I slutet av 1900-talet stod mänskligheten inför den akuta frågan om att hitta nya, alternativa energikällor. Anledningen till detta var den överhängande bränsle- och energikrisen och den ständigt ökande föroreningen av miljön. Det var nödvändigt att hitta nya källor till termisk energi som kunde ersätta olja och gas. Tillsammans med utvecklingen av solenergi har en annan mer lovande och viktigast av allt mer budgetriktning dykt upp - användningen av biodrivmedel.
Biodrivmedel är bränslen som erhålls genom bearbetning av biomassa med termokemiska eller biologiska metoder - med hjälp av bakterier. Både växt- och djurråvaror kan användas som biomassa, liksom organiska produktionsrester och avfall från husdjur från husdjur. De vanligaste källorna är växter och träavfall.
Beroende på aggregeringstillstånd skiljer sig följande typer av biodrivmedel:
- Massivt (trä, flis, bränslebriketter, bränslepellets, bränsletorv);
- Vätska (bioetanol, biobutanol, biometanol, biodiesel);
- Gasformig (biogas, bioväte).
Fasta biobränslen
Ved, som århundraden sedan, fortsätter att användas för att generera värme och el. Ett exempel på det största biomassaverket i Europa är den österrikiska kraftvärmen. Dess kapacitet är 66 MW.
Trots det faktum att världen aktivt utvecklar och finansierar projekt för att skapa energiskogar där träbiomassa odlas, väcker användningen av olika produkter från träbearbetningsindustrin för att erhålla biobränsle mer och mer uppmärksamhet. Sådana företag är redan ganska väl utvecklade och levererar aktivt sina produkter till marknaden. Dessa inkluderar bränslebriketter och bränslepellets - pellets.
För att erhålla bränslebriketter torkas och pressas olika bioavfall, såsom fågelskräp och gödsel. De resulterande briketterna används för uppvärmning av bostads- och industrilokaler.
Bränslekorn - pellets används på liknande sätt. De tillverkas av sågspån, flis, bark, undermåligt trä, halm, jordbruksavfall (solrosskal, nötskal). För att erhålla pellets krossas biomassan först i mjöl, går sedan in i torken och därifrån till en speciell press, där lignin i träavfallet blir klibbigt under påverkan av tryck och hög temperatur. Det gör det möjligt att få färdiga cylindrar med biobränsle vid utgången. En särskiljande kvalitet på bränslepellets är deras låga askhalt - cirka 3%.
Tekniken för att erhålla bränsletorv som används för att värma bostadshus är också enkel. Råvaror levereras direkt från extraktionsstället till torvbearbetningsanläggningen, där torven rengörs från föroreningar (siktas), torkas och pressas till briketter.
En annan typ av biobränsle - flis - används i Europa vid stora kraftvärmeverk med en kapacitet på ett till flera megawatt. Tillverkningen av träflis utförs direkt vid avverkning eller i produktion med hjälp av speciella flishuggare. Som råvara används vanligtvis små trä- och avverkningsrester - grenar, bark, stubbar etc.
Produktionsteknik
Som med organisationen av alla tekniska processer, i början, utförs den inkommande kontrollen av det inkommande råmaterialet. I detta fall utförs en slumpmässig kontroll av kornen.Fröns kvalitet används för att bedöma kvaliteten på hela satsen.
Nästa steg är att få oljan. Varför råvarorna skickas till churn. Kakorna som erhålls efter att oljorna pressats ut kastas inte, de används för produktion av foder för boskap.
Oljorna bearbetas vidare (den så kallade förestringen). Den består i att berika oljan med metylestrar. Den totala halten av dessa ämnen i hela volymen måste vara minst 96%.
Kärnan i tekniken är ganska enkel: det är nödvändigt att tillsätta metanol och en aktivator för kemiska processer (vilken alkali som helst). Källan till metanol är vanligtvis sågspån. Det är dock möjligt att förenkla uppgiften. Istället för att separera metanol kan du späda ut oljan med erforderlig mängd isopropylalkohol eller etanol.
