Στα τέλη του 20ού αιώνα, το ζήτημα της αναζήτησης νέων, εναλλακτικών πηγών ενέργειας προέκυψε πριν από την ανθρωπότητα. Ο λόγος για αυτό ήταν η επικείμενη κρίση καυσίμων και ενέργειας και η συνεχώς αυξανόμενη ρύπανση του περιβάλλοντος. Ήταν απαραίτητο να βρεθούν νέες πηγές θερμικής ενέργειας που θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν το πετρέλαιο και το φυσικό αέριο. Μαζί με την ανάπτυξη της ηλιακής ενέργειας, εμφανίστηκε μια άλλη πιο ελπιδοφόρα και, το πιο σημαντικό, πιο δημοσιονομική κατεύθυνση - η χρήση βιοκαυσίμων.
Τα βιοκαύσιμα είναι καύσιμα που λαμβάνονται από την επεξεργασία βιομάζας με θερμοχημικά ή βιολογικά μέσα - με τη βοήθεια βακτηρίων. Ως βιομάζα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο φυτικές όσο και ζωικές πρώτες ύλες, καθώς και οργανικά υπολείμματα παραγωγής και απόβλητα ζώων εκτροφής ζώων. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες πηγές είναι φυτά και απορρίμματα ξύλου.
Ανάλογα με την κατάσταση της συσσωμάτωσης, διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι βιοκαυσίμων:
- Στερεά (ξύλο, τσιπ ξύλου, μπρικέτες καυσίμου, σφαιρίδια καυσίμου, τύρφη καυσίμου) ·
- Υγρό (βιοαιθανόλη, βιοβουτανόλη, βιομεθανόλη, βιοντίζελ)
- Αέριο (βιοαέριο, βιοϋδρογόνο).
Στερεά βιοκαύσιμα
Το καυσόξυλο, όπως και πριν από αιώνες, συνεχίζει να χρησιμοποιείται για την παραγωγή θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας. Ένα παράδειγμα του μεγαλύτερου εργοστασίου παραγωγής ενέργειας από βιομάζα στην Ευρώπη είναι το αυστριακό CHP. Η ισχύς του είναι 66 MW.
Παρά το γεγονός ότι ο κόσμος αναπτύσσει ενεργά και χρηματοδοτεί έργα για τη δημιουργία ενεργειακών δασών όπου καλλιεργείται ξυλώδης βιομάζα, η χρήση διαφόρων προϊόντων της βιομηχανίας ξυλουργικής για την απόκτηση βιοκαυσίμων προσελκύει όλο και περισσότερη προσοχή. Τέτοιες επιχειρήσεις είναι ήδη αρκετά καλά αναπτυγμένες και προμηθεύουν ενεργά τα προϊόντα τους στην αγορά. Αυτά περιλαμβάνουν μπρικέτες καυσίμου και σφαιρίδια καυσίμου - σφαιρίδια.
Για την απόκτηση μπρικετών καυσίμου, διάφορα βιολογικά απόβλητα, όπως περιττώματα πουλιών και κοπριά, ξηραίνονται και συμπιέζονται. Οι προκύπτουσες μπρικέτες χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση κατοικιών και βιομηχανικών χώρων.
Κόκκοι καυσίμου - τα σφαιρίδια χρησιμοποιούνται με παρόμοιο τρόπο. Παράγονται από πριονίδι, τσιπς από ξύλο, φλοιό, κατώτερο ξύλο, άχυρο, γεωργικά απόβλητα (φλοιό ηλίανθου, κέλυφος). Για να ληφθούν σφαιρίδια, η βιομάζα συνθλίβεται πρώτα σε αλεύρι, μετά εισέρχεται στο στεγνωτήριο και από αυτό σε ειδική πρέσα, όπου, υπό την επίδραση πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας, η λιγνίνη που περιέχεται στα απορρίμματα ξύλου γίνεται κολλώδης. Επιτρέπει την παραγωγή έτοιμων κυλίνδρων βιοκαυσίμων στην έξοδο. Μια ξεχωριστή ποιότητα των σφαιριδίων καυσίμου είναι η χαμηλή περιεκτικότητά τους σε τέφρα - περίπου 3%.
