Na konci 20. století stálo lidstvo před naléhavou otázkou hledání nových alternativních zdrojů energie. Důvodem byla hrozící palivová a energetická krize a neustále rostoucí znečištění životního prostředí. Bylo nutné najít nové zdroje tepelné energie, které by mohly nahradit ropu a plyn. Spolu s rozvojem sluneční energie se objevilo další slibnější a hlavně rozpočtové směřování - využívání biopaliv.
Biopaliva jsou paliva získaná zpracováním biomasy termochemickými nebo biologickými prostředky - pomocí bakterií. Jako biomasu lze použít rostlinné i živočišné suroviny, stejně jako organické zbytky z výroby a odpad z hospodářských zvířat. Nejčastěji používanými zdroji jsou rostliny a dřevní odpad.
V závislosti na stavu agregace se rozlišují následující typy biopaliv:
- Masiv (dřevo, štěpky, palivové brikety, palivové pelety, palivová rašelina);
- Kapalina (bioethanol, biobutanol, biometanol, bionafta);
- Plynné (bioplyn, biovodík).
Tuhá biopaliva
Palivové dřevo, stejně jako před staletími, se nadále používá k výrobě tepla a elektřiny. Příkladem největší elektrárny na biomasu v Evropě je rakouská CHP. Jeho kapacita je 66 MW.
Navzdory skutečnosti, že svět aktivně rozvíjí a financuje projekty na vytváření energetických lesů, kde se pěstuje dřevní biomasa, přitahuje stále větší pozornost používání různých produktů dřevozpracujícího průmyslu k získávání biopaliv. Tyto podniky jsou již docela dobře rozvinuté a aktivně dodávají své výrobky na trh. Patří mezi ně palivové brikety a palivové pelety - pelety.
K získání palivových briket se suší a lisují různé biologické odpady, jako je trus ptáků a hnůj. Výsledné brikety se používají k vytápění bytových a průmyslových prostor.
Podobným způsobem se používají palivové granule - pelety. Vyrábí se z pilin, dřevní štěpky, kůry, nestandardního dřeva, slámy, zemědělského odpadu (slunečnicové slupky, ořechové skořápky). Aby se získaly pelety, biomasa se nejprve rozdrtí na mouku, poté vstupuje do sušárny a z ní do speciálního lisu, kde se pod tlakem a vysokou teplotou lignin obsažený ve dřevěném odpadu stává lepkavým. Umožňuje získat na výstupu hotové lahve s biopalivem. Výraznou kvalitou palivových pelet je jejich nízký obsah popela - asi 3%.
Technologie získávání rašeliny z paliva používaného k vytápění obytných budov je také jednoduchá. Suroviny se dodávají přímo z místa těžby do závodu na zpracování rašeliny, kde se rašelina očistí od nečistot (proseje), vysuší a lisuje na brikety.
Další typ biopaliva - dřevní štěpka - se v Evropě používá ve velkých kogeneračních jednotkách s výkonem od jednoho do několika megawattů. Výroba dřevní štěpky se provádí přímo při těžbě dřeva nebo při výrobě pomocí speciálních štěpkovačů - drtičů. Jako surovina se obvykle používá malé dřevo a zbytky po těžbě - větve, kůra, pařezy atd.
Produkční technologie
Stejně jako v případě organizace jakéhokoli technologického procesu se na samém začátku provádí příchozí kontrola vstupní suroviny. V tomto případě se provede náhodná kontrola zrn.Kvalita semen se používá k posouzení kvality celé šarže.
Dalším krokem je získání oleje. Proč jsou suroviny odesílány do churn. Koláče získané po vytlačení olejů se nevyhazují, používají se k výrobě krmiv pro hospodářská zvířata.
Oleje se dále zpracovávají (tzv. Esterifikace). Spočívá v obohacení oleje o methylestery. Celkový obsah těchto látek v celém objemu musí být alespoň 96%.
