A 20. század végén az emberiség szembesült az új, alternatív energiaforrások megtalálásának akut kérdésével. Ennek oka a küszöbön álló üzemanyag- és energiaválság, valamint a környezet egyre növekvő szennyezése volt. Új hőforrásokat kellett találni, amelyek helyettesíthetik az olajat és a gázt. A napenergia fejlesztésével együtt megjelent egy másik ígéretesebb, és ami a legfontosabb, költségvetési irány - a bioüzemanyagok használata.
A bioüzemanyagok olyan üzemanyagok, amelyeket a biomassza termokémiai vagy biológiai úton történő feldolgozásával nyernek - baktériumok segítségével. Növényi és állati alapanyagok egyaránt felhasználhatók biomasszaként, valamint szerves termelési maradványok és haszonállatok hulladékai. A leggyakrabban használt növények és a fa hulladékai.
Az összesítés állapotától függően a következő bioüzemanyag-típusokat különböztetjük meg:
- Tömör (fa, faforgács, üzemanyagbrikett, üzemanyag-pellet, tőzeg);
- Folyadék (bioetanol, biobutanol, biometanol, biodízel);
- Gáznemű (biogáz, biohidrogén).
Szilárd bioüzemanyagok
A tűzifát, akárcsak évszázadokkal ezelőtt, továbbra is hő és villamos energia előállítására használják. Példa a legnagyobb biomassza erőműre Európában az osztrák CHP. Teljesítménye 66 MW.
Annak ellenére, hogy a világ aktívan fejleszti és finanszírozza az energiaerdők létrehozásának projektjeit, ahol fás biomasszát termesztenek, a fafeldolgozó ipar különféle termékeinek felhasználása a bioüzemanyagok előállítására egyre nagyobb figyelmet kelt. Az ilyen vállalkozások már elég jól fejlettek és aktívan szállítják termékeiket a piacra. Ide tartoznak az üzemanyagbrikettek és az üzemanyag-pelletek - pelletek.
Az üzemanyagbrikett előállításához különféle biohulladékokat, például madárürüléket és trágyát szárítanak és préselnek. Az így kapott brikettet lakó- és ipari helyiségek fűtésére használják.
Üzemanyag granulátumok - a pelleteket hasonló módon használják. Fűrészporból, faforgácsból, kéregből, nem megfelelő fából, szalmából, mezőgazdasági hulladékból (napraforgóhéj, dióhéj) állítják elő őket. A pelletek megszerzéséhez a biomasszát először lisztté zúzzák, majd a szárítóba, majd onnan egy speciális présbe juttatják, ahol nyomás és magas hőmérséklet hatására a fa hulladékaiban lévő lignin ragadóssá válik. Lehetővé teszi a kész üzemanyag-palackok beszerzését a bioüzemanyagból. A tüzelőanyag-pelletek jellegzetes minősége alacsony - kb. 3% - hamutartalom.
A lakóépületek fűtésére használt tüzelőanyag-tőzeg előállításának technológiája szintén egyszerű. A nyersanyagokat közvetlenül a kitermelés helyéről szállítják a tőzegfeldolgozó üzembe, ahol a tőzeget megtisztítják a szennyeződéstől (szitálják), szárítják és briketté préselik.
Egy másik típusú bioüzemanyagot - a faforgácsot - Európában nagy, egy vagy több megawatt teljesítményű kapcsolt hőerőművekben alkalmaznak. A faforgács előállítását közvetlenül fakitermeléssel vagy speciális aprítógépek - aprítók - felhasználásával végzik. Alapanyagként általában kis méretű fát és fakitermelési maradványokat - ágakat, kérget, tuskókat stb.
Gyártástechnológia
Mint minden technológiai folyamat megszervezésénél, a kezdetektől fogva a bejövő nyersanyag bejövő ellenőrzését hajtják végre. Ebben az esetben a szemek véletlenszerű ellenőrzését hajtják végre.A magok minőségét használják az egész tétel minőségének megítélésére.
A következő lépés az olaj megszerzése. Miért küldik el a nyersanyagokat a csapba. Az olajok kinyomása után kapott süteményeket nem dobják el, hanem az állatok takarmányának előállításához használják fel.
Az olajokat tovább feldolgozzuk (az úgynevezett észterezés). Az olaj metil-észterekkel történő dúsításából áll. Ezen anyagok teljes tartalmának a térfogatban legalább 96% -nak kell lennie.
