Svantaggi e vantaggi degli impianti biogas esistenti

Alla fine del XX secolo, l'umanità ha dovuto affrontare un grave problema di trovare nuove fonti di energia alternative. La ragione di ciò è stata l'imminente crisi del carburante e dell'energia e il sempre crescente inquinamento dell'ambiente. Era necessario trovare nuove fonti di energia termica che potessero sostituire petrolio e gas. Insieme allo sviluppo dell'energia solare, è apparsa un'altra direzione più promettente e, soprattutto, più finanziaria: l'uso dei biocarburanti.

I biocarburanti sono combustibili ottenuti dalla lavorazione della biomassa con mezzi termochimici o biologici - con l'aiuto di batteri. Sia le materie prime vegetali che quelle animali possono essere utilizzate come biomassa, così come i residui organici della produzione e gli scarti del bestiame. Le fonti più comunemente utilizzate sono le piante e gli scarti di legno.

A seconda dello stato di aggregazione, si distinguono i seguenti tipi di biocarburanti:

• Solido (legno, trucioli di legno, bricchette combustibili, pellet combustibili, torba combustibile);
• Liquido (bioetanolo, biobutanolo, biometanolo, biodiesel);
• Gassoso (biogas, bioidrogeno).

Biocarburanti solidi

La legna da ardere, come secoli fa, continua ad essere utilizzata per generare calore ed elettricità. Un esempio della più grande centrale elettrica a biomasse in Europa è la cogenerazione austriaca. La sua capacità è di 66 MW.

Nonostante il mondo stia attivamente sviluppando e finanziando progetti per la creazione di foreste energetiche dove viene coltivata la biomassa legnosa, l'uso di vari prodotti dell'industria della lavorazione del legno per l'ottenimento di biocarburanti sta attirando sempre più attenzione. Tali imprese sono già abbastanza sviluppate e forniscono attivamente i loro prodotti al mercato. Questi includono bricchette di carburante e pellet di carburante - pellet.

Per ottenere bricchette di carburante, vari rifiuti organici, come escrementi di uccelli e letame, vengono essiccati e pressati. Le bricchette risultanti vengono utilizzate per il riscaldamento di locali residenziali e industriali.

Granuli di combustibile: i pellet vengono utilizzati in modo simile. Sono prodotti da segatura, trucioli di legno, corteccia, legno scadente, paglia, rifiuti agricoli (gusci di girasole, gusci di noci). Per ottenere il pellet, la biomassa viene prima frantumata in farina, quindi entra nell'essiccatoio e da essa in una pressa speciale, dove, sotto l'influenza della pressione e dell'alta temperatura, la lignina contenuta nei rifiuti di legno diventa appiccicosa. Permette di ottenere bombole già pronte di biocarburante in uscita. Una qualità distintiva dei pellet combustibili è il loro basso contenuto di ceneri - circa il 3%.

Anche la tecnologia per ottenere la torba combustibile utilizzata per il riscaldamento degli edifici residenziali è semplice. Le materie prime vengono consegnate direttamente dal sito di estrazione all'impianto di lavorazione della torba, dove la torba viene pulita dalle impurità (setacciata), essiccata e pressata in bricchetti.

Un altro tipo di biocarburante - i trucioli di legno - viene utilizzato in Europa in grandi centrali termiche con una capacità da uno a diversi megawatt. La produzione di cippato viene effettuata direttamente al disboscamento o in produzione utilizzando speciali cippatrici - trituratori. Come materia prima vengono solitamente utilizzati legname di piccole dimensioni e residui di legname: rami, cortecce, ceppi, ecc.

Tecnologia di produzione

Come per l'organizzazione di qualsiasi processo tecnologico, all'inizio viene effettuato il controllo in entrata della materia prima in entrata. In questo caso viene effettuato un controllo casuale dei grani.La qualità dei semi viene utilizzata per giudicare la qualità dell'intera spedizione.

Il passo successivo è ottenere l'olio. Perché le materie prime vengono inviate al bidone. Le torte ottenute dopo la spremitura degli oli non vengono gettate, vengono utilizzate per la produzione di mangimi per il bestiame.

Gli oli vengono ulteriormente lavorati (la cosiddetta esterificazione). Consiste nell'arricchire l'olio con esteri metilici. Il contenuto totale di queste sostanze in tutto il volume deve essere almeno del 96%.

