20-ojo amžiaus pabaigoje žmonija susidūrė su opia naujų, alternatyvių energijos šaltinių paieškos problema. To priežastis buvo artėjanti kuro ir energijos krizė ir nuolat didėjanti aplinkos tarša. Reikėjo rasti naujų šilumos energijos šaltinių, kurie galėtų pakeisti naftą ir dujas. Kartu su saulės energijos plėtra atsirado dar viena perspektyvesnė ir, svarbiausia, didesnė biudžeto kryptis - biokuro naudojimas.
Biokuras yra kuras, gaunamas perdirbant biomasę termocheminėmis ar biologinėmis priemonėmis - naudojant bakterijas. Augalinės ir gyvulinės žaliavos gali būti naudojamos kaip biomasė, taip pat organinės gamybos liekanos ir gyvulių atliekos. Dažniausiai naudojami augalai ir medienos atliekos.
Atsižvelgiant į agregacijos būklę, išskiriamos šios biodegalų rūšys:
- Kieta medžiaga (mediena, medienos drožlės, kuro briketai, kuro granulės, durpės);
- Skystis (bioetanolis, biobutanolis, biometanolis, biodyzelinas);
- Dujiniai (biodujos, vandenilis).
Kietasis biokuras
Malkos, kaip ir prieš šimtmečius, ir toliau naudojamos šilumai ir elektrai gaminti. Didžiausios biomasės elektrinės Europoje pavyzdys yra Austrijos kogeneracinė elektrinė. Jo galia siekia 66 MW.
Nepaisant to, kad pasaulis aktyviai kuria ir finansuoja energetinių miškų, kuriuose auginama sumedėjusia biomasė, kūrimo projektus, įvairių medienos apdirbimo pramonės produktų naudojimas biokurui gauti pritraukia vis daugiau dėmesio. Tokios įmonės jau yra gana gerai išvystytos ir aktyviai tiekia savo produktus rinkai. Tai apima kuro briketus ir kuro granules - granules.
Kuro briketams gauti įvairios biologinės atliekos, tokios kaip paukščių išmatos ir mėšlas, džiovinamos ir presuojamos. Gauti briketai naudojami gyvenamųjų ir pramoninių patalpų šildymui.
Kuro granulės - granulės naudojamos panašiai. Jie gaminami iš pjuvenų, medžio drožlių, žievės, nekokybiškos medienos, šiaudų, žemės ūkio atliekų (saulėgrąžų lukštai, riešutų lukštai). Norint gauti granules, biomasė pirmiausia susmulkinama į miltus, tada patenka į džiovyklą, o iš jos - į specialų presą, kur, veikiant slėgiui ir aukštai temperatūrai, medienos atliekose esantis ligninas tampa lipnus. Tai leidžia gauti paruoštus biokuro cilindrus prie išėjimo. Išskirtinė kuro granulių kokybė yra mažas pelenų kiekis - apie 3%.
Gyvenamųjų pastatų šildymui naudojamų durpių gavybos technologija taip pat yra paprasta. Žaliavos tiekiamos tiesiai iš gavybos vietos į durpių perdirbimo gamyklą, kur durpės valomos nuo priemaišų (sijojamos), džiovinamos ir presuojamos į briketus.
Kita biokuro rūšis - medienos drožlės - Europoje naudojama didelėse šiluminėse elektrinėse, kurių galia yra nuo vieno iki kelių megavatų. Medienos drožlių gamyba vykdoma tiesiogiai kirtimo metu arba gamyboje naudojant specialius smulkintuvus - smulkintuvus. Kaip žaliava dažniausiai naudojama nedidelio dydžio mediena ir medienos ruošos liekanos - šakos, žievė, kelmai ir kt.
Gamybos technologija
Kaip ir organizuojant bet kokį technologinį procesą, pačioje pradžioje atliekama gaunamų žaliavų kontrolė. Šiuo atveju atliekamas atsitiktinis grūdų patikrinimas.Sėklų kokybė naudojama vertinant visos siuntos kokybę.
Kitas žingsnis - aliejaus gavimas. Kodėl žaliavos siunčiamos į maišytuvą. Pyragai, gauti išspaudus aliejus, neišmetami, jie naudojami gyvulių pašarams gaminti.
Aliejai yra toliau apdorojami (vadinamasis esterinimas). Jį sudaro aliejaus praturtinimas metilo esteriais. Bendras šių medžiagų kiekis visame tūryje turi būti bent 96%.