A technológia lényege meglehetősen egyszerű: metanolt és kémiai folyamatok aktivátorát (bármilyen alkáliát) kell hozzáadni. A metanol forrása általában a fűrészpor. Lehetséges azonban a feladat egyszerűsítése. A metanol elválasztása helyett az olajat a szükséges mennyiségű izopropil-alkohollal vagy etanollal hígíthatja.
Az észterezési folyamatok elvégzéséhez az olajat magas hőmérsékletre kell melegíteni. Ez általában akár két órát is igénybe vehet. Ebben az esetben folyamatosan figyelemmel kell kísérni a folyamatot, és nem szabad elterelni a figyelmét: még a hőmérséklet enyhe emelkedése is az olaj meggyulladásához vezethet.
A kémiai reakció befejeződését alul glicerin üledék befogadása és a tartályban két réteg képződése bizonyítja. Ezért kívánatos, hogy ezekhez a folyamatokhoz átlátszó tartályt használjanak: ebben az esetben vizuálisan pontosan meghatározható, hogy a folyamat mikor fejeződik be, ami kiküszöböli a későbbi módosítások szükségességét és megakadályozza az elutasítások beérkezését.
Folyékony bioüzemanyagok
A folyékony bioüzemanyagok egyre népszerűbbek környezetbarátságuk és biztonságuk miatt. Főleg belső égésű motorokban használják. Ezt a fajta üzemanyagot különféle növényi anyagok feldolgozásával nyerik.
A folyékony bioüzemanyagok fő típusai vannak:
- Bioetanol
- Biobutanol
- Biometanol
- Biodízel
Bioetanol
Vezető helyet foglal el a folyékony bioüzemanyagok listáján. Hatálya a közönséges autókban található, és az utóbbi években bioüzemanyagként is használják otthoni kandallókhoz. Az üzemanyagként benzinnel kevert bioetanolnak számos előnye van a hagyományos benzinnel szemben: javítja az autó motorjának teljesítményét, növeli annak teljesítményét, nem melegíti túl a motort, nem képez koromot, koromot és füstöt.
A bioetanol nagyszerű alternatíva a kandalló szerelmeseinek. Mivel nem képez füstöt, korom és égés közben kis mennyiségű szén-dioxidot bocsát ki. Használható kandallók fűtésére akár lakóházakban is. Ugyanakkor egyáltalán nincs hőveszteség, mint általában a hagyományos kéményes kandallók üzemeltetésénél.
Az alkoholos erjesztés technológiája szerint állítják elő keményítőt vagy cukrot tartalmazó alapanyagokból: kukorica, gabonafélék, cukornád, cukorrépa. Gazdaságosan indokolt etanolt nyerni cellulóz tartalmú nyersanyagokból.
Biobutanol
Motorok üzemanyagaként előnyösebb, mint a bioetanol: jobban keveredik a benzinnel, és külön üzemanyagként is használható. Ennek megszerzéséhez hagyományos növényeket használnak: cukornád, kukorica, búza, cukorrépa. Bár kevésbé népszerű, mint a bioetanol.
Biometanol
Gyártási technológiája még mindig tökéletlen, és még sok más innovatív fejlesztés bevezetését igényli. Állítólag speciális víztározókban termesztett tengeri fitoplankton biokémiai átalakításával nyerhető. De eddig nem sikerült ipari termeléssel megalapozni a termelést. A biometanol alkalmazásával megegyeznek a hagyományos metanollal. Ez számos anyag (formaldehid, metil-metakrilát, metil-aminok, ecetsav stb.) Előállítása oldószerként és fagyálló anyagként.
Biodízel
Az autómotorokban külön-külön és hagyományos dízelüzemanyaggal keverve használják.A biodízel környezetre gyakorolt negatív hatásának hiánya mellett számos tanulmány rávilágított egy másik előnyre. Az alacsony kéntartalom miatt a biodízel kenési képessége jobb, ami hozzájárul a sorozatmotorok élettartamának meghosszabbításához. A biodízel előállításához nyersanyagok lehetnek növények (pamut, szójabab, repce) és zsíros olajok (pálma, repce, kókuszdió), algák.
A BIOETANOL MŰKÖDÉSÉRŐL SZÜKSÉGES JÁRMŰRENDSZEREK SZÜKSÉGES BEÁLLÍTÁSAI
Van egy tisztán orosz probléma is. Régi hagyomány szerint államunk antiszociális anyagnak tekinti az alkoholt, és adókkal, korlátozásokkal védi az állampolgárokat ettől. Ebben a helyzetben az alkoholos üzemanyagok költségei valószínűleg nem vonzóbbak, mint a szokásos benzin. És megengedik, hogy éjjel-nappal értékesítsenek etanolt? ..
