. Заједно са развојем соларне енергије, појавио се још један перспективнији и, што је најважније, буџетски правац - употреба биогорива.
Биогорива су горива добијена прерадом биомасе термохемијским или биолошким средствима - уз помоћ бактерија. И биљне и животињске сировине могу се користити као биомаса, као и органски остаци производње и отпад стоке. Извори који се најчешће користе су биљке и дрвни отпад.
У зависности од агрегационог стања, разликују се следеће врсте биогорива:
- Чврста (дрво, дрвна сјечка, брикети за гориво, пелете од горива, тресет за гориво);
- Течност (биоетанол, биобутанол, биометанол, биодизел);
- Гасовити (биогас, биохидроген).
Чврста биогорива
Огревно дрво, као и пре векова, и даље се користи за производњу топлоте и електричне енергије. Пример највеће електране на биомасу у Европи је аустријска ЦХП. Његов капацитет је 66 МВ.
Упркос чињеници да свет активно развија и финансира пројекте за стварање енергетских шума у којима се гаји дрвенаста биомаса, употреба различитих производа дрвне индустрије за добијање биогорива привлачи све већу пажњу. Таква предузећа су већ прилично добро развијена и активно испоручују своје производе на тржиште. То укључује брикете за гориво и пелете од горива - пелете.
Да би се добили брикети за гориво, разни биолошки отпад, попут птичјег измета и стајњака, суши се и пресова. Добијени брикети се користе за грејање стамбених и индустријских просторија.
Грануле горива - пелете се користе на сличан начин. Произведени су од пиљевине, дрвене сјечке, коре, неквалитетног дрвета, сламе, пољопривредног отпада (љуске сунцокрета, љуске ораха). Да би се добила пелета, биомаса се прво уситни у брашно, а затим уђе у сушару, а из ње у посебну пресу, где под утицајем притиска и високе температуре лигнин садржан у дрвном отпаду постаје лепљив. Омогућава добијање готових цилиндара са биогоривом на излазу. Карактеристичан квалитет пелета је низак садржај пепела - око 3%.
Технологија за добијање тресета за гориво који се користи за грејање стамбених зграда је такође једноставна. Сировине се испоручују директно са места вађења у погон за прераду тресета, где се тресет чисти од нечистоћа (просеја), суши и пресова у брикете.
Друга врста биогорива - дрвни иверје - користи се у Европи у великим термоелектранама снаге од једног до неколико мегавата. Производња дрвне сјечке врши се директно на сјечи дрва или у производњи помоћу посебних уситњивача - дробилица. Као сировина обично се користе дрвени остаци мале величине и остаци од сече - гране, кора, пањеви итд.
Производна технологија
Као и код организације било ког технолошког процеса, на самом почетку се врши долазна контрола долазне сировине. У овом случају се врши случајна провера зрна.Квалитет семена се користи за процену квалитета целе пошиљке.
Следећи корак је добијање уља. Зашто се сировине шаљу у отпад. Колачи добијени након истискивања уља се не бацају, користе се за производњу сточне хране.
Уља се даље обрађују (такозвана естерификација). Састоји се у обогаћивању уља метил естерима. Укупан садржај ових супстанци у целој запремини мора бити најмање 96%.
Суштина технологије је прилично једноставна: потребно је додати метанол и активатор хемијских процеса (било која алкалија). Извор метанола је обично пиљевина. Међутим, могуће је поједноставити задатак. Уместо да раздвајате метанол, уље можете разблажити потребном количином изопропил алкохола или етанола.
Да би процеси естерификације могли да се одвијају, уље је потребно загрејати на високе температуре. Обично треба до два сата времена. У овом случају, неопходно је стално надгледати процес и не одвлачити пажњу: чак и мало повећање температуре може довести до паљења уља.
Завршетак хемијске реакције доказује примање глицеролног седимента на дно и формирање два слоја у контејнеру. Због тога је пожељно да се за ове процесе користи прозирни контејнер: у овом случају је могуће визуелно тачно одредити када је процес завршен, што ће елиминисати потребу за накнадним модификацијама и спречити пријем одбијеница.
Течна биогорива
Течна биогорива постају све популарнија због своје еколошке прихватљивости и сигурности. Углавном се користи у моторима са унутрашњим сагоревањем. Ова врста горива добија се прерадом различитих биљних материјала.
Постоје главне врсте течних биогорива:
- Биоетанол
- Биобутанол
- Биометанол
- Биодизел
Биоетанол
Заузима водећу позицију на листи течних биогорива. Његов опсег је у обичним аутомобилима, а последњих година користи се и као биогориво за кућне камине. Биоетанол помешан са бензином као горивом има низ предности у односу на конвенционални бензин: побољшава перформансе аутомобилског мотора, повећава његову снагу, не прегрева мотор, не ствара чађу, чађу и дим.
Биоетанол је одлична алтернатива за љубитеље камина. Будући да не ствара дим, чађа и током сагоревања емитује малу количину угљен-диоксида. Може се користити за грејање камина чак иу стамбеним зградама. Истовремено, уопште нема губитка топлоте, као што је то обично случај са радом конвенционалних камина са димњаком.
Производи се према технологији алкохолне ферментације од сировина које садрже скроб или шећер: кукуруз, житарице, шећерна трска, шећерна репа. Економски је оправдано добијање етанола из сировина које садрже целулозу.
