À la fin du XXe siècle, l'humanité était confrontée à la question aiguë de trouver de nouvelles sources d'énergie alternatives. La raison en était la crise imminente des carburants et de l’énergie et la pollution toujours croissante de l’environnement. Il était nécessaire de trouver de nouvelles sources d'énergie thermique susceptibles de remplacer le pétrole et le gaz. Parallèlement au développement de l'énergie solaire, une autre direction plus prometteuse et, surtout, plus budgétaire, est apparue: l'utilisation des biocarburants.
Les biocarburants sont des carburants obtenus à partir du traitement de la biomasse par des moyens thermochimiques ou biologiques - à l'aide de bactéries. Les matières premières végétales et animales peuvent être utilisées comme biomasse, ainsi que les résidus organiques de production et les déchets du bétail des animaux de ferme. Les sources les plus couramment utilisées sont les plantes et les déchets de bois.
En fonction de l'état d'agrégation, les types de biocarburants suivants sont distingués:
- Solide (bois, copeaux de bois, briquettes de combustible, granulés de combustible, tourbe de combustible);
- Liquide (bioéthanol, biobutanol, biométhanol, biodiesel);
- Gazeux (biogaz, biohydrogène).
Les biocarburants solides
Le bois de chauffage, comme il y a des siècles, continue d'être utilisé pour produire de la chaleur et de l'électricité. La cogénération autrichienne est un exemple de la plus grande centrale électrique à biomasse d'Europe. Sa capacité est de 66 MW.
Malgré le fait que le monde développe et finance activement des projets de création de forêts énergétiques où la biomasse ligneuse est cultivée, l'utilisation de divers produits de l'industrie du bois pour obtenir des biocarburants attire de plus en plus l'attention. Ces entreprises sont déjà assez bien développées et fournissent activement leurs produits sur le marché. Il s'agit notamment des briquettes de combustible et des pastilles de combustible - les pastilles.
Pour obtenir des briquettes de combustible, divers biodéchets, tels que les excréments d'oiseaux et le fumier, sont séchés et pressés. Les briquettes résultantes sont utilisées pour chauffer des locaux résidentiels et industriels.
Granulés de carburant - les granulés sont utilisés de la même manière. Ils sont produits à partir de sciure, de copeaux de bois, d'écorce, de bois de qualité inférieure, de paille, de déchets agricoles (cosses de tournesol, coquilles de noix). Pour obtenir des granulés, la biomasse est d'abord broyée en farine, puis entre dans le séchoir, puis dans une presse spéciale, où, sous l'influence de la pression et de la température élevée, la lignine contenue dans les déchets de bois devient collante. Il permet d'obtenir des bouteilles de biocarburant prêtes à l'emploi en sortie. Une qualité distinctive des pastilles de combustible est leur faible teneur en cendres - environ 3%.
La technologie d'obtention de la tourbe de combustible utilisée pour chauffer les bâtiments résidentiels est également simple. Les matières premières sont livrées directement du site d'extraction à l'usine de traitement de la tourbe, où la tourbe est nettoyée des impuretés (tamisée), séchée et pressée en briquettes.
Un autre type de biocarburant - les copeaux de bois - est utilisé en Europe dans les grandes centrales thermiques d'une capacité de un à plusieurs mégawatts. La production de copeaux de bois est effectuée directement lors de l'exploitation forestière ou en production à l'aide de déchiqueteuses spéciales - déchiqueteuses. En tant que matière première, du bois de petite taille et des résidus forestiers sont généralement utilisés - branches, écorces, souches, etc.
Technologie de production
Comme pour l'organisation de tout processus technologique, au tout début, le contrôle entrant de la matière première entrante est effectué. Dans ce cas, un contrôle aléatoire des grains est effectué.La qualité des semences est utilisée pour juger de la qualité de l'ensemble de l'envoi.
La prochaine étape consiste à obtenir l'huile. Pourquoi les matières premières sont envoyées à la désabonnement. Les gâteaux obtenus après l'extraction des huiles ne sont pas jetés, ils sont utilisés pour la production d'aliments pour le bétail.
Les huiles sont ensuite traitées (ce que l'on appelle l'estérification). Il consiste à enrichir l'huile en esters méthyliques. La teneur totale de ces substances dans tout le volume doit être d'au moins 96%.