Podstata technologie je poměrně jednoduchá: je nutné přidat methanol a aktivátor chemických procesů (jakékoli zásady). Zdrojem methanolu jsou obvykle piliny. Je však možné úkol zjednodušit. Místo oddělení methanolu můžete olej zředit požadovaným množstvím isopropylalkoholu nebo ethanolu.
Aby mohly proběhnout procesy esterifikace, je nutné olej zahřát na vysoké teploty. Obvykle to trvá až dvě hodiny. V tomto případě je nutné neustále sledovat proces a nenechat se rozptylovat: i mírné zvýšení teploty může vést k vznícení oleje.
Dokončení chemické reakce je doloženo přijetím glycerolového sedimentu na dně a vytvořením dvou vrstev v nádobě. Proto je žádoucí, aby byl pro tyto procesy použit transparentní kontejner: v tomto případě je možné vizuálně přesně určit, kdy je proces dokončen, což eliminuje potřebu následných úprav a zabrání přijetí odmítnutí.
Kapalná biopaliva
Kapalná biopaliva jsou díky své šetrnosti k životnímu prostředí a bezpečnosti stále populárnější. Používá se hlavně ve spalovacích motorech. Tento druh paliva se získává zpracováním různých rostlinných materiálů.
Existují hlavní typy kapalných biopaliv:
- Bioethanol
- Biobutanol
- Biometanol
- Bionafta
Bioethanol
Zaujímá vedoucí pozici v seznamu kapalných biopaliv. Jeho rozsah je v běžných automobilech a v posledních letech se také používá jako biopalivo pro domácí krby. Bioethanol ve směsi s benzínem jako palivem má oproti běžnému benzinu řadu výhod: zlepšuje výkon motoru automobilu, zvyšuje jeho výkon, nepřehřívá motor, netvoří saze, saze a kouř.
Bioethanol je skvělou alternativou pro milovníky krbu. Protože netvoří kouř, saze a během spalování emituje malé množství oxidu uhličitého. Může být použit k vytápění krbů i v bytových domech. Zároveň nedochází k žádným tepelným ztrátám, jako je tomu obvykle u provozu klasických krbů s komínem.
Vyrábí se technologií alkoholového kvašení ze surovin obsahujících škrob nebo cukr: kukuřice, obiloviny, cukrová třtina, cukrová řepa. Ekonomicky je opodstatněné získávat ethanol ze surovin obsahujících celulózu.
Biobutanol
Jako palivo pro motory je výhodnější než bioethanol: lépe se mísí s benzínem a lze jej také použít jako samostatné palivo. K jeho získání se používají tradiční plodiny: cukrová třtina, kukuřice, pšenice, cukrová řepa. Zatímco méně populární než bioethanol.
Biometanol
Jeho výrobní technologie je stále nedokonalá a vyžaduje zavedení mnohem více inovativního vývoje. Předpokládá se, že bude získán biochemickou transformací mořského fytoplanktonu kultivovaného ve zvláštních nádržích. Dosud však nebylo možné zahájit výrobu v průmyslovém měřítku. Aplikace pro biometanol jsou stejné jako pro konvenční methanol. Jedná se o výrobu řady látek (formaldehyd, methylmethakrylát, methylaminy, kyselina octová atd.), Jako rozpouštědla a nemrznoucí směsi.
Bionafta
Používá se v automobilových motorech jak samostatně, tak ve směsi s konvenční naftou.Kromě absence negativního dopadu bionafty na životní prostředí zdůraznily četné studie další výhodu. Díky nízkému obsahu síry je lepší mazací schopnost bionafty, což pomáhá prodloužit životnost sériových motorů. Surovinami pro výrobu bionafty mohou být jak rostliny (bavlna, sója, řepka), tak mastné oleje (palmový, řepkový, kokosový), řasy.
POTŘEBNÉ SEŘÍZENÍ SYSTÉMŮ VOZIDEL PRO PROVOZ NA BIOETHANOLU
Existuje také ryze ruský problém. Podle dlouhé tradice náš stát považuje alkohol za asociální látku a chrání před ní občany daněmi a omezeními. V této situaci je nepravděpodobné, že by náklady na alkohol byly atraktivnější než obvyklý benzín. A bude jim povoleno prodávat ethanol nepřetržitě? ..
