1900-luvun lopulla ihmiskunta joutui kohtaamaan akuutin kysymyksen uusien, vaihtoehtoisten energialähteiden löytämisestä. Syynä tähän oli lähestyvä polttoaine- ja energiakriisi ja jatkuvasti lisääntyvä ympäristön pilaantuminen. Oli tarpeen löytää uusia lämpöenergian lähteitä, jotka voisivat korvata öljyn ja kaasun. Aurinkoenergian kehityksen ohella on ilmestynyt toinen lupaavampi ja ennen kaikkea budjettisuunta - biopolttoaineiden käyttö.
Biopolttoaineet ovat polttoaineita, jotka saadaan biomassan käsittelystä lämpökemiallisin tai biologisin keinoin - bakteerien avulla. Sekä kasvi- että eläinraaka-aineita voidaan käyttää biomassana, samoin kuin tuotannon orgaanisia jäännöksiä ja tuotantoeläinten karjan jätettä. Yleisimmin käytettyjä lähteitä ovat kasvit ja puujätteet.
Aggregaatiotilasta riippuen erotetaan seuraavat biopolttoaineet:
- Kiinteä aine (puu, hakkeet, polttoainebriketit, polttoainepelletit, turpeen turve);
- Neste (bioetanoli, biobutanoli, biometanoli, biodiesel);
- Kaasumainen (biokaasu, biovety).
Kiinteät biopolttoaineet
Polttopuuta, kuten vuosisatoja sitten, käytetään edelleen lämmön ja sähkön tuottamiseen. Esimerkki suurimmasta biomassavoimalasta Euroopassa on Itävallan CHP. Sen kapasiteetti on 66 MW.
Huolimatta siitä, että maailma kehittää ja rahoittaa aktiivisesti hankkeita sellaisten energiametsien luomiseksi, joissa kasvatetaan puumaisia biomassaa, puunjalostusteollisuuden eri tuotteiden käyttö biopolttoaineiden saamiseksi herättää yhä enemmän huomiota. Tällaiset yritykset ovat jo melko kehittyneitä ja toimittavat tuotteitaan aktiivisesti markkinoille. Näitä ovat polttoainebriketit ja polttoainepelletit - pelletit.
Polttoainebrikettien saamiseksi erilaiset biojätteet, kuten lintujen jätteet ja lanta, kuivataan ja puristetaan. Tuloksena olevia brikettejä käytetään asuin- ja teollisuustilojen lämmitykseen.
Polttoainerakeet - pellettejä käytetään samalla tavalla. Ne valmistetaan sahanpurusta, hakkeesta, kuoresta, huonompista puista, oljista, maatalousjätteistä (auringonkukan kuoret, pähkinänkuoret). Pellettien saamiseksi biomassa murskataan ensin jauhoksi, sitten se menee kuivaajaan ja sieltä erityiseen puristimeen, jossa puujätteessä oleva ligniini muuttuu tahmeaksi paineen ja korkean lämpötilan vaikutuksesta. Sen avulla on mahdollista saada valmiita sylintereitä biopolttoaineista lähtöön. Polttoainepellettien erityinen laatu on niiden pieni tuhkapitoisuus - noin 3%.
Asuintalojen lämmitykseen käytettävän polttoturvetuotantotekniikka on myös yksinkertainen. Raaka-aineet toimitetaan suoraan uuttopaikalta turpeen käsittelylaitokseen, jossa turve puhdistetaan epäpuhtauksista (seulotaan), kuivataan ja puristetaan briketeiksi.
Toista biopolttoainetyyppiä - haketta - käytetään Euroopassa suurissa sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitoksissa, joiden kapasiteetti on yhdestä useaan megawattiin. Hakkeen tuotanto tapahtuu suoraan puunkorjuussa tai tuotannossa erityisillä hakkurilla - silppureilla. Raaka-aineena käytetään yleensä pienikokoista puuta ja hakkuutähteitä - oksia, kuorta, kantoja jne.
Tuotantoteknologia
Kuten minkä tahansa teknisen prosessin organisoinnissa, myös alussa suoritetaan tulevan raaka-aineen saapuva valvonta. Tällöin jyvät tarkastetaan satunnaisesti.Siementen laatua käytetään arvioimaan koko erän laatu.
Seuraava askel on öljyn saanti. Miksi raaka-aineet lähetetään sekoitukseen. Öljyjen puristamisen jälkeen saatuja kakkuja ei heitetä pois, vaan niitä käytetään karjan rehun tuotantoon.
Öljyt jalostetaan edelleen (niin kutsuttu esteröinti). Se koostuu öljyn rikastamisesta metyyliesterillä. Näiden aineiden kokonaispitoisuuden on oltava vähintään 96% koko tilavuudessa.
Teknologian ydin on melko yksinkertainen: on tarpeen lisätä metanolia ja kemiallisten prosessien aktivaattoria (kaikki alkalit). Metanolin lähde on yleensä sahanpuru. On kuitenkin mahdollista yksinkertaistaa tehtävää. Metanolin erottamisen sijaan voit laimentaa öljyn tarvittavalla määrällä isopropyylialkoholia tai etanolia.