Globális akadályok is vannak. Az egyik a bioüzemanyagokra vonatkozó egységes előírások és követelmények hiánya. Hol vannak a garanciák arra, hogy például a Németország körül utazó, több üzemanyagot használó Opel kedveli a szomszédos Franciaország más nyersanyagaiból készült biobenzint? Ezért a bioüzemanyaggal működő modern modellek általában nem vetik meg a benzint vagy a dízel üzemanyagot.
Gáznemű bioüzemanyagok
A gáz halmazállapotú tüzelőanyagok két fő típusa létezik:
- Biogáz
- Biohidrogén
Biogáz
Szerves hulladék erjesztési terméke, amely felhasználható székletmaradványként, szennyvízként, háztartási hulladékként, vágóhídi hulladékként, trágya, trágya, valamint szilázs és algákként. Ez metán és szén-dioxid keveréke. A szerves trágyák a háztartási hulladék feldolgozásának további termékei a biogáz előállításában. A gyártási technológia összetett szerves anyagok transzformációjával társul a metán fermentációt végző baktériumok hatására.
A technológiai folyamat kezdetén a hulladék tömegét homogenizálják, majd az előkészített nyersanyagot egy rakodógép segítségével egy fűtött és szigetelt reaktorba táplálják, ahol a metán fermentációs folyamat közvetlenül körülbelül 35-38 ° C hőmérsékleten zajlik. A hulladék tömege folyamatosan keveredik. A kapott biogázt egy gáztartályba vezetik (amelyet gáz tárolására használnak), majd egy elektromos generátorba vezetik. Az így kapott biogáz helyettesíti a hagyományos földgázt. Használható bioüzemanyagként, vagy villamos energiát termelhet belőle.
Biohidrogén
Biomasszából nyerhető termokémiai, biokémiai vagy biotechnológiai módszerekkel. Az első előállítási módszer a fahulladék 500-800 ° C hőmérsékletűre hevítésével jár, amelynek eredményeként a gázok - hidrogén, szén-monoxid és metán - keveréke fejlődni kezd. A biokémiai módszerben a Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae baktériumok enzimjeit használják, amelyek hidrogéntermelést okoznak a cellulózt és keményítőt tartalmazó növényi maradványok hasítása során. A folyamat normál nyomáson és alacsony hőmérsékleten zajlik. A biohidrogént hidrogén üzemanyagcellák előállításához használják a közlekedésben és az energiában. Még nem használják széles körben.
Az energia előnyei
A természetes energiaforrások iránti biológiai és tudományos érdeklődés a termék következő pozitív tulajdonságai miatt merül fel:
- Az anyagok gazdasági elérhetősége... Sok ország rengeteg pénzt költ olaj vagy földgáz vásárlására. Az állam gazdasága veszteségeket szenved. A bioüzemanyag szinte bármely országban beszerezhető. A helyi üzemanyag-előállítás csökkenti a külföldi energiaforrások behozatalának költségeit.
- Mobilitás... A szél- vagy napenergia-létesítményeket kizárólag helyhez kötött felhasználásra szánják. Nem szállítható. Ha szükséges, biológiai anyagokat szállíthatnak egyik régióból a másikba.
- A bioüzemanyag az megújuló forrás... A növényi és állati hulladék soha nem fog eltűnni.
- Természetes erőforrás csökkenti az üvegházhatású gázok kibocsátását légkörben. Megakadályozza a globális felmelegedés valószínűségét.
- A bioüzemanyagok használata az autómotorokban csökkenti a karbantartási költségeket.
A nem túl távoli jövőben az éghető üzemanyag üzemeltetése olcsóbb lesz, mint a benzin használata.
Káros anyagok kibocsátása a légkörbe
Az égés során csökkent szén-dioxid-kibocsátás nagy pluszt jelent a biodízel számára. Az ezekkel a kérdésekkel foglalkozó tudósok biztosítékai szerint a biodízel égetéséből származó CO2-kibocsátás mennyisége nem haladja meg azoknak az üzemeknek a szén-dioxid-feldolgozását, amelyek az egész üzemanyag előállításához alapanyagként szolgáltak. életciklus.
Az üzemanyag elégetéséből származó kibocsátások azonban előfordulnak. Ezért nem teljesen helyes a biodízelt környezetbarát üzemanyagnak nevezni. Egyesek azonban úgy vélik, hogy a termelt szén-dioxid mennyisége olyan kicsi, hogy elhanyagolhatók. Ez az állítás rendkívül ellentmondásos.