Η τεχνολογία για την απόκτηση τύρφης καυσίμου που χρησιμοποιείται για τη θέρμανση κτιρίων κατοικιών είναι επίσης απλή. Οι πρώτες ύλες παραδίδονται απευθείας από τον τόπο εξαγωγής στο εργοστάσιο επεξεργασίας τύρφης, όπου η τύρφη καθαρίζεται από ακαθαρσίες (κοσκινίζεται), ξηραίνεται και συμπιέζεται σε μπρικέτες.
Ένας άλλος τύπος βιοκαυσίμων - τσιπς ξύλου - χρησιμοποιείται στην Ευρώπη σε μεγάλες μονάδες CHP με χωρητικότητα από ένα έως αρκετά μεγαβάτ. Η παραγωγή θρυμματισμένων ξύλων πραγματοποιείται απευθείας κατά την υλοτομία ή στην παραγωγή με τη χρήση ειδικών τεμαχιστών - τεμαχιστών. Ως πρώτη ύλη, συνήθως χρησιμοποιούνται ξύλο μικρού μεγέθους και κατάλοιπα υλοτομίας - κλαδιά, φλοιός, κολοβώματα κ.λπ.
Τεχνολογία παραγωγής
Όπως με την οργάνωση οποιασδήποτε τεχνολογικής διαδικασίας, στην αρχή, πραγματοποιείται ο εισερχόμενος έλεγχος της εισερχόμενης πρώτης ύλης. Σε αυτήν την περίπτωση, πραγματοποιείται τυχαίος έλεγχος των κόκκων.Η ποιότητα των σπόρων χρησιμοποιείται για να κριθεί η ποιότητα ολόκληρης της αποστολής.
Το επόμενο βήμα είναι να πάρει το λάδι. Γιατί οι πρώτες ύλες αποστέλλονται στο churn. Τα κέικ που λαμβάνονται μετά τη συμπίεση των λαδιών δεν απορρίπτονται, χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ζωοτροφών για ζώα.
Τα έλαια υποβάλλονται σε περαιτέρω επεξεργασία (η λεγόμενη εστεροποίηση). Συνίσταται στον εμπλουτισμό του λαδιού με μεθυλεστέρες. Η συνολική περιεκτικότητα αυτών των ουσιών σε ολόκληρο τον όγκο πρέπει να είναι τουλάχιστον 96%.
Η ουσία της τεχνολογίας είναι αρκετά απλή: είναι απαραίτητη η προσθήκη μεθανόλης και ενός ενεργοποιητή χημικών διεργασιών (οποιουδήποτε αλκαλίου). Η πηγή της μεθανόλης είναι συνήθως πριονίδι. Ωστόσο, μπορείτε να απλοποιήσετε την εργασία. Αντί να διαχωρίζετε τη μεθανόλη, μπορείτε να αραιώσετε το λάδι με την απαιτούμενη ποσότητα ισοπροπυλικής αλκοόλης ή αιθανόλης.
Για να πραγματοποιηθούν οι διαδικασίες εστεροποίησης, είναι απαραίτητο να θερμανθεί το λάδι σε υψηλές θερμοκρασίες. Συνήθως χρειάζονται έως και δύο ώρες στο χρόνο. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι απαραίτητο να παρακολουθείτε συνεχώς τη διαδικασία και να μην αποσπούν την προσοχή: ακόμη και μια μικρή αύξηση της θερμοκρασίας μπορεί να οδηγήσει στην ανάφλεξη του λαδιού.
Η ολοκλήρωση της χημικής αντίδρασης αποδεικνύεται από την παραλαβή ενός ιζήματος γλυκερόλης στον πυθμένα και τον σχηματισμό δύο στιβάδων στο δοχείο. Επομένως, είναι επιθυμητό να χρησιμοποιείται ένα διαφανές δοχείο για αυτές τις διεργασίες: σε αυτήν την περίπτωση, είναι δυνατόν να προσδιοριστεί οπτικά με ακρίβεια πότε ολοκληρώνεται η διαδικασία, η οποία θα εξαλείψει την ανάγκη για επακόλουθες τροποποιήσεις και θα αποτρέψει τη λήψη απορρίψεων.