L'essence de la technologie est assez simple: il est nécessaire d'ajouter du méthanol et un activateur de processus chimiques (n'importe quel alcali). La source de méthanol est généralement la sciure de bois. Cependant, il est possible de simplifier la tâche. Au lieu de séparer le méthanol, vous pouvez diluer l'huile avec la quantité requise d'alcool isopropylique ou d'éthanol.
Pour que les processus d'estérification aient lieu, il est nécessaire de chauffer l'huile à des températures élevées. Cela prend généralement jusqu'à deux heures. Dans ce cas, il est nécessaire de surveiller en permanence le processus et de ne pas être distrait: même une légère augmentation de la température peut entraîner l'inflammation de l'huile.
L'achèvement de la réaction chimique est mis en évidence par la réception d'un sédiment de glycérol au fond et la formation de deux couches dans le récipient. Par conséquent, il est souhaitable qu'un conteneur transparent soit utilisé pour ces processus: dans ce cas, il est possible de déterminer visuellement avec précision quand le processus est terminé, ce qui éliminera le besoin de modifications ultérieures et empêchera la réception de rejets.
Biocarburants liquides
Les biocarburants liquides sont de plus en plus populaires en raison de leur respect de l'environnement et de leur sécurité. Il est principalement utilisé dans les moteurs à combustion interne. Ce type de combustible est obtenu en traitant diverses matières végétales.
Il existe les principaux types de biocarburants liquides:
- Bioéthanol
- Biobutanol
- Biométhanol
- Le biodiesel
Bioéthanol
Prend une position de leader dans la liste des biocarburants liquides. Son champ d'application concerne les voitures ordinaires et, ces dernières années, il a également été utilisé comme biocarburant pour les cheminées domestiques. Le bioéthanol mélangé à de l'essence comme carburant présente un certain nombre d'avantages par rapport à l'essence conventionnelle: il améliore les performances du moteur de la voiture, augmente sa puissance, ne surchauffe pas le moteur, ne forme pas de suie, de dépôts de carbone et de fumée.
Le bioéthanol est une excellente alternative pour les amateurs de cheminée. Comme il ne forme pas de fumée, de suie et émet une petite quantité de dioxyde de carbone lors de la combustion. Peut être utilisé pour chauffer des cheminées même dans les immeubles à appartements. En même temps, il n'y a aucune perte de chaleur, comme c'est généralement le cas avec le fonctionnement des foyers conventionnels avec cheminée.
Il est produit selon la technologie de la fermentation alcoolique à partir de matières premières contenant de l'amidon ou du sucre: maïs, céréales, canne à sucre, betteraves sucrières. Il est économiquement justifié d'obtenir de l'éthanol à partir de matières premières contenant de la cellulose.
Biobutanol
En tant que carburant pour les moteurs, il est plus préférable que le bioéthanol: il se mélange mieux à l'essence et peut également être utilisé comme carburant séparé. Pour l'obtenir, des cultures traditionnelles sont utilisées: canne à sucre, maïs, blé, betteraves à sucre. Bien que moins populaire que le bioéthanol.
Biométhanol
Sa technologie de production est encore imparfaite et nécessite l'introduction de nombreux autres développements innovants. Il est supposé être obtenu par transformation biochimique du phytoplancton marin cultivé dans des réservoirs spéciaux. Mais jusqu'à présent, il n'a pas été possible d'établir une production à l'échelle industrielle. Les applications du biométhanol sont les mêmes que celles du méthanol conventionnel. Il s'agit de la production d'un certain nombre de substances (formaldéhyde, méthacrylate de méthyle, méthylamines, acide acétique, etc.), comme solvant et antigel.
Le biodiesel
Il est utilisé dans les moteurs automobiles à la fois séparément et en mélange avec du carburant diesel conventionnel.Outre l'absence d'impact négatif du biodiesel sur l'environnement, de nombreuses études ont mis en évidence un autre avantage. En raison de la faible teneur en soufre, les propriétés lubrifiantes du biodiesel sont meilleures, ce qui contribue à prolonger la durée de vie des moteurs de série Les matières premières pour la production de biodiesel peuvent être à la fois des plantes (coton, soja, colza) et des huiles grasses (palme, colza, noix de coco), des algues.
RÉGLAGES NÉCESSAIRES DES SYSTÈMES DE VÉHICULE POUR LE FONCTIONNEMENT AU BIOÉTHANOL
Il y a aussi un problème purement russe. Selon une longue tradition, notre État considère l'alcool comme une substance antisociale et en protège les citoyens par des taxes et des restrictions. Dans cette situation, il est peu probable que le coût du carburant alcoolisé soit plus attractif que celui de l'essence habituelle. Et seront-ils autorisés à vendre de l'éthanol 24 heures sur 24? ..