För att förestringsprocesserna ska äga rum är det nödvändigt att värma oljan till höga temperaturer. Det tar vanligtvis upp till två timmar i tid. I det här fallet är det nödvändigt att ständigt övervaka processen och inte distraheras: även en liten temperaturökning kan leda till antändning av oljan.
Avslutningen av den kemiska reaktionen framgår av mottagandet av ett glycerolsediment i botten och bildandet av två lager i behållaren. Därför är det önskvärt att en transparent behållare används för dessa processer: i det här fallet är det möjligt att visuellt noggrant bestämma när processen är klar, vilket eliminerar behovet av efterföljande modifieringar och förhindrar mottagande av avslag.
Flytande biodrivmedel
Flytande biobränslen blir mer och mer populära på grund av deras miljövänlighet och säkerhet. Den används främst i förbränningsmotorer. Denna typ av bränsle erhålls genom bearbetning av olika växtmaterial.
Det finns huvudtyper av flytande biodrivmedel:
- Bioetanol
- Biobutanol
- Biometanol
- Biodiesel
Bioetanol
Tar en ledande position i listan över flytande biodrivmedel. Dess omfattning är i vanliga bilar och de senaste åren har den också använts som biobränsle för eldstäder i hemmet. Bioetanol blandat med bensin som bränsle har ett antal fördelar jämfört med konventionell bensin: det förbättrar bilmotorns prestanda, ökar kraften, överhettar inte motorn, bildar inte sot, sot och rök.
Bioetanol är ett bra alternativ för eldstadsälskare. Eftersom det inte bildar rök, sot och avger en liten mängd koldioxid under förbränningen. Kan användas för att värma eldstäder även i flerbostadshus. Samtidigt finns det ingen värmeförlust alls, vilket vanligtvis är fallet med driften av konventionella eldstäder med en skorsten.
Den produceras enligt tekniken för alkoholjäsning från råvaror som innehåller stärkelse eller socker: majs, spannmål, sockerrör, sockerbetor. Det är ekonomiskt motiverat att erhålla etanol från råmaterial som innehåller cellulosa.
Biobutanol
Som bränsle för motorer är det mer föredraget än bioetanol: det blandas bättre med bensin och kan också användas som ett separat bränsle. För att få det används traditionella grödor: sockerrör, majs, vete, sockerbetor. Medan mindre populärt än bioetanol.
Biometanol
Dess produktionsteknik är fortfarande ofullständig och kräver införande av många fler innovativa utvecklingar. Det antas erhållas genom biokemisk transformation av marint fytoplankton odlat i speciella reservoarer. Men hittills har det inte varit möjligt att etablera produktion i industriell skala. Applikationerna för biometanol är desamma som för konventionell metanol. Detta är produktionen av ett antal ämnen (formaldehyd, metylmetakrylat, metylaminer, ättiksyra, etc.), som lösningsmedel och frostskyddsmedel.
Biodiesel
Den används i bilmotorer både separat och i en blandning med konventionellt dieselbränsle.Förutom frånvaron av den negativa inverkan biodiesel har på miljön har många studier framhållit en annan fördel. På grund av den låga svavelhalten är biodiesels smörjningsförmåga bättre, vilket hjälper till att förlänga livslängden för seriemotorer. Råvaror för biodieselproduktion kan vara både växter (bomull, sojabönor, raps) och fettoljor (palm, raps, kokosnöt), alger.
NÖDVÄNDIGA JUSTERINGAR AV FORDONSSYSTEM FÖR DRIFT PÅ BIOETHANOL
Det finns också ett rent ryskt problem. Enligt en lång tradition anser vår stat att alkohol är ett antisocialt ämne och skyddar medborgarna från alkohol med skatter och begränsningar. I denna situation är kostnaden för alkoholbränsle sannolikt inte mer attraktiv än den vanliga bensinen. Och kommer de att få sälja etanol dygnet runt? ..
