בסוף המאה ה -20 עמדה האנושות בפני השאלה החריפה של מציאת מקורות אנרגיה חלופיים חדשים. הסיבה לכך הייתה משבר הדלק והאנרגיה הצפוי והזיהום ההולך וגובר של הסביבה. היה צורך למצוא מקורות חדשים של אנרגיה תרמית שיכולים להחליף נפט וגז. לצד פיתוח האנרגיה הסולארית הופיע כיוון נוסף מבטיח יותר ובעיקר תקציבי יותר - השימוש בדלקים ביולוגיים.
דלקים ביולוגיים הם דלקים המתקבלים מעיבוד ביומסה באמצעים תרמו-כימיים או ביולוגיים - בעזרת חיידקים. חומרי גלם צמחיים ובעלי חיים יכולים לשמש כביומסה, כמו גם שאריות אורגניות של ייצור ובזבוז של בעלי חיים. המקורות הנפוצים ביותר הם צמחים ופסולת עץ.
בהתאם למצב הצבירה, מובחנים הסוגים הבאים של דלק ביולוגי:
- מוצק (עץ, שבבי עץ, לבניות דלק, כדורי דלק, כבול דלק);
- נוזל (ביו-אתנול, ביובוטנול, ביו-מתנול, ביו-דיזל);
- גזי (ביוגז, ביו מימן).
דלקים ביולוגיים מוצקים
עצים להסקה, כמו לפני מאות שנים, ממשיכים לשמש לייצור חום וחשמל. דוגמה לתחנת הכוח הביומסה הגדולה ביותר באירופה היא הצ'מפ האוסטרי. קיבולתו היא 66 מגוואט.
למרות העובדה שהעולם מפתח ומימון פעיל של פרויקטים ליצירת יערות אנרגיה בהם מגדלים ביומסה עצית, השימוש במוצרים שונים של תעשיית העץ להשגת דלק ביולוגי מושך יותר ויותר תשומת לב. חברות כאלה כבר מפותחות למדי ומספקות באופן פעיל את המוצרים שלהן לשוק. אלה כוללים לבניות דלק וכדורי דלק - כדורים.
כדי להשיג לבניות דלק, מייבשים ולוחצים פסולת ביולוגית שונים, כמו גללי ציפורים וזבל. הבריקטות שנוצרו משמשות לחימום שטחי מגורים ותעשייה.
גרגירי דלק - משתמשים בכדורים באופן דומה. הם מיוצרים מנסורת, שבבי עץ, קליפה, עץ לא תקני, קש, פסולת חקלאית (קליפות חמניות, קליפות אגוזים). כדי להשיג כדורים, הביומסה מרוסקת תחילה לקמח, ואז נכנסת למייבש, וממנה לבית בד מיוחד, שם, בהשפעת לחץ וטמפרטורה גבוהה, הליגנין הכלול בפסולת העץ הופך לדביק. זה מאפשר להשיג גלילים מוכנים של דלק ביו בתפוקה. איכות גלולה של כדורי דלק היא תכולת האפר הנמוכה שלהם - כ -3%.
הטכנולוגיה להשגת כבול דלק המשמש לחימום מבני מגורים היא גם פשוטה. חומרי גלם מועברים ישירות מאתר ההפקה למפעל לעיבוד הכבול, שם מנקים את הכבול מפני זיהומים (מסננים), מייבשים ולוחצים אותם לבניות.
סוג אחר של דלק ביולוגי - שבבי עץ - משמש באירופה בתחנות כוח תרמיות גדולות עם קיבולת של אחד עד כמה מגה וואט. ייצור שבבי העץ מתבצע ישירות בכריתת עצים או בייצור באמצעות מקצצים מיוחדים - מגרסות. כחומר גלם, בדרך כלל משתמשים בעץ בגודל קטן ובשאריות עצים - ענפים, קליפות, גדמים וכו '.
טכנולוגיית ייצור
כמו בארגון של כל תהליך טכנולוגי, ממש בהתחלה מתבצעת השליטה הנכנסת בחומר הגלם הנכנס. במקרה זה, מבוצעת בדיקה אקראית של הגרגירים.איכות הזרעים משמשת לשיפוט טיב המשלוח כולו.
השלב הבא הוא השגת השמן. מדוע חומרי הגלם נשלחים לטריק. העוגות המתקבלות לאחר סחיטת השמנים אינן נזרקות, אלא משמשות לייצור מזון לבעלי חיים.
השמנים עוברים עיבוד נוסף (מה שמכונה esterification). זה מורכב מהעשרת השמן במתלי אסטרים. התוכן הכולל של חומרים אלה לאורך כל הנפח חייב להיות לפחות 96%.
