Mane i prednosti postojećih postrojenja za bioplin

Krajem 20. stoljeća čovječanstvo se suočilo s akutnim pitanjem pronalaska novih, alternativnih izvora energije. Razlog tome bila je nadolazeća kriza goriva i energije i sve veće zagađenje okoliša. Bilo je potrebno pronaći nove izvore toplinske energije koji bi mogli zamijeniti naftu i plin. Zajedno s razvojem solarne energije, pojavio se još jedan perspektivniji i, što je najvažnije, proračunski smjer - uporaba biogoriva.

Biogoriva su goriva dobivena preradom biomase termokemijskim ili biološkim sredstvima - uz pomoć bakterija. I biljne i životinjske sirovine mogu se koristiti kao biomasa, kao i organski ostaci proizvodnje i otpad stoke. Izvori koji se najčešće koriste su biljke i drvni otpad.

Ovisno o agregacijskom stanju, razlikuju se sljedeće vrste biogoriva:

• Čvrsta (drvo, drvna sječka, briketi za gorivo, pelete od goriva, treset za gorivo);
• Tekućina (bioetanol, biobutanol, biometanol, biodizel);
• Plinoviti (bioplin, biohidrogen).

Čvrsta biogoriva

Drva za ogrjev se, kao i prije stoljeća, i dalje koriste za proizvodnju topline i električne energije. Primjer najveće elektrane na biomasu u Europi je austrijska CHP. Kapacitet mu je 66 MW.

Unatoč činjenici da svijet aktivno razvija i financira projekte za stvaranje energetskih šuma u kojima se uzgaja drvenasta biomasa, upotreba različitih proizvoda drvne industrije za dobivanje biogoriva privlači sve veću pozornost. Takva su poduzeća već prilično dobro razvijena i aktivno opskrbljuju svoje proizvode tržištu. To uključuje brikete za gorivo i pelete od goriva - pelete.

Da bi se dobili briketi za gorivo, razni biootpad, poput ptičjeg izmeta i stajskog gnoja, suši se i preša. Dobiveni briketi koriste se za grijanje stambenih i industrijskih prostorija.

Granule goriva - pelete koriste se na sličan način. Proizvode se od piljevine, drvne sječke, kore, nekvalitetnog drveta, slame, poljoprivrednog otpada (ljuske suncokreta, ljuske oraha). Za dobivanje peleta, biomasa se prvo drobi u brašno, a zatim ulazi u sušilicu, a iz nje u posebnu prešu, gdje pod utjecajem tlaka i visoke temperature lignin koji se nalazi u drvnom otpadu postaje ljepljiv. Omogućuje dobivanje gotovih cilindara s biogorivom na izlazu. Karakteristična kvaliteta peleta je njihov mali udio pepela - oko 3%.

Tehnologija za dobivanje treseta za gorivo koji se koristi za grijanje stambenih zgrada također je jednostavna. Sirovine se isporučuju izravno s mjesta vađenja u pogon za preradu treseta, gdje se treset čisti od nečistoća (prosijava), suši i preša u brikete.

Druga vrsta biogoriva - drvna sječka - koristi se u Europi u velikim termoelektranama snage od jednog do nekoliko megavata. Proizvodnja drvne sječke obavlja se izravno na sječi ili u proizvodnji pomoću posebnih usitnjivača - drobilica. Kao sirovina obično se koriste drveni ostaci male veličine i ostaci sječe - grane, kora, panjevi itd.

Tehnologija proizvodnje

Kao i kod organizacije bilo kojeg tehnološkog procesa, na samom početku provodi se dolazna kontrola dolazne sirovine. U tom se slučaju provodi slučajna provjera zrna.Kvaliteta sjemena koristi se za procjenu kvalitete cijele pošiljke.

Sljedeći je korak dobivanje ulja. Zašto se sirovine šalju u otpad. Kolači dobiveni nakon istiskivanja ulja ne bacaju se, oni se koriste za proizvodnju stočne hrane.

Ulja se dalje obrađuju (takozvana esterifikacija). Sastoji se od obogaćivanja ulja metilnim esterima. Ukupni sadržaj tih tvari u cijelom volumenu mora biti najmanje 96%.

