A finales del siglo XX, la humanidad se enfrentó al grave problema de encontrar nuevas fuentes alternativas de energía. La razón de esto fue la inminente crisis del combustible y la energía y la creciente contaminación del medio ambiente. Era necesario encontrar nuevas fuentes de energía térmica que pudieran reemplazar al petróleo y al gas. Junto con el desarrollo de la energía solar, ha aparecido otra dirección más prometedora y, lo más importante, más presupuestaria: el uso de biocombustibles.
Los biocombustibles son combustibles que se obtienen del procesamiento de biomasa por medios termoquímicos o biológicos, con la ayuda de bacterias. Tanto las materias primas vegetales como animales se pueden utilizar como biomasa, así como residuos orgánicos de producción y desperdicio de ganado. Las fuentes más utilizadas son las plantas y los desechos de madera.
Según el estado de agregación, se distinguen los siguientes tipos de biocombustibles:
- Sólidos (madera, astillas de madera, briquetas de combustible, pellets de combustible, turba de combustible);
- Líquido (bioetanol, biobutanol, biometanol, biodiésel);
- Gaseoso (biogás, biohidrógeno).
Biocombustibles sólidos
La leña, como hace siglos, sigue utilizándose para generar calor y electricidad. Un ejemplo de la planta de energía de biomasa más grande de Europa es la CHP de Austria. Su capacidad es de 66 MW.
A pesar de que el mundo está desarrollando y financiando activamente proyectos para la creación de bosques energéticos donde se cultiva biomasa leñosa, el uso de diversos productos de la industria de la madera para la obtención de biocombustible está atrayendo cada vez más atención. Estas empresas ya están bastante desarrolladas y suministran activamente sus productos al mercado. Estos incluyen briquetas de combustible y pellets de combustible: pellets.
Para obtener las briquetas de combustible, se secan y prensan diversos biorresiduos, como excrementos de aves y estiércol. Las briquetas resultantes se utilizan para calentar locales residenciales e industriales.
Gránulos de combustible: los pellets se usan de manera similar. Se producen a partir de aserrín, astillas de madera, corteza, madera de calidad inferior, paja, desechos agrícolas (cáscaras de girasol, cáscaras de nueces). Para obtener pellets, la biomasa se tritura primero en harina, luego ingresa al secador y desde allí a una prensa especial, donde, bajo la influencia de la presión y la alta temperatura, la lignina contenida en los desechos de madera se vuelve pegajosa. Permite obtener cilindros de biocombustible listos para usar en la salida. Una cualidad distintiva de los pellets de combustible es su bajo contenido de cenizas, alrededor del 3%.
La tecnología para la obtención de turba combustible utilizada para calentar edificios residenciales también es sencilla. Las materias primas se entregan directamente desde el sitio de extracción a la planta de procesamiento de turba, donde la turba se limpia de impurezas (se tamiza), se seca y se prensa en briquetas.
Otro tipo de biocombustible, astillas de madera, se utiliza en Europa en grandes centrales térmicas con una capacidad de uno a varios megavatios. La producción de astillas de madera se lleva a cabo directamente en la tala o en la producción utilizando trituradoras especiales: trituradoras. Como materia prima, generalmente se utilizan madera de pequeño tamaño y residuos de tala: ramas, cortezas, tocones, etc.
Producción tecnológica
Como ocurre con la organización de cualquier proceso tecnológico, desde el principio, se lleva a cabo el control de entrada de la materia prima entrante. En este caso, se realiza un control aleatorio de los granos.La calidad de las semillas se utiliza para juzgar la calidad de todo el envío.
El siguiente paso es obtener el aceite. Por qué las materias primas se envían a la batidora. Las tortas obtenidas después de exprimir los aceites no se tiran, se utilizan para la producción de piensos para el ganado.
Los aceites se procesan adicionalmente (la denominada esterificación). Consiste en enriquecer el aceite con ésteres metílicos. El contenido total de estas sustancias en todo el volumen debe ser al menos del 96%.
La esencia de la tecnología es bastante simple: es necesario agregar metanol y un activador de procesos químicos (cualquier álcali). La fuente de metanol suele ser el aserrín. Sin embargo, es posible simplificar la tarea. En lugar de separar el metanol, puede diluir el aceite con la cantidad necesaria de alcohol isopropílico o etanol.