המהות של הטכנולוגיה היא פשוטה למדי: יש צורך להוסיף מתנול ומפעיל תהליכים כימיים (כל בסיסי). מקור המתנול הוא בדרך כלל נסורת. עם זאת, ניתן לפשט את המשימה. במקום להפריד מתנול, תוכלו לדלל את השמן בכמות הנדרשת של אלכוהול איזופרופיל או אתנול.
בכדי שתהליכי ההסטריה יתקיימו, יש צורך לחמם את השמן לטמפרטורות גבוהות. זה בדרך כלל לוקח עד שעתיים בזמן. במקרה זה, יש צורך לעקוב כל הזמן אחר התהליך ולא להיות מוסחת: אפילו עלייה קלה בטמפרטורה עלולה להוביל להצתה של השמן.
על השלמת התגובה הכימית תעיד קבלת משקע גליצרול בתחתית ויצירת שתי שכבות במיכל. לכן, מומלץ להשתמש במיכל שקוף לתהליכים אלה: במקרה זה, ניתן לקבוע באופן מדויק ויזואלית מתי מסתיים התהליך, מה שיבטל את הצורך בשינויים הבאים וימנע דחיות.
דלקים ביולוגיים נוזליים
דלקים ביולוגיים נוזליים הופכים פופולריים יותר ויותר בשל ידידותם ובטיחותם הסביבתית. משתמשים בו בעיקר במנועי בעירה פנימית. סוג דלק זה מתקבל על ידי עיבוד חומרים צמחיים שונים.
ישנם סוגים עיקריים של דלק ביולוגי נוזלי:
- ביואתנול
- ביובוטנול
- ביומנול
- ביו דיזל
ביואתנול
תופס עמדה מובילה ברשימת הדלקים הביולוגיים הנוזלים. היקפו הוא במכוניות רגילות, ובשנים האחרונות הוא משמש גם כדלק ביולוגי לקמינים ביתיים. לביו אתנול מעורבב עם בנזין כדלק יש מספר יתרונות על פני בנזין קונבנציונאלי: הוא משפר את ביצועי מנוע הרכב, מגביר את כוחו, אינו מחמם את המנוע יתר על המידה, אינו יוצר פיח, פיח ועשן.
ביואתנול הוא אלטרנטיבה נהדרת עבור חובבי האח. מכיוון שהוא אינו יוצר עשן, מפיח ופולט כמות קטנה של פחמן דו חמצני במהלך הבעירה. יכול לשמש לחימום קמינים אפילו בבנייני דירות. יחד עם זאת, אין כלל אובדן חום, כפי שקורה בדרך כלל עם הפעלת קמינים קונבנציונליים עם ארובה.
הוא מיוצר על פי הטכנולוגיה של תסיסה אלכוהולית מחומרי גלם המכילים עמילן או סוכר: תירס, דגני בוקר, קני סוכר, סלק סוכר. זה מוצדק כלכלית להשיג אתנול מחומרי גלם המכילים תאית.
ביובוטנול
כדלק למנועים הוא עדיף יותר מאשר ביו אתנול: הוא מתערבב טוב יותר עם בנזין, ויכול לשמש גם כדלק נפרד. להשגתו משתמשים בגידולים מסורתיים: קנה סוכר, תירס, חיטה, סלק סוכר. אמנם פחות פופולרי מביו אתנול.
ביומנול
טכנולוגיית הייצור שלה עדיין לא מושלמת ודורשת הכנסת פיתוחים חדשניים רבים יותר. הוא אמור להתקבל על ידי טרנספורמציה ביוכימית של פיטופלנקטון ימי המעובד במאגרים מיוחדים. אך עד כה לא ניתן היה להקים ייצור בקנה מידה תעשייתי. היישומים עבור ביו-מתנול זהים למתנול קונבנציונאלי. זהו ייצור של מספר חומרים (פורמלדהיד, מתיל מתקרילט, מתילאמינים, חומצה אצטית וכו '), כממיס ומונע הקפאה.
ביו דיזל
משתמשים בו במנועי רכב בנפרד ובתערובת עם סולר קונבנציונאלי.בנוסף להיעדר ההשפעה השלילית של ביו דיזל על הסביבה, מחקרים רבים הדגישו יתרון נוסף. בשל תכולת הגופרית הנמוכה, תכונות הסיכה של הביו-דיזל טובות יותר, מה שעוזר להאריך את חיי מנועי הסדרה. חומרי גלם לייצור ביו-דיזל יכולים להיות גם צמחים (כותנה, פולי סויה, לפתית) וגם שמנים שומניים (דקלים, אונס, קוקוס), אצות.
התאמות הכרחיות של מערכות כלי רכב להפעלת ביואטנול
יש גם בעיה רוסית גרידא. על פי מסורת ארוכה, מדינתנו רואה באלכוהול חומר אנטי-חברתי ומגנה על האזרחים ממנו באמצעות מיסים והגבלות. במצב זה, עלות הדלק האלכוהולי לא תהיה אטרקטיבית יותר מהבנזין הרגיל. והאם יתאפשר להם למכור אתנול מסביב לשעון? ..