Υγρά βιοκαύσιμα
Τα υγρά βιοκαύσιμα γίνονται ολοένα και πιο δημοφιλή λόγω της φιλικότητας και της ασφάλειας του περιβάλλοντος. Χρησιμοποιείται κυρίως σε κινητήρες εσωτερικής καύσης. Αυτός ο τύπος καυσίμου λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της επεξεργασίας διαφόρων φυτικών υλικών.
Υπάρχουν κύριοι τύποι υγρών βιοκαυσίμων:
- Βιοαιθανόλη
- Βιοβουτανόλη
- Βιομεθανόλη
- Βιοντίζελ
Βιοαιθανόλη
Κατέχει ηγετική θέση στον κατάλογο των υγρών βιοκαυσίμων. Το πεδίο εφαρμογής του είναι σε συνηθισμένα αυτοκίνητα, και τα τελευταία χρόνια έχει χρησιμοποιηθεί επίσης ως βιοκαύσιμο για τζάκια στο σπίτι. Η βιοαιθανόλη αναμεμιγμένη με βενζίνη ως καύσιμο έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με τη συμβατική βενζίνη: βελτιώνει την απόδοση του κινητήρα του αυτοκινήτου, αυξάνει την ισχύ του, δεν υπερθερμαίνει τον κινητήρα, δεν σχηματίζει αιθάλη, εναποθέσεις άνθρακα και καπνό.
Η βιοαιθανόλη είναι μια εξαιρετική εναλλακτική λύση για τους λάτρεις των τζακιών. Δεδομένου ότι δεν σχηματίζει καπνό, αιθάλη και εκπέμπει μικρή ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα κατά την καύση. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θέρμανση τζακιών ακόμη και σε πολυκατοικίες. Ταυτόχρονα, δεν υπάρχει καθόλου απώλεια θερμότητας, όπως συμβαίνει συνήθως με τη λειτουργία συμβατικών τζακιών με καμινάδα.
Παράγεται σύμφωνα με την τεχνολογία της αλκοολικής ζύμωσης από πρώτες ύλες που περιέχουν άμυλο ή ζάχαρη: καλαμπόκι, δημητριακά, ζαχαροκάλαμο, ζαχαρότευτλα. Είναι οικονομικά δικαιολογημένο να λαμβάνουμε αιθανόλη από πρώτες ύλες που περιέχουν κυτταρίνη.
Βιοβουτανόλη
Ως καύσιμο για κινητήρες είναι προτιμότερο από τη βιοαιθανόλη: αναμιγνύεται καλύτερα με βενζίνη και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως ξεχωριστό καύσιμο. Για να το αποκτήσετε, χρησιμοποιούνται παραδοσιακές καλλιέργειες: ζαχαροκάλαμο, καλαμπόκι, σιτάρι, ζαχαρότευτλα. Ενώ είναι λιγότερο δημοφιλές από τη βιοαιθανόλη.
Βιομεθανόλη
Η τεχνολογία παραγωγής της εξακολουθεί να είναι ατελής και απαιτεί την εισαγωγή πολλών πιο καινοτόμων εξελίξεων. Υποτίθεται ότι λαμβάνεται με βιοχημικό μετασχηματισμό θαλάσσιου φυτοπλαγκτού που καλλιεργείται σε ειδικές δεξαμενές. Αλλά μέχρι στιγμής δεν ήταν δυνατό να καθιερωθεί η παραγωγή σε βιομηχανική κλίμακα. Οι εφαρμογές για βιομεθανόλη είναι οι ίδιες με αυτές της συμβατικής μεθανόλης. Αυτή είναι η παραγωγή ενός αριθμού ουσιών (φορμαλδεΰδη, μεθακρυλικός μεθυλεστέρας, μεθυλαμίνες, οξικό οξύ, κ.λπ.), ως διαλύτης και αντιψυκτικό.