Esteröintiprosessien suorittamiseksi öljy on tarpeen lämmittää korkeisiin lämpötiloihin. Se kestää yleensä jopa kaksi tuntia ajoissa. Tässä tapauksessa on välttämätöntä seurata prosessia jatkuvasti eikä häiritä: jopa pieni lämpötilan nousu voi johtaa öljyn syttymiseen.
Kemiallisen reaktion päättyminen todistetaan vastaanottamalla glyseroliseos pohjalle ja muodostamalla kaksi kerrosta astiaan. Siksi on toivottavaa, että näihin prosesseihin käytetään läpinäkyvää säiliötä: tässä tapauksessa on mahdollista visuaalisesti tarkasti määrittää, milloin prosessi on valmis, mikä eliminoi tarpeen tehdä myöhempiä muutoksia ja estää hylkäysten vastaanottamisen.
Nestemäiset biopolttoaineet
Nestemäiset biopolttoaineet ovat yhä suositumpia ympäristöystävällisyytensä ja turvallisuutensa vuoksi. Sitä käytetään pääasiassa polttomoottoreissa. Tämän tyyppinen polttoaine saadaan käsittelemällä erilaisia kasvimateriaaleja.
Nestemäisiä biopolttoaineita on päätyyppejä:
- Bioetanoli
- Biobutanoli
- Biometanoli
- Biodieseli
Bioetanoli
On johtava asema nestemäisten biopolttoaineiden luettelossa. Sen soveltamisala on tavallisissa autoissa, ja viime vuosina sitä on käytetty myös biopolttoaineena kotitakkiin. Bioetanolilla, johon on sekoitettu bensiiniä polttoaineena, on useita etuja verrattuna tavanomaiseen bensiiniin: se parantaa auton moottorin suorituskykyä, lisää sen tehoa, ei ylikuumenta moottoria, ei muodosta nokea, nokea ja savua.
Bioetanoli on loistava vaihtoehto takan ystäville. Koska se ei muodosta savua, nokea ja päästää palamisen aikana pienen määrän hiilidioksidia. Voidaan käyttää tulisijojen lämmittämiseen jopa kerrostaloissa. Samanaikaisesti ei ole lainkaan lämpöhäviötä, kuten tavallisten savupiippujen kanssa.
Se valmistetaan alkoholikäymisen tekniikan mukaisesti tärkkelystä tai sokeria sisältävistä raaka-aineista: maissi, vilja, sokeriruoko, sokerijuurikas. On taloudellisesti perusteltua saada etanolia selluloosaa sisältävistä raaka-aineista.
Biobutanoli
Moottoreiden polttoaineena se on edullisempi kuin bioetanoli: se sekoittuu paremmin bensiiniin ja sitä voidaan käyttää myös erillisenä polttoaineena. Sen saamiseksi käytetään perinteisiä kasveja: sokeriruoko, maissi, vehnä, sokerijuurikkaat. Vaikka vähemmän suosittu kuin bioetanoli.
Biometanoli
Sen tuotantotekniikka on edelleen epätäydellistä ja vaatii monia uusia innovatiivisia kehitysaskeleita. Sen oletetaan saatavan biokemiallisella transformaatiolla erityisissä säiliöissä viljellystä merikasviplanktonista. Mutta toistaiseksi ei ole ollut mahdollista perustaa tuotantoa teollisessa mittakaavassa. Biometanolin sovellukset ovat samat kuin tavanomaisessa metanolissa. Tämä on useiden aineiden (formaldehydi, metyylimetakrylaatti, metyyliamiinit, etikkahappo jne.) Tuotanto liuottimena ja jäätymisenestoaineena.
Biodieseli
Sitä käytetään automoottoreissa sekä erikseen että seoksessa tavanomaisen dieselpolttoaineen kanssa.Sen lisäksi, että biodieselillä ei ole kielteisiä ympäristövaikutuksia, lukuisat tutkimukset ovat osoittaneet toisen edun. Pienen rikkipitoisuuden vuoksi biodieselin voitelukyky on parempi, mikä auttaa pidentämään sarjamoottoreiden käyttöikää. Raaka-aineet biodieselin tuotantoon voivat olla sekä kasveja (puuvilla, soijapapu, rypsi) että rasvaöljyjä (palmu, rypsi, kookospähkinä), levää.
BIOETANOLIIN KÄYTETTÄVIEN AJONEUVOJÄRJESTELMIEN TARVITTAVAT SÄÄTÖT
On myös puhtaasti venäläinen ongelma. Pitkän perinteen mukaan valtiomme pitää alkoholia epäsosiaalisena aineena ja suojelee kansalaisia siitä veroilla ja rajoituksilla. Tässä tilanteessa alkoholipolttoaineiden kustannukset eivät todennäköisesti ole houkuttelevampia kuin tavallinen bensiini. Ja saako heidän myydä etanolia ympäri vuorokauden? ..