Det finns också globala hinder. En av dem är bristen på enhetliga standarder och krav på biodrivmedel. Var finns garantierna för att exempelvis Opel med flera bränslen som reser runt i Tyskland kommer att gilla biobensin tillverkad av andra råvaror i Frankrike? Därför föraktar moderna modeller som körs på biodrivmedel vanligtvis inte bensin eller dieselbränsle.
Gasformiga biodrivmedel
Det finns två huvudtyper av gasformiga bränslen:
- Biogas
- Bioväte
Biogas
Fermenteringsprodukt av organiskt avfall, som kan användas som avföring, avlopp, hushållsavfall, slaktavfall, gödsel, gödsel, samt ensilage och alger. Det är en blandning av metan och koldioxid. Organiska gödselmedel är en annan produkt för bearbetning av hushållsavfall vid produktion av biogas. Produktionstekniken är förknippad med omvandlingen av komplexa organiska ämnen under påverkan av bakterier som utför metanfermentering.
I början av den tekniska processen homogeniseras avfallsmassan, sedan matas det beredda råmaterialet med en lastare till en uppvärmd och isolerad reaktor, där metanfermenteringsprocessen äger rum direkt vid en temperatur av cirka 35-38 ° C. Massan av avfall blandas ständigt. Den resulterande biogasen matas in i en bensintank (används för lagring av gas) och matas sedan till en elektrisk generator. Den resulterande biogasen ersätter konventionell naturgas. Kan användas som biobränsle eller generera elektricitet från det.
Bioväte
Den kan erhållas från biomassa med termokemiska, biokemiska eller bioteknologiska metoder. Den första metoden att erhålla är associerad med uppvärmning av träavfall till en temperatur på 500-800 ° C, varigenom en blandning av gaser - väte, kolmonoxid och metan - börjar utvecklas. I den biokemiska metoden används enzymer från bakterierna Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae, som orsakar produktion av väte under klyvning av växtrester som innehåller cellulosa och stärkelse. Processen äger rum vid normalt tryck och låg temperatur. Bioväte används vid produktion av vätebränsleceller vid transport och energi. Det används inte allmänt än.
Fördelarna med energi
Biologiskt och vetenskapligt intresse för naturliga energiresurser uppstår på grund av följande positiva egenskaper hos produkten:
- Ekonomisk tillgänglighet av material... Många länder spenderar mycket pengar på att köpa olja eller naturgas. Statens ekonomi lider förluster. Biobränsle kan erhållas i nästan vilket land som helst. Lokal bränsleproduktion minskar kostnaden för att importera utländska energiresurser.
- Rörlighet... Vind- eller solinstallationer är endast avsedda för stationär användning. Kan inte transporteras. Biologiska material kan vid behov transporteras från en region till en annan.
- Biobränsle är förnybara resurser... Växt- och djuravfall kommer aldrig att försvinna.
- Naturresurs minskar utsläppen av växthusgaser i atmosfären. Förhindrar sannolikheten för global uppvärmning.
- Användningen av biodrivmedel för bilmotorer minskar underhållskostnaderna.
Inom en inte alltför avlägsen framtid är det billigare att använda ett brännbart bränsle än att använda bensin.
Utsläpp av skadliga ämnen till atmosfären
Den minskade mängden koldioxidutsläpp under förbränning är ett stort plus för biodiesel. Enligt försäkringar från forskare som hanterar dessa frågor överstiger volymen koldioxidutsläpp från förbränning av biodiesel inte volymen koldioxidbearbetning från de anläggningar som fungerade som en källa till råvaror för produktion av bränsle under hela livscykel.
Emellertid uppstår utsläpp från bränsleförbränning. Det är därför det inte är helt korrekt att kalla biodiesel ett miljövänligt bränsle. Men vissa tror att mängden koldioxid som produceras är så liten att de kan försummas. Detta uttalande är mycket kontroversiellt.