L'essenza della tecnologia è abbastanza semplice: è necessario aggiungere metanolo e un attivatore di processi chimici (qualsiasi alcali). La fonte del metanolo è solitamente la segatura. Tuttavia, è possibile semplificare l'attività. Invece di separare il metanolo, puoi diluire l'olio con la quantità richiesta di alcol isopropilico o etanolo.

Affinché i processi di esterificazione procedano, è necessario riscaldare l'olio ad alte temperature. Di solito ci vogliono fino a due ore di tempo. In questo caso è necessario monitorare costantemente il processo e non lasciarsi distrarre: anche un leggero aumento di temperatura può portare all'accensione dell'olio.

Il completamento della reazione chimica è evidenziato dalla ricezione di un sedimento di glicerolo sul fondo e dalla formazione di due strati nel contenitore. Pertanto, è auspicabile che per questi processi venga utilizzato un contenitore trasparente: in questo caso, è possibile determinare visivamente con precisione quando il processo è completato, il che eliminerà la necessità di modifiche successive e impedirà la ricezione di scarti.

Biocarburanti liquidi

I biocarburanti liquidi stanno diventando sempre più popolari grazie alla loro compatibilità ambientale e sicurezza. Viene utilizzato principalmente nei motori a combustione interna. Questo tipo di combustibile si ottiene dalla lavorazione di vari materiali vegetali.

Esistono i principali tipi di biocarburanti liquidi:

1. Bioetanolo
2. Biobutanolo
3. Biometanolo
4. Biodiesel

Bioetanolo

Occupa una posizione di primo piano nell'elenco dei biocarburanti liquidi. Il suo scopo è nelle automobili normali e negli ultimi anni è stato utilizzato anche come biocarburante per camini domestici. Il bioetanolo miscelato con la benzina come carburante presenta una serie di vantaggi rispetto alla benzina convenzionale: migliora le prestazioni del motore dell'auto, ne aumenta la potenza, non surriscalda il motore, non forma fuliggine, fuliggine e fumo.

Il bioetanolo è un'ottima alternativa per gli amanti del caminetto. Poiché non forma fumo, fuliggine ed emette una piccola quantità di anidride carbonica durante la combustione. Può essere utilizzato per riscaldare camini anche in condomini. Allo stesso tempo, non vi è alcuna perdita di calore, come di solito accade con il funzionamento di caminetti convenzionali con camino.

Viene prodotto secondo la tecnologia della fermentazione alcolica da materie prime contenenti amido o zucchero: mais, cereali, canna da zucchero, barbabietola da zucchero. È economicamente giustificato ottenere etanolo da materie prime contenenti cellulosa.

Biobutanolo

Come carburante per motori è più preferibile del bioetanolo: si miscela meglio con la benzina e può essere utilizzato anche come carburante separato. Per ottenerlo si utilizzano colture tradizionali: canna da zucchero, mais, frumento, barbabietola da zucchero. Anche se meno popolare del bioetanolo.

Biometanolo

La sua tecnologia di produzione è ancora imperfetta e richiede l'introduzione di molti altri sviluppi innovativi. Si suppone che sia ottenuto per trasformazione biochimica del fitoplancton marino coltivato in appositi serbatoi. Ma finora non è stato possibile stabilire la produzione su scala industriale. Le applicazioni per il biometanolo sono le stesse del metanolo convenzionale. Questa è la produzione di una serie di sostanze (formaldeide, metil metacrilato, metilammine, acido acetico, ecc.), Come solvente e antigelo.

Biodiesel

Viene utilizzato nei motori delle automobili sia separatamente che in miscela con il carburante diesel convenzionale.Oltre all'assenza dell'impatto negativo del biodiesel sull'ambiente, numerosi studi hanno evidenziato un altro vantaggio. A causa del basso contenuto di zolfo, le proprietà lubrificanti del biodiesel sono migliori, il che aiuta a prolungare la vita dei motori di serie. Le materie prime per la produzione di biodiesel possono essere sia piante (cotone, soia, colza) che oli grassi (palma, colza, cocco), alghe.

REGOLAZIONI NECESSARIE DEI SISTEMI DEL VEICOLO PER IL FUNZIONAMENTO A BIOETANOLO

C'è anche un problema puramente russo. Secondo una lunga tradizione, il nostro Stato considera l'alcol una sostanza antisociale e ne protegge i cittadini con tasse e restrizioni. In questa situazione, è improbabile che il costo del carburante alcolico sia più allettante rispetto alla normale benzina. E potranno vendere etanolo 24 ore su 24? ..