Technologijos esmė yra gana paprasta: būtina pridėti metanolio ir cheminių procesų aktyvatorių (bet kokius šarmus). Metanolio šaltinis paprastai yra pjuvenos. Tačiau užduotį įmanoma supaprastinti. Užuot atskyrę metanolį, aliejų galite praskiesti reikiamu izopropilo alkoholio arba etanolio kiekiu.
Norint, kad esterinimo procesai vyktų, alyvą reikia įkaitinti iki aukštos temperatūros. Paprastai tai užtrunka iki dviejų valandų. Tokiu atveju būtina nuolat stebėti procesą ir nesiblaškyti: net ir šiek tiek pakilus temperatūrai gali užsidegti alyva.
Cheminės reakcijos užbaigimą liudija glicerolio nuosėdų gavimas dugne ir dviejų sluoksnių susidarymas talpykloje. Todėl pageidautina, kad šiems procesams būtų naudojamas skaidrus indas: šiuo atveju galima vizualiai tiksliai nustatyti, kada procesas bus baigtas, o tai pašalins vėlesnių pakeitimų poreikį ir neleis gauti atmetimų.
Skystas biokuras
Skystas biokuras tampa vis populiaresnis dėl jų ekologiškumo ir saugumo. Jis daugiausia naudojamas vidaus degimo varikliuose. Šios rūšies kuras gaunamas perdirbant įvairias augalines medžiagas.
Yra pagrindinės skystojo biokuro rūšys:
- Bioetanolis
- Biobutanolis
- Biometanolis
- Biodyzelinas
Bioetanolis
Užima pirmaujančią vietą skysto biokuro sąraše. Jo taikymo sritis yra įprasti automobiliai, o pastaraisiais metais jis taip pat naudojamas kaip namų židinių biokuras. Bioetanolis, sumaišytas su benzinu kaip degalu, turi daug privalumų, palyginti su įprastu benzinu: jis pagerina automobilio variklio veikimą, padidina jo galią, neperkaitina variklio, nesudaro suodžių, suodžių ir dūmų.
Bioetanolis yra puiki alternatyva židinių mėgėjams. Kadangi jis nesudaro dūmų, suodžių ir degdamas išskiria nedidelį kiekį anglies dioksido. Galima naudoti židiniams šildyti net daugiabučiuose namuose. Tuo pačiu metu visiškai nėra šilumos nuostolių, kaip paprastai būna naudojant įprastus židinius su kaminu.
Jis gaminamas pagal alkoholinio fermentavimo technologiją iš žaliavų, kuriose yra krakmolo ar cukraus: kukurūzų, javų, cukranendrių, cukrinių runkelių. Ekonomiškai pagrįsta gauti etanolį iš žaliavų, kuriose yra celiuliozės.
Biobutanolis
Kaip variklių kuras yra geriau nei bioetanolis: jis geriau maišosi su benzinu ir taip pat gali būti naudojamas kaip atskiras kuras. Jam gauti naudojami tradiciniai augalai: cukranendrės, kukurūzai, kviečiai, cukriniai runkeliai. Nors mažiau populiarus nei bioetanolis.
Biometanolis
Jo gamybos technologija vis dar netobula ir reikalauja įdiegti daug daugiau novatoriškų pokyčių. Manoma, kad jis gaunamas biochemiškai transformuojant specialiuose rezervuaruose auginamą jūrinį fitoplanktoną. Tačiau iki šiol nebuvo įmanoma nustatyti gamybos pramoniniu mastu. Biometanolio naudojimo atvejai yra tokie patys kaip įprasto metanolio. Tai yra daugelio medžiagų (formaldehido, metilmetakrilato, metilaminų, acto rūgšties ir kt.) Gamyba kaip tirpiklis ir antifrizas.
Biodyzelinas
Jis naudojamas automobilių varikliuose tiek atskirai, tiek mišinyje su įprastu dyzeliniu kuru.Be to, kad nėra neigiamo biodyzelino poveikio aplinkai, daugybė tyrimų parodė dar vieną pranašumą. Dėl mažo sieros kiekio biodyzelino tepimo savybės yra geresnės, o tai padeda prailginti serijinių variklių tarnavimo laiką. Biodyzelino gamybai naudojamos žaliavos gali būti tiek augalai (medvilnė, sojos pupelės, rapsai), tiek riebaliniai aliejai (palmių, rapsų, kokoso), dumbliai.
BŪTINIAI TRANSPORTO PRIEMONIŲ SISTEMŲ PRITAIKYMAI BIOETANOLIUI
Taip pat yra grynai Rusijos problema. Pagal ilgametę tradiciją mūsų valstybė alkoholį laiko asocialia medžiaga ir apsaugo piliečius nuo jo mokesčiais bei apribojimais. Šioje situacijoje vargu ar alkoholio degalų kaina bus patrauklesnė už įprastą benziną. Ar jiems bus leidžiama parą parduoti visą parą? ..