Βιοντίζελ
Χρησιμοποιείται σε κινητήρες αυτοκινήτων τόσο ξεχωριστά όσο και σε μείγμα με συμβατικό καύσιμο ντίζελ.Εκτός από την απουσία των αρνητικών επιπτώσεων του βιοντίζελ στο περιβάλλον, πολλές μελέτες έχουν επισημάνει ένα άλλο πλεονέκτημα. Λόγω της χαμηλής περιεκτικότητας σε θείο, οι λιπαντικές ιδιότητες του βιοντίζελ είναι καλύτερες, γεγονός που βοηθά στην παράταση της διάρκειας ζωής των κινητήρων σειράς. Οι πρώτες ύλες για την παραγωγή βιοντίζελ μπορεί να είναι τόσο φυτά (βαμβάκι, σόγια, ελαιοκράμβη), όσο και λιπαρά έλαια (φοίνικας, ελαιοκράμβη, καρύδα), φύκια.
ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΕΣ ΡΥΘΜΙΣΕΙΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΟΧΗΜΑΤΟΣ ΓΙΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΣΤΗ ΒΙΟΕΘΑΝΟΛ
Υπάρχει επίσης ένα καθαρά ρωσικό πρόβλημα. Σύμφωνα με μια μακρά παράδοση, το κράτος μας θεωρεί το αλκοόλ ως αντικοινωνική ουσία και προστατεύει τους πολίτες από αυτό με φόρους και περιορισμούς. Σε αυτήν την περίπτωση, το κόστος των καυσίμων αλκοόλ είναι απίθανο να είναι πιο ελκυστικό από τη συνήθη βενζίνη. Και θα τους επιτραπεί να πουλήσουν αιθανόλη όλο το εικοσιτετράωρο; ..
Υπάρχουν επίσης παγκόσμια εμπόδια. Ένα από αυτά είναι η έλλειψη ενιαίων προτύπων και απαιτήσεων για τα βιοκαύσιμα. Πού είναι οι εγγυήσεις ότι, για παράδειγμα, το Opel πολλαπλών καυσίμων που ταξιδεύει γύρω από τη Γερμανία θα ήθελε βιο-βενζίνη στη γειτονική Γαλλία που κατασκευάζεται από άλλες πρώτες ύλες; Επομένως, τα σύγχρονα μοντέλα που λειτουργούν με βιοκαύσιμα συνήθως δεν περιφρονούν τη βενζίνη ή το ντίζελ.
Αέρια βιοκαύσιμα
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι αέριων καυσίμων:
- Βιοαέριο
- Βιουδρογόνο
Βιοαέριο
Προϊόν ζύμωσης οργανικών αποβλήτων, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως υπολείμματα κοπράνων, λύματα, οικιακά απορρίμματα, απόβλητα σφαγείων, κοπριά, κοπριά, καθώς και ενσίματα και φύκια. Είναι ένα μείγμα μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα. Τα οργανικά λιπάσματα είναι ένα άλλο προϊόν επεξεργασίας οικιακών απορριμμάτων στην παραγωγή βιοαερίου. Η τεχνολογία παραγωγής σχετίζεται με τον μετασχηματισμό σύνθετων οργανικών ουσιών υπό την επίδραση βακτηρίων που πραγματοποιούν ζύμωση μεθανίου.
Στην αρχή της τεχνολογικής διαδικασίας, η μάζα αποβλήτων ομογενοποιείται, και στη συνέχεια η έτοιμη πρώτη ύλη τροφοδοτείται με τη χρήση φορτωτή σε θερμαινόμενο και μονωμένο αντιδραστήρα, όπου η διαδικασία ζύμωσης μεθανίου πραγματοποιείται απευθείας σε θερμοκρασία περίπου 35-38 ° C. Η μάζα των αποβλήτων αναμιγνύεται συνεχώς. Το προκύπτον βιοαέριο εισέρχεται σε δεξαμενή αερίου (χρησιμοποιείται για την αποθήκευση αερίου) και στη συνέχεια τροφοδοτείται σε ηλεκτρική γεννήτρια. Το προκύπτον βιοαέριο αντικαθιστά το συμβατικό φυσικό αέριο. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βιοκαύσιμο ή να παράγει ηλεκτρισμό από αυτό.