ישנם גם מכשולים גלובליים. אחד מהם הוא היעדר תקנים ודרישות אחידות לדלקים ביולוגיים. היכן הערבויות לכך, למשל, אופל רב-דלקית הנוסעת ברחבי גרמניה תאהב ביו בנזין המיוצר מחומרי גלם אחרים בצרפת השכנה? לכן, דגמים מודרניים הפועלים על דלק ביולוגי בדרך כלל אינם זלזולים בבנזין או סולר.
דלקים ביולוגיים גזיים
ישנם שני סוגים עיקריים של דלקים גזיים:
- ביוגז
- ביו מימן
ביוגז
תוצר תסיסה של פסולת אורגנית, שיכול לשמש כשאריות צואה, ביוב, פסולת ביתית, פסולת בית מטבחיים, זבל, גללים, כמו גם סילוב ואצות. זהו תערובת של מתאן ופחמן דו חמצני. דשנים אורגניים הם תוצר נוסף של עיבוד פסולת ביתית בייצור ביוגז. טכנולוגיית הייצור קשורה לשינוי חומרים אורגניים מורכבים בהשפעת חיידקים המבצעים תסיסה של מתאן.
בתחילת התהליך הטכנולוגי, מסת הפסולת עוברת הומוגניזציה, ואז חומר הגלם המוכן מוזרם באמצעות מטעין לכור מחומם ומבודד, שם תהליך תסיסת המתאן מתרחש ישירות בטמפרטורה של כ- 35-38 מעלות צלזיוס. מסת הפסולת מעורבת כל הזמן. הביוגז שנוצר מוזרם למיכל גז (המשמש לאחסון גז), ואז מוזר לגנרטור חשמלי. הביוגז שנוצר מחליף גז טבעי קונבנציונאלי. יכול לשמש כדלק ביולוגי או לייצר ממנו חשמל.
ביו מימן
ניתן להשיג אותו מביומסה בשיטות תרמו-כימיות, ביוכימיות או ביו-טכנולוגיות. השיטה הראשונה להשגה קשורה לחימום פסולת עץ לטמפרטורה של 500-800 מעלות צלזיוס, וכתוצאה מכך שחרור תערובת של גזים - מימן, פחמן חד חמצני ומתאן. בשיטה הביוכימית משתמשים באנזימים של החיידק Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae הגורמים לייצור מימן במהלך פיצול שאריות צמחים המכילות תאית ועמילן. התהליך מתרחש בלחץ רגיל ובטמפרטורה נמוכה. ביו-מימן משמש לייצור תאי דלק מימן בהובלה ובאנרגיה. זה עדיין לא נמצא בשימוש נרחב.
יתרונות האנרגיה
העניין הביולוגי והמדעי במשאבי אנרגיה טבעיים מתעורר בשל התכונות החיוביות הבאות של המוצר:
- זמינות כלכלית של חומר... מדינות רבות מוציאות כסף רב לרכישת נפט או גז טבעי. כלכלת המדינה סובלת מהפסדים. ניתן להשיג דלק ביולוגי כמעט בכל מדינה. ייצור דלק מקומי יקטין את עלות יבוא משאבי האנרגיה הזרים.
- ניידות... מתקני רוח או שמש מיועדים אך ורק לשימוש נייח. לא ניתן להעביר. אם יש צורך, ניתן להעביר חומרים ביולוגיים מאזור לאזור אחר.
- דלק ביולוגי הוא משאבים מתחדשים... פסולת צמחית ובעלי חיים לעולם לא תיעלם.
- משאב טבע מפחית את פליטת גזי החממה באווירה. מונע את הסבירות להתחממות כדור הארץ.
- השימוש בדלקים ביולוגיים למנועי מכוניות מפחית את עלויות התחזוקה.
בעתיד הלא רחוק, הפעלת דלק דליק תהיה זולה יותר משימוש בבנזין.
פליטת חומרים מזיקים לאטמוספירה
פליטת פחמן דו חמצני מופחתת מהבעירה היא יתרון גדול עבור ביו דיזל. על פי ההבטחות של מדענים העוסקים בסוגיות אלה, נפח פליטת CO2 משריפת ביו-דיזל אינו עולה על נפח עיבוד הפחמן הדו-חמצני על ידי אותם מפעלים ששימשו כמקור חומרי גלם לייצור דלק לאורך כל מעגל החיים.
עם זאת, אכן מתרחשת פליטת בעירה. לכן לא לגמרי נכון לקרוא לביו דיזל דלק ידידותי לסביבה. עם זאת, יש הסבורים שכמות הפחמן הדו-חמצני המיוצר קטנה כל כך עד שניתן להזניח אותם. אמירה זו שנויה במחלוקת רבה.