Bit tehnologije je prilično jednostavna: potrebno je dodati metanol i aktivator kemijskih procesa (bilo koja lužina). Izvor metanola obično je piljevina. Međutim, moguće je pojednostaviti zadatak. Umjesto odvajanja metanola, ulje možete razrijediti potrebnom količinom izopropil alkohola ili etanola.

Da bi se odvijali postupci esterifikacije, potrebno je ulje zagrijati na visoke temperature. Obično treba do dva sata vremena. U tom je slučaju potrebno neprestano nadzirati postupak i ne ometati se: čak i lagano povećanje temperature može dovesti do paljenja ulja.

Završetak kemijske reakcije dokazuje primanje glicerolnog sedimenta na dno i stvaranje dva sloja u spremniku. Stoga je poželjno da se za te postupke koristi prozirni spremnik: u ovom je slučaju moguće vizualno točno odrediti kada je postupak dovršen, što će eliminirati potrebu za naknadnim izmjenama i spriječiti odbijanje.

Tekuća biogoriva

Tekuća biogoriva postaju sve popularnija zbog svoje ekološke prihvatljivosti i sigurnosti. Uglavnom se koristi u motorima s unutarnjim izgaranjem. Ova vrsta goriva dobiva se preradom različitih biljnih materijala.

Postoje glavne vrste tekućih biogoriva:

1. Bioetanol
2. Biobutanol
3. Biometanol
4. Biodizel

Bioetanol

Zauzima vodeću poziciju na popisu tekućih biogoriva. Njegov je opseg u običnim automobilima, a posljednjih godina koristi se i kao biogorivo za kućne kamine. Bioetanol pomiješan s benzinom kao gorivom ima niz prednosti u odnosu na konvencionalni benzin: poboljšava performanse automobilskog motora, povećava njegovu snagu, ne pregrijava motor, ne stvara čađu, čađu i dim.

Bioetanol je izvrsna alternativa za ljubitelje kamina. Budući da ne stvara dim, čađa i tijekom izgaranja emitira malu količinu ugljičnog dioksida. Može se koristiti za grijanje kamina čak i u višestambenim zgradama. Istodobno, uopće nema gubitka topline, kao što je obično slučaj s radom konvencionalnih kamina s dimnjakom.

Proizvodi se prema tehnologiji alkoholne fermentacije od sirovina koje sadrže škrob ili šećer: kukuruz, žitarice, šećerna trska, šećerna repa. Ekonomski je opravdano dobivanje etanola iz sirovina koje sadrže celulozu.

Biobutanol

Kao gorivo za motore poželjniji je od bioetanola: bolje se miješa s benzinom, a može se koristiti i kao zasebno gorivo. Da bi se dobio, koriste se tradicionalni usjevi: šećerna trska, kukuruz, pšenica, šećerna repa. Iako manje popularan od bioetanola.

Biometanol

Njegova tehnologija proizvodnje još uvijek nije savršena i zahtijeva uvođenje mnogih inovativnijih dostignuća. Pretpostavlja se da se dobiva biokemijskom transformacijom morskog fitoplanktona uzgajanog u posebnim rezervoarima. Ali do sada nije bilo moguće uspostaviti proizvodnju u industrijskim razmjerima. Primjene za biometanol su iste kao i za konvencionalni metanol. Ovo je proizvodnja brojnih tvari (formaldehid, metil metakrilat, metilamini, octena kiselina, itd.), Kao otapalo i antifriz.

Biodizel

Koristi se u automobilskim motorima i odvojeno i u smjesi s konvencionalnim dizelskim gorivom.Uz nedostatak negativnog utjecaja biodizela na okoliš, brojna su istraživanja naglasila još jednu prednost. Zbog malog sadržaja sumpora, maziva svojstva biodizela su bolja, što pomaže produžiti životni vijek serijskih motora. Sirovine za proizvodnju biodizela mogu biti biljke (pamuk, soja, repica) i masna ulja (palma, repica, kokos), alge.

POTREBNA PRILAGOĐIVANJA SUSTAVA VOZILA ZA RAD NA BIOETANOLU

Tu je i čisto ruski problem. Prema dugoj tradiciji, naša država alkohol smatra asocijalnom tvari i građane od njega štiti porezima i ograničenjima. U ovoj situaciji malo je vjerojatno da će cijena alkoholnog goriva biti privlačnija od uobičajenog benzina. I hoće li im biti dopušteno da etanol prodaju danonoćno? ..