Βιουδρογόνο
Μπορεί να ληφθεί από βιομάζα με θερμοχημικές, βιοχημικές ή βιοτεχνολογικές μεθόδους. Η πρώτη μέθοδος λήψης σχετίζεται με τη θέρμανση απορριμμάτων ξύλου σε θερμοκρασία 500-800 ° C, με αποτέλεσμα την απελευθέρωση ενός μείγματος αερίων - υδρογόνου, μονοξειδίου του άνθρακα και μεθανίου. Στη βιοχημική μέθοδο, χρησιμοποιούνται ένζυμα των βακτηρίων Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae, τα οποία προκαλούν την παραγωγή υδρογόνου κατά τη διάσπαση φυτικών υπολειμμάτων που περιέχουν κυτταρίνη και άμυλο. Η διαδικασία λαμβάνει χώρα σε κανονική πίεση και χαμηλή θερμοκρασία. Το βιοϋδρογόνο χρησιμοποιείται στην παραγωγή κυψελών καυσίμου υδρογόνου στη μεταφορά και την ενέργεια. Δεν χρησιμοποιείται ευρέως ακόμη.
Τα πλεονεκτήματα της ενέργειας
Το βιολογικό και επιστημονικό ενδιαφέρον για τους φυσικούς ενεργειακούς πόρους προκύπτει λόγω των ακόλουθων θετικών ιδιοτήτων του προϊόντος:
- Οικονομική διαθεσιμότητα υλικού... Πολλές χώρες ξοδεύουν πολλά χρήματα για να αγοράσουν πετρέλαιο ή φυσικό αέριο. Η οικονομία του κράτους υφίσταται απώλειες. Τα βιοκαύσιμα μπορούν να ληφθούν σε σχεδόν οποιαδήποτε χώρα. Η τοπική παραγωγή καυσίμων θα μειώσει το κόστος εισαγωγής ξένων ενεργειακών πόρων.
- Κινητικότητα... Οι αιολικές ή ηλιακές εγκαταστάσεις προορίζονται αποκλειστικά για σταθερή χρήση. Δεν είναι δυνατή η μεταφορά. Τα βιολογικά υλικά, εάν είναι απαραίτητο, μπορούν να μεταφερθούν από τη μια περιοχή στην άλλη.
- Το βιοκαύσιμο είναι ανανεώσιμες πηγές... Τα φυτικά και ζωικά απόβλητα δεν θα εξαφανιστούν ποτέ.
- Φυσικός πόρος μειώνει τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα. Αποτρέπει την πιθανότητα υπερθέρμανσης του πλανήτη.
- Η χρήση βιοκαυσίμων για κινητήρες αυτοκινήτων μειώνει το κόστος συντήρησης.
Στο όχι πολύ μακρινό μέλλον, η χρήση καύσιμου καυσίμου θα είναι φθηνότερη από τη χρήση βενζίνης.
Εκπομπές επιβλαβών ουσιών στην ατμόσφαιρα
Η μειωμένη ποσότητα εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα κατά τη διάρκεια της καύσης είναι ένα μεγάλο πλεονέκτημα για το βιοντίζελ. Σύμφωνα με τις διαβεβαιώσεις των επιστημόνων που ασχολούνται με αυτά τα θέματα, ο όγκος των εκπομπών CO2 από την καύση του βιοντίζελ δεν υπερβαίνει τον όγκο της επεξεργασίας διοξειδίου του άνθρακα από τα εργοστάσια που χρησίμευσαν ως πηγή πρώτων υλών για την παραγωγή καυσίμων σε ολόκληρο κύκλος ζωής.
Ωστόσο, συμβαίνουν εκπομπές από την καύση καυσίμου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο δεν είναι απολύτως σωστό να ονομάζεται βιοντίζελ φιλικό προς το περιβάλλον καύσιμο. Ωστόσο, ορισμένοι πιστεύουν ότι η ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα που παράγεται είναι τόσο μικρή που μπορεί να αγνοηθεί. Αυτή η δήλωση είναι εξαιρετικά αμφιλεγόμενη.