Il existe également des obstacles mondiaux. L’un d’eux est l’absence de normes et d’exigences uniformes pour les biocarburants. Où sont les garanties que, par exemple, l'Opel multi-carburants voyageant en Allemagne aimera la bio-essence fabriquée à partir d'autres matières premières en France voisine? Par conséquent, les modèles modernes fonctionnant aux biocarburants ne dédaignent généralement pas l'essence ou le diesel.
Les biocarburants gazeux
Il existe deux principaux types de combustibles gazeux:
- Biogaz
- Biohydrogène
Biogaz
Produit de fermentation de déchets organiques, qui peuvent être utilisés comme résidus fécaux, eaux usées, ordures ménagères, déchets d'abattoir, fumier, bouse, ainsi que d'ensilage et d'algues. C'est un mélange de méthane et de dioxyde de carbone. Les engrais organiques sont un autre produit du traitement des déchets ménagers dans la production de biogaz. La technologie de production est associée à la transformation de substances organiques complexes sous l'influence de bactéries effectuant la fermentation du méthane.
Au début du processus technologique, la masse de déchets est homogénéisée, puis la matière première préparée est introduite à l'aide d'un chargeur dans un réacteur chauffé et isolé, où le processus de fermentation du méthane se déroule directement à une température d'environ 35-38 ° C. La masse de déchets est constamment mélangée. Le biogaz résultant est introduit dans un réservoir de gaz (utilisé pour stocker le gaz), puis acheminé vers un générateur électrique. Le biogaz qui en résulte remplace le gaz naturel conventionnel. Peut être utilisé comme biocarburant ou produire de l'électricité à partir de celui-ci.
Biohydrogène
Il peut être obtenu à partir de la biomasse par des méthodes thermochimiques, biochimiques ou biotechnologiques. La première méthode d'obtention est associée au chauffage des déchets de bois à une température de 500 à 800 ° C, à la suite de quoi un mélange de gaz - hydrogène, monoxyde de carbone et méthane - commence à se dégager. Dans la méthode biochimique, on utilise des enzymes de la bactérie Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae, qui provoquent la production d'hydrogène lors du fractionnement de résidus végétaux contenant de la cellulose et de l'amidon. Le processus se déroule à pression normale et à basse température. Le biohydrogène est utilisé dans la production de piles à hydrogène dans les transports et l'énergie. Il n'est pas encore largement utilisé.
Les avantages de l'énergie
L'intérêt biologique et scientifique pour les ressources énergétiques naturelles découle des qualités positives suivantes du produit:
- Disponibilité économique du matériel... De nombreux pays dépensent beaucoup d'argent pour acheter du pétrole ou du gaz naturel. L'économie de l'État subit des pertes. Le biocarburant peut être obtenu dans presque tous les pays. La production locale de carburant réduira le coût d'importation des ressources énergétiques étrangères.
- Mobilité... Les installations éoliennes ou solaires sont destinées exclusivement à une utilisation stationnaire. Ne peut pas être transporté. Le matériel biologique, si nécessaire, peut être transporté d'une région à une autre.
- Le biocarburant est Ressource renouvelable... Les déchets végétaux et animaux ne disparaîtront jamais.
- Ressource naturelle réduit les émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Empêche la probabilité de réchauffement climatique.
- L'utilisation de biocarburants pour les moteurs de voitures réduit les coûts de maintenance.
Dans un avenir pas trop lointain, utiliser un combustible combustible coûtera moins cher que de l'essence.
Émissions de substances nocives dans l'atmosphère
La réduction des émissions de dioxyde de carbone lors de la combustion est un avantage considérable pour le biodiesel. Selon les assurances des scientifiques qui traitent de ces questions, le volume des émissions de CO2 provenant de la combustion du biodiesel ne dépasse pas le volume de traitement du dioxyde de carbone par les usines qui ont servi de source de matières premières pour la production de carburant dans l'ensemble cycle de la vie.
Cependant, des émissions provenant de la combustion de carburant se produisent. C'est pourquoi il n'est pas tout à fait correct d'appeler le biodiesel un carburant respectueux de l'environnement. Cependant, certains pensent que la quantité de dioxyde de carbone produite est si faible qu'elle peut être négligée. Cette déclaration est très controversée.