Para que prosigan los procesos de esterificación, es necesario calentar el aceite a altas temperaturas. Por lo general, toma hasta dos horas. En este caso, es necesario controlar constantemente el proceso y no distraerse: incluso un ligero aumento de temperatura puede provocar la ignición del aceite.
La finalización de la reacción química se evidencia por la recepción de un sedimento de glicerol en el fondo y la formación de dos capas en el recipiente. Por lo tanto, es deseable que se utilice un recipiente transparente para estos procesos: en este caso, es posible determinar visualmente con precisión cuándo se completa el proceso, lo que eliminará la necesidad de modificaciones posteriores y evitará la recepción de rechazos.
Biocombustibles líquidos
Los biocombustibles líquidos son cada vez más populares debido a su seguridad y respeto al medio ambiente. Se utiliza principalmente en motores de combustión interna. Este tipo de combustible se obtiene procesando diversos materiales vegetales.
Hay tipos principales de biocombustibles líquidos:
- Bioetanol
- Biobutanol
- Biometanol
- Biodiesel
Bioetanol
Ocupa una posición de liderazgo en la lista de biocombustibles líquidos. Su ámbito de aplicación es en coches corrientes, y en los últimos años también se ha utilizado como biocombustible para chimeneas domésticas. El bioetanol mezclado con gasolina como combustible tiene una serie de ventajas sobre la gasolina convencional: mejora el rendimiento del motor del automóvil, aumenta su potencia, no sobrecalienta el motor, no forma hollín, hollín ni humo.
El bioetanol es una gran alternativa para los amantes de las chimeneas. Dado que no forma humo, hollín y emite una pequeña cantidad de dióxido de carbono durante la combustión. Se puede utilizar para calentar chimeneas incluso en edificios de apartamentos. Al mismo tiempo, no se produce ninguna pérdida de calor, como suele ocurrir con el funcionamiento de las chimeneas convencionales con chimenea.
Se produce según la tecnología de fermentación alcohólica a partir de materias primas que contienen almidón o azúcar: maíz, cereales, caña de azúcar, remolacha azucarera. Está económicamente justificado obtener etanol a partir de materias primas que contengan celulosa.
Biobutanol
Como combustible para motores, es más preferible que el bioetanol: se mezcla mejor con la gasolina y también se puede utilizar como combustible independiente. Para su obtención se utilizan cultivos tradicionales: caña de azúcar, maíz, trigo, remolacha azucarera. Aunque menos popular que el bioetanol.
Biometanol
Su tecnología de producción todavía es imperfecta y requiere la introducción de muchos más desarrollos innovadores. Se supone que se obtiene por transformación bioquímica del fitoplancton marino cultivado en reservorios especiales. Pero hasta ahora no ha sido posible establecer una producción a escala industrial. Las aplicaciones del biometanol son las mismas que las del metanol convencional. Se trata de la producción de una serie de sustancias (formaldehído, metacrilato de metilo, metilaminas, ácido acético, etc.), como disolvente y anticongelante.
Biodiesel
Se utiliza en motores de automóviles tanto por separado como en mezcla con combustible diesel convencional.Además de la ausencia del impacto negativo del biodiésel en el medio ambiente, numerosos estudios han destacado otra ventaja. Debido al bajo contenido de azufre, las propiedades lubricantes del biodiésel son mejores, lo que ayuda a prolongar la vida útil de los motores de serie. Las materias primas para la producción de biodiesel pueden ser tanto plantas (algodón, soja, colza) como aceites grasos (palma, colza, coco), algas.
AJUSTES NECESARIOS DE LOS SISTEMAS DEL VEHÍCULO PARA EL FUNCIONAMIENTO CON BIOETANOL
También hay un problema puramente ruso. Según una larga tradición, nuestro estado considera que el alcohol es una sustancia antisocial y protege a los ciudadanos con impuestos y restricciones. En esta situación, es poco probable que el costo del combustible de alcohol sea más atractivo que el de la gasolina habitual. ¿Y se les permitirá vender etanol las 24 horas del día? ...