Existují také globální překážky. Jedním z nich je nedostatek jednotných norem a požadavků na biopaliva. Kde jsou záruky, že například vícepalivový Opel cestující po Německu bude mít rád bio benzín vyrobený z jiných surovin v sousední Francii? Moderní modely využívající biopaliva proto obvykle nepohrdnou benzínem ani motorovou naftou.
Plynná biopaliva
Existují dva hlavní typy plynných paliv:
- Bioplyn
- Biohydrogen
Bioplyn
Produkt kvašení organického odpadu, který lze použít jako fekální zbytky, odpadní vody, domácí odpad, jateční odpad, hnůj, hnůj, stejně jako siláž a řasy. Je to směs metanu a oxidu uhličitého. Organická hnojiva jsou dalším produktem zpracování domácího odpadu při výrobě bioplynu. Technologie výroby je spojena s transformací komplexních organických látek pod vlivem bakterií provádějících methanovou fermentaci.
Na začátku technologického procesu se odpadní hmota homogenizuje, poté se připravená surovina zavádí pomocí zavaděče do vyhřívaného a izolovaného reaktoru, kde probíhá metanový fermentační proces přímo při teplotě asi 35-38 ° C. Množství odpadu se neustále mísí. Výsledný bioplyn je přiváděn do plynové nádrže (sloužící ke skladování plynu) a poté přiváděn do elektrického generátoru. Výsledný bioplyn nahrazuje konvenční zemní plyn. Lze použít jako biopalivo nebo z něj vyrábět elektřinu.
Biohydrogen
Lze jej získat z biomasy termochemickými, biochemickými nebo biotechnologickými metodami. První způsob získávání je spojen s ohříváním dřevěného odpadu na teplotu 500-800 ° C, v důsledku čehož se začíná vyvíjet směs plynů - vodík, oxid uhelnatý a metan. V biochemické metodě se používají enzymy bakterií Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae, které způsobují produkci vodíku během štěpení rostlinných zbytků obsahujících celulózu a škrob. Proces probíhá za normálního tlaku a nízké teploty. Biohydrogen se používá při výrobě vodíkových palivových článků v dopravě a energii. Dosud není široce používán.
Výhody energie
Biologický a vědecký zájem o přírodní zdroje energie vzniká díky následujícím pozitivním vlastnostem produktu:
- Ekonomická dostupnost materiálu... Mnoho zemí utrácí spoustu peněz za nákup ropy nebo zemního plynu. Ekonomika státu trpí ztrátami. Biopalivo lze získat téměř v jakékoli zemi. Místní výroba paliva sníží náklady na dovoz zahraničních energetických zdrojů.
- Mobilita... Větrná nebo solární zařízení jsou určena výhradně pro stacionární použití. Nelze přepravovat. V případě potřeby lze biologické materiály přepravovat z jedné oblasti do druhé.
- Biopalivo je obnovitelný zdroj... Rostlinný a živočišný odpad nikdy nezmizí.
- Přírodní zdroj snižuje emise skleníkových plynů v atmosféře. Zabraňuje pravděpodobnosti globálního oteplování.
- Používání biopaliv pro motory automobilů snižuje náklady na údržbu.
V nepříliš vzdálené budoucnosti bude provozování spalitelného paliva levnější než používání benzínu.
Emise škodlivých látek do ovzduší
Snížené množství emisí oxidu uhličitého během spalování je velkým přínosem pro bionaftu. Podle ujištění vědců, kteří se těmito otázkami zabývají, objem emisí CO2 ze spalování bionafty nepřekračuje objem zpracování oxidu uhličitého v těch zařízeních, která sloužila jako zdroj surovin pro výrobu paliva po celou dobu životní cyklus.
Dochází však k emisím ze spalování paliva. Proto není zcela správné nazývat bionaftu ekologickým palivem. Někteří se však domnívají, že množství produkovaného oxidu uhličitého je tak malé, že je lze zanedbávat. Toto prohlášení je velmi kontroverzní.