Myös globaaleja esteitä on. Yksi niistä on biopolttoaineita koskevien yhtenäisten standardien ja vaatimusten puuttuminen. Missä ovat takeet siitä, että esimerkiksi Saksassa ympäri maailmaa matkustava monipolttoaineinen Opel pitää naapurimaiden Ranskassa muista raaka-aineista valmistettua biobensiiniä? Siksi modernit biopolttoaineilla toimivat mallit eivät yleensä halveksi bensiiniä tai dieselpolttoainetta.
Kaasumaiset biopolttoaineet
Kaasumaisia polttoaineita on kahta päätyyppiä:
- Biokaasu
- Biovety
Biokaasu
Orgaanisen jätteen käymistuote, jota voidaan käyttää ulostejääminä, viemärinä, kotitalousjätteenä, teurastamon jätteinä, lannana, lannana sekä säilörehuna ja levänä. Se on metaanin ja hiilidioksidin seos. Orgaaniset lannoitteet ovat toinen biokaasun tuotannon kotitalousjätteiden käsittelyn tuote. Tuotantoteknologia liittyy monimutkaisten orgaanisten aineiden transformaatioon metaanikäymistä suorittavien bakteerien vaikutuksesta.
Teknologisen prosessin alussa jätemassa homogenisoidaan, sitten valmistettu raaka-aine syötetään kuormaajaa käyttäen lämmitettyyn ja eristettyyn reaktoriin, jossa metaanifermenointiprosessi tapahtuu suoraan noin 35-38 ° C: n lämpötilassa. Jätemassa sekoitetaan jatkuvasti. Syntynyt biokaasu syötetään kaasusäiliöön (käytetään kaasun varastointiin) ja syötetään sitten sähkögeneraattoriin. Tuloksena oleva biokaasu korvaa tavanomaisen maakaasun. Voidaan käyttää biopolttoaineena tai tuottaa siitä sähköä.
Biovety
Se voidaan saada biomassasta lämpökemiallisilla, biokemiallisilla tai bioteknologisilla menetelmillä. Ensimmäiseen menetelmään liittyy puujätteen lämmittäminen 500-800 ° C: n lämpötilaan, minkä seurauksena kaasujen - vety, hiilimonoksidi ja metaani - seos alkaa kehittyä. Biokemiallisessa menetelmässä käytetään bakteerien Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae entsyymejä, jotka aiheuttavat vedyn tuotantoa selluloosaa ja tärkkelystä sisältävien kasvijäämien halkaisun aikana. Prosessi tapahtuu normaalissa paineessa ja alhaisessa lämpötilassa. Biovetyä käytetään vetypolttokennojen tuotannossa liikenteessä ja energiassa. Sitä ei ole vielä käytetty laajalti.
Energian edut
Biologinen ja tieteellinen kiinnostus luonnon energialähteisiin johtuu seuraavista tuotteen positiivisista ominaisuuksista:
- Aineiston taloudellinen saatavuus... Monet maat käyttävät paljon rahaa öljyn tai maakaasun ostamiseen. Valtion talous kärsii tappioita. Biopolttoainetta saa melkein mistä tahansa maasta. Paikallinen polttoaineen tuotanto vähentää ulkomaisten energialähteiden tuontikustannuksia.
- Liikkuvuus... Tuuli- tai aurinkovoimalat on tarkoitettu yksinomaan kiinteään käyttöön. Ei voida kuljettaa. Biologiset materiaalit voidaan tarvittaessa kuljettaa alueelta toiselle.
- Biopolttoaine on uusiutuva luonnonvara... Kasvi- ja eläinjätteet eivät koskaan häviä.
- Luonnonvara vähentää kasvihuonekaasupäästöjä ilmakehässä. Estää ilmaston lämpenemisen todennäköisyyden.
- Biopolttoaineiden käyttö automoottoreissa vähentää ylläpitokustannuksia.
Lähitulevaisuudessa palavan polttoaineen käyttö on halvempaa kuin bensiinin käyttö.
Haitallisten aineiden päästöt ilmakehään
Vähentynyt hiilidioksidipäästöjen määrä polttamisen aikana on iso plus biodieselille. Näihin kysymyksiin vastaavien tutkijoiden vakuutusten mukaan biodieselin poltosta peräisin olevien hiilidioksidipäästöjen määrä ei ylitä niiden laitosten hiilidioksidipäästöjen määrää, jotka toimivat polttoaineen tuotannon raaka-ainelähteenä koko alueella elinkaari.
Polttoaineiden poltosta syntyy kuitenkin päästöjä. Siksi ei ole aivan oikein kutsua biodieseliä ympäristöystävälliseksi polttoaineeksi. Jotkut uskovat kuitenkin, että tuotetun hiilidioksidin määrä on niin pieni, että ne voidaan laiminlyödä. Tämä lausunto on erittäin kiistanalainen.