Taip pat yra pasaulinių kliūčių. Vienas iš jų yra vienodų biokuro standartų ir reikalavimų trūkumas. Kur yra garantijos, kad, pavyzdžiui, aplink Vokietiją važinėjantis daug degalų turintis „Opel“ patiks kaimyninėje Prancūzijoje pagamintą iš kitų žaliavų pagamintą biologinį benziną? Todėl šiuolaikiniai modeliai, kuriuose naudojamas biokuras, paprastai neniekina benzino ar dyzelino.
Dujinis biokuras
Yra du pagrindiniai dujinio kuro tipai:
- Biodujos
- Biohidrogenas
Biodujos
Organinių atliekų fermentacijos produktas, kuris gali būti naudojamas kaip išmatų likučiai, nuotekos, buitinės atliekos, skerdyklos atliekos, mėšlas, mėšlas, taip pat silosas ir dumbliai. Tai yra metano ir anglies dioksido mišinys. Organinės trąšos yra dar vienas buitinių atliekų perdirbimo produktas gaminant biodujas. Gamybos technologija siejama su sudėtingų organinių medžiagų transformacija veikiant bakterijoms, vykdančioms metano fermentaciją.
Technologinio proceso pradžioje atliekų masė homogenizuojama, tada paruošta žaliava krautuvu tiekiama į įkaitintą ir izoliuotą reaktorių, kur metano fermentacijos procesas vyksta tiesiogiai esant maždaug 35-38 ° C temperatūrai. Atliekų masė nuolat maišoma. Gautos biodujos tiekiamos į dujų rezervuarą (naudojamą dujoms kaupti), o tada tiekiamos į elektros generatorių. Susidariusios biodujos pakeičia įprastas gamtines dujas. Gali būti naudojamas kaip biokuras arba iš jo gaminti elektrą.
Biohidrogenas
Jį galima gauti iš biomasės termocheminiais, biocheminiais ar biotechnologiniais metodais. Pirmasis gavimo būdas yra susijęs su medienos atliekų kaitinimu iki 500–800 ° C temperatūros, dėl ko pradeda vystytis dujų - vandenilio, anglies monoksido ir metano - mišinys. Biocheminiu metodu naudojami bakterijų Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae fermentai, sukeliantys vandenilio gamybą suskaidant augalų liekanas, kuriose yra celiuliozės ir krakmolo. Procesas vyksta esant normaliam slėgiui ir žemai temperatūrai. Biohidrogenas naudojamas gaminant vandenilio kuro elementus transporto ir energijos srityse. Kol kas jis nėra plačiai naudojamas.
Energijos pranašumai
Biologinis ir mokslinis susidomėjimas natūraliais energijos ištekliais kyla dėl šių teigiamų produkto savybių:
- Ekonominis medžiagos prieinamumas... Daugelis šalių išleidžia daug pinigų naftai ar gamtinėms dujoms pirkti. Valstybės ekonomika patiria nuostolių. Biokuro galima gauti beveik bet kurioje šalyje. Vietinė kuro gamyba sumažins užsienio energijos išteklių importo išlaidas.
- Mobilumas... Vėjo ar saulės įrenginiai skirti naudoti tik stacionariai. Negalima gabenti. Jei reikia, biologines medžiagas galima gabenti iš vieno regiono į kitą.
- Biokuras yra atsinaujinantys ištekliai... Augalinės ir gyvūninės atliekos niekada nedings.
- Gamtos išteklius sumažina šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą atmosferoje. Užkerta kelią globalinio atšilimo tikimybei.
- Biokuro naudojimas automobilių varikliams sumažina priežiūros išlaidas.
Ne per tolimoje ateityje degų kuro naudojimas bus pigesnis nei benzino naudojimas.
Kenksmingų medžiagų išmetimas į atmosferą
Sumažėjęs anglies dioksido kiekis degimo metu yra didelis biodyzelino pliusas. Remiantis šiais klausimais nagrinėjančių mokslininkų patikinimu, deginant biodyzeliną išmetamo CO2 kiekis neviršija anglies dioksido perdirbimo tose įmonėse, kurios buvo žaliavų šaltinis kurui gaminti, kiekio. gyvenimo ciklas.
Nepaisant to, išmetama deginant degalus. Štai kodėl nėra visiškai teisinga biodyzeliną vadinti ekologišku kuru. Tačiau kai kurie mano, kad pagaminto anglies dioksido kiekis yra toks mažas, kad jo galima nepaisyti. Šis teiginys yra labai prieštaringas.