También existen obstáculos globales. Uno de ellos es la falta de normas y requisitos uniformes para los biocombustibles. ¿Dónde están las garantías de que, por ejemplo, al Opel multicombustible que viaja por Alemania le gustará la biogasolina elaborada a partir de otras materias primas en la vecina Francia? Por tanto, los modelos modernos que funcionan con biocombustibles no suelen desdeñar la gasolina o el diésel.
Biocombustibles gaseosos
Hay dos tipos principales de combustibles gaseosos:
- Biogás
- Biohidrógeno
Biogás
Producto de fermentación de residuos orgánicos, que puede ser utilizado como residuos fecales, aguas residuales, residuos domésticos, residuos de matadero, estiércol, estiércol, así como ensilaje y algas. Es una mezcla de metano y dióxido de carbono. Los fertilizantes orgánicos son otro producto del procesamiento de residuos domésticos en la producción de biogás. La tecnología de producción está asociada a la transformación de sustancias orgánicas complejas bajo la influencia de bacterias que realizan la fermentación del metano.
Al comienzo del proceso tecnológico, la masa de desechos se homogeneiza, luego la materia prima preparada se alimenta mediante un cargador a un reactor calentado y aislado, donde el proceso de fermentación del metano se lleva a cabo directamente a una temperatura de aproximadamente 35-38 ° C. La masa de residuos se mezcla constantemente. El biogás resultante se introduce en un tanque de gas (utilizado para almacenar gas) y luego se alimenta a un generador eléctrico. El biogás resultante reemplaza al gas natural convencional. Puede utilizarse como biocombustible o generar electricidad a partir de él.
Biohidrógeno
Puede obtenerse a partir de biomasa por métodos termoquímicos, bioquímicos o biotecnológicos. El primer método de obtención está asociado con el calentamiento de residuos de madera a una temperatura de 500-800 ° C, como resultado de lo cual comienza a desarrollarse una mezcla de gases: hidrógeno, monóxido de carbono y metano. En el método bioquímico se utilizan enzimas de las bacterias Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae, que provocan la producción de hidrógeno durante la división de los residuos vegetales que contienen celulosa y almidón. El proceso se realiza a presión normal y baja temperatura. El biohidrógeno se utiliza en la producción de pilas de combustible de hidrógeno en el transporte y la energía. Todavía no se utiliza mucho.
Las ventajas de la energía
El interés biológico y científico por los recursos energéticos naturales surge debido a las siguientes cualidades positivas del producto:
- Disponibilidad económica de material... Muchos países gastan mucho dinero para comprar petróleo o gas natural. La economía del estado está sufriendo pérdidas. El biocombustible se puede obtener en casi cualquier país. La producción local de combustible reducirá el costo de importar recursos energéticos extranjeros.
- Movilidad... Las instalaciones eólicas o solares están destinadas exclusivamente a un uso estacionario. No se puede transportar. Los materiales biológicos, si es necesario, se pueden transportar de una región a otra.
- El biocombustible es recurso renovable... Los desechos vegetales y animales nunca desaparecerán.
- Recurso natural reduce las emisiones de gases de efecto invernadero en la atmósfera. Evita la probabilidad de calentamiento global.
- El uso de biocombustibles para motores de automóviles reduce los costos de mantenimiento.
En un futuro no muy lejano, operar un combustible combustible será más barato que usar gasolina.
Emisiones de sustancias nocivas a la atmósfera.
La cantidad reducida de emisiones de dióxido de carbono durante la combustión es una gran ventaja para el biodiésel. De acuerdo con las garantías de los científicos que se ocupan de estos temas, el volumen de emisiones de CO2 de la combustión de biodiesel no excede el volumen de procesamiento de dióxido de carbono por aquellas plantas que sirvieron como fuente de materias primas para la producción de combustible a lo largo de todo el ciclo vital.
Sin embargo, se producen emisiones por la quema de combustibles. Por eso no es del todo correcto llamar al biodiésel un combustible respetuoso con el medio ambiente. Sin embargo, algunos creen que la cantidad de dióxido de carbono producido es tan pequeña que pueden pasarse por alto. Esta declaración es muy controvertida.