Esistono anche ostacoli globali. Uno di questi è la mancanza di standard e requisiti uniformi per i biocarburanti. Dove sono le garanzie che, ad esempio, la Opel multi-carburante che viaggia in Germania apprezzerà la bio benzina prodotta con altre materie prime nella vicina Francia? Pertanto, i modelli moderni che funzionano con biocarburanti di solito non disdegnano la benzina o il gasolio.

Biocarburanti gassosi

Esistono due tipi principali di combustibili gassosi:

• Biogas
• Bioidrogeno

Biogas

Prodotto di fermentazione di rifiuti organici, che può essere utilizzato come residui fecali, liquami, rifiuti domestici, rifiuti di macellazione, letame, letame, insilato e alghe. È una miscela di metano e anidride carbonica. I fertilizzanti organici sono un altro prodotto del trattamento dei rifiuti domestici nella produzione di biogas. La tecnologia di produzione è associata alla trasformazione di sostanze organiche complesse sotto l'influenza di batteri che effettuano la fermentazione del metano.

All'inizio del processo tecnologico, la massa dei rifiuti viene omogeneizzata, quindi la materia prima preparata viene alimentata tramite un caricatore in un reattore riscaldato e coibentato, dove avviene direttamente il processo di fermentazione del metano ad una temperatura di circa 35-38 ° C. La massa di rifiuti è costantemente mescolata. Il biogas risultante viene immesso in un serbatoio di gas (utilizzato per lo stoccaggio del gas) e quindi alimentato a un generatore elettrico. Il biogas risultante sostituisce il gas naturale convenzionale. Può essere utilizzato come biocarburante o generare elettricità da esso.

Bioidrogeno

Può essere ottenuto dalla biomassa mediante metodi termochimici, biochimici o biotecnologici. Il primo metodo di ottenimento è associato al riscaldamento dei rifiuti di legno a una temperatura di 500-800 ° C, a seguito della quale inizia ad evolversi una miscela di gas - idrogeno, monossido di carbonio e metano. Nel metodo biochimico vengono utilizzati enzimi del batterio Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae, che provocano la produzione di idrogeno durante la scissione di residui vegetali contenenti cellulosa e amido. Il processo avviene a pressione normale e bassa temperatura. Il bioidrogeno è utilizzato nella produzione di celle a combustibile a idrogeno nei trasporti e nell'energia. Non è ancora ampiamente utilizzato.

I vantaggi dell'energia

L'interesse biologico e scientifico per le risorse energetiche naturali nasce dalle seguenti qualità positive del prodotto:

• Disponibilità economica del materiale... Molti paesi spendono molti soldi per acquistare petrolio o gas naturale. L'economia dello Stato sta subendo perdite. Il biocarburante può essere ottenuto in quasi tutti i paesi. La produzione locale di carburante ridurrà il costo dell'importazione di risorse energetiche straniere.
• Mobilità... Gli impianti eolici o solari sono destinati esclusivamente all'uso stazionario. Non può essere trasportato. I materiali biologici, se necessario, possono essere trasportati da una regione all'altra.
• Il biocarburante lo è risorsa rinnovabile... I rifiuti vegetali e animali non scompariranno mai.
• Risorsa naturale riduce le emissioni di gas serra nell'atmosfera. Previene la probabilità del riscaldamento globale.
• L'uso di biocarburanti per i motori delle automobili riduce i costi di manutenzione.

In un futuro non troppo lontano, il funzionamento di un combustibile combustibile sarà più economico rispetto all'uso della benzina.

Emissioni di sostanze nocive nell'atmosfera

La quantità ridotta di emissioni di anidride carbonica durante la combustione è un grande vantaggio per il biodiesel. Secondo le assicurazioni degli scienziati che si occupano di queste tematiche, il volume delle emissioni di CO2 dalla combustione del biodiesel non supera il volume del trattamento dell'anidride carbonica da parte di quegli impianti che servivano come fonte di materie prime per la produzione di carburante in tutto l'intero ciclo vitale.

Tuttavia, si verificano emissioni dovute alla combustione del carburante. Questo è il motivo per cui non è del tutto corretto definire il biodiesel un carburante ecologico. Tuttavia, alcuni credono che la quantità di anidride carbonica prodotta sia così piccola da poter essere trascurata. Questa affermazione è molto controversa.