Биобутанол
Као гориво за моторе је пожељнији од биоетанола: боље се меша са бензином, а може се користити и као посебно гориво. Да би се добио, користе се традиционалне културе: шећерна трска, кукуруз, пшеница, шећерна репа. Иако мање популаран од биоетанола.
Биометанол
Његова технологија производње још увек није савршена и захтева увођење многих иновативнијих достигнућа. Претпоставља се да се добија биохемијском трансформацијом морског фитопланктона узгајаног у посебним резервоарима. Али до сада није било могуће успоставити производњу у индустријским размерама. Примене за биометанол су исте као и за конвенционални метанол. Ово је производња великог броја супстанци (формалдехид, метил метакрилат, метиламини, сирћетна киселина итд.), Као растварач и антифриз.
Биодизел
Користи се у аутомобилским моторима и одвојено и у мешавини са конвенционалним дизел горивом.Поред одсуства негативног утицаја биодизела на животну средину, бројне студије су нагласиле још једну предност. Због малог садржаја сумпора, подмазујућа својства биодизела су боља, што помаже продужењу века трајања серијских мотора. Сировине за производњу биодизела могу бити биљке (памук, соја, репица) и масна уља (палма, репица, кокос), алге.
ПОТРЕБНА ПРИЛАГОЂЕЊА ВОЗИЛНИХ СИСТЕМА ЗА РАД НА БИОЕТАНОЛУ
Ту је и чисто руски проблем. Према дугој традицији, наша држава алкохол сматра асоцијалном супстанцом и грађане од њега штити порезима и ограничењима. У овој ситуацији мало је вероватно да ће цена алкохолног горива бити привлачнија од уобичајеног бензина. И да ли ће им бити дозвољено да продају етанол даноноћно? ..
Постоје и глобалне препреке. Један од њих је недостатак јединствених стандарда и захтева за биогорива. Где су гаранције да ће се, на пример, опелу са више горива који путује по Немачкој свидети био бензин произведен од других сировина у суседној Француској? Стога савремени модели који раде на биогорива обично не презиру бензин или дизел гориво.
Плиновита биогорива
Постоје две главне врсте гасовитих горива:
- Биогас
- Биохидроген
Биогас
Производ ферментације органског отпада, који се може користити као фекални остатак, канализација, отпад из домаћинства, кланицки отпад, стајско ђубриво, балега, као и силажа и алге. То је мешавина метана и угљен-диоксида. Органска ђубрива су још један производ прераде кућног отпада у производњи биогаса. Технологија производње повезана је са трансформацијом сложених органских супстанци под утицајем бактерија које врше метанску ферментацију.
На почетку технолошког процеса отпадна маса се хомогенизује, а затим се припремљена сировина допрема помоћу утоваривача у загрејани и изоловани реактор, где се процес ферментације метана одвија директно на температури од око 35-38 ° Ц. Маса отпада се стално меша. Добијени биогас се доводи у резервоар за гас (користи се за складиштење гаса), а затим у електрични генератор. Добијени биогас замењује конвенционални природни гас. Може се користити као биогориво или из њега производити електричну енергију.
Биохидроген
Може се добити из биомасе термохемијским, биохемијским или биотехнолошким методама. Први метод добијања повезан је са загревањем дрвног отпада на температуру од 500-800 ° Ц, услед чега почиње да се развија мешавина гасова - водоник, угљен-моноксид и метан. У биохемијској методи користе се ензими бактерија Родобацтер спериодес, Ентеробацтер цлоацае, који узрокују производњу водоника током цепања биљних остатака који садрже целулозу и скроб. Процес се одвија под нормалним притиском и ниском температуром. Биохидроген се користи у производњи водоничних горивних ћелија у транспорту и енергији. Још увек није у широкој употреби.
Предности енергије
Биолошко и научно интересовање за природне енергетске ресурсе настаје услед следећих позитивних квалитета производа:
- Економска доступност материјала... Многе земље троше много новца за куповину нафте или природног гаса. Економија државе трпи губитке. Биогориво се може добити у скоро свакој земљи. Локална производња горива смањиће трошкове увоза страних енергетских извора.
- Мобилност... Инсталације за ветар или солар су намењене искључиво за стационарну употребу. Не може се транспортовати. Биолошки материјали, ако је потребно, могу се транспортовати из једног региона у други.
- Биогориво је обновљиви извор... Биљни и животињски отпад никада неће нестати.
- Природни ресурси смањује емисију гасова са ефектом стаклене баште у атмосфери. Спречава вероватноћу глобалног загревања.
- Употреба биогорива за моторе аутомобила смањује трошкове одржавања.
У не тако далекој будућности употреба запаљивог горива биће јефтинија од употребе бензина.
Емисије штетних материја у атмосферу
Смањена количина емисије угљен-диоксида током сагоревања велики је плус за биодизел. Према уверавањима научника који се баве овим питањима, обим емисије ЦО2 изгарањем биодизела не прелази обим прераде угљен-диоксида у оним постројењима која су током читаве године служила као извор сировина за производњу горива Животни циклус.
Ипак, долази до емисије сагоревањем горива. Због тога није у потпуности тачно називати биодизел еколошким горивом. Међутим, неки верују да је количина произведеног угљен-диоксида толико мала да се може занемарити. Ова изјава је крајње контроверзна.