Postoje i globalne prepreke. Jedan od njih je nedostatak jedinstvenih standarda i zahtjeva za biogoriva. Gdje su garancije da će se, primjerice, opelu s više goriva koji putuje po Njemačkoj svidjeti bio benzin proizveden od drugih sirovina u susjednoj Francuskoj? Stoga moderni modeli koji rade na biogoriva obično ne preziru benzin ili dizel gorivo.

Plinovita biogoriva

Dvije su glavne vrste plinovitih goriva:

• Bioplin
• Biohidrogen

Bioplin

Proizvod fermentacije organskog otpada, koji se može koristiti kao fekalni ostatak, kanalizacija, kućanski otpad, klanički otpad, stajski gnoj, balega, kao i silaža i alge. To je smjesa metana i ugljičnog dioksida. Organska gnojiva su još jedan proizvod prerade kućnog otpada u proizvodnji bioplina. Tehnologija proizvodnje povezana je s pretvaranjem složenih organskih tvari pod utjecajem bakterija koje provode metansku fermentaciju.

Na početku tehnološkog postupka otpadna masa se homogenizira, a zatim se pripremljena sirovina pomoću utovarivača dovodi u zagrijani i izolirani reaktor, gdje se postupak fermentacije metana odvija izravno na temperaturi od oko 35-38 ° C. Masa otpada se stalno miješa. Rezultirajući bioplin uvodi se u spremnik plina (koristi se za skladištenje plina), a zatim u električni generator. Rezultirajući bioplin zamjenjuje konvencionalni prirodni plin. Može se koristiti kao biogorivo ili iz njega proizvoditi električnu energiju.

Biohidrogen

Iz biomase se može dobiti termokemijskim, biokemijskim ili biotehnološkim metodama. Prva metoda dobivanja povezana je s zagrijavanjem drvnog otpada na temperaturu od 500-800 ° C, što rezultira oslobađanjem smjese plinova - vodika, ugljičnog monoksida i metana. U biokemijskoj metodi koriste se enzimi bakterija Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae, koji uzrokuju stvaranje vodika tijekom cijepanja biljnih ostataka koji sadrže celulozu i škrob. Proces se odvija pod normalnim tlakom i niskom temperaturom. Biohidrogen se koristi u proizvodnji vodikovih gorivih ćelija u transportu i energiji. Još se ne koristi široko.

Prednosti energije

Biološki i znanstveni interes za prirodne izvore energije proizlazi zbog sljedećih pozitivnih kvaliteta proizvoda:

• Ekonomska dostupnost materijala... Mnoge zemlje troše puno novca za kupnju nafte ili prirodnog plina. Gospodarstvo države trpi gubitke. Biogorivo se može dobiti u gotovo svakoj zemlji. Lokalna proizvodnja goriva smanjit će troškove uvoza stranih izvora energije.
• Mobilnost... Vjetrovne ili solarne instalacije namijenjene su isključivo stacionarnoj upotrebi. Ne može se prevesti. Biološki se materijal, ako je potrebno, može transportirati iz jedne regije u drugu.
• Biogorivo je obnovljivi izvor... Biljni i životinjski otpad nikada neće nestati.
• Prirodni resurs smanjuje emisiju stakleničkih plinova u atmosferi. Sprječava vjerojatnost globalnog zagrijavanja.
• Korištenje biogoriva za automobilske motore smanjuje troškove održavanja.

U ne tako dalekoj budućnosti upravljanje gorivim gorivima bit će jeftinije od korištenja benzina.

Emisije štetnih tvari u atmosferu

Smanjene emisije ugljičnog dioksida izgaranjem veliki su plus za biodizel. Prema uvjeravanjima znanstvenika koji se bave tim pitanjima, količina emisije CO2 izgaranjem biodizela ne premašuje količinu prerade ugljičnog dioksida u onim postrojenjima koja su tijekom cijele godine služila kao izvor sirovina za proizvodnju goriva životni ciklus.

Međutim, dolazi do emisije izgaranjem goriva. Zbog toga nije posve ispravno biodizel nazivati ​​ekološki prihvatljivim gorivom. Međutim, neki vjeruju da je količina proizvedenog ugljičnog dioksida toliko mala da ih se može zanemariti. Ova je izjava vrlo kontroverzna.