Pada akhir abad ke-20, umat manusia berhadapan dengan persoalan serius untuk mencari sumber tenaga alternatif baru. Sebabnya ialah krisis bahan bakar dan tenaga yang akan berlaku dan pencemaran alam sekitar yang semakin meningkat. Perlu mencari sumber tenaga haba baru yang dapat menggantikan minyak dan gas. Seiring dengan pengembangan tenaga suria, satu lagi arah yang lebih menjanjikan dan, yang paling penting, lebih banyak anggaran telah muncul - penggunaan biofuel.
Biofuel adalah bahan bakar yang diperoleh dari pemprosesan biomas dengan kaedah termokimia atau biologi - dengan bantuan bakteria. Kedua-dua bahan mentah tumbuhan dan haiwan dapat digunakan sebagai biomas, dan juga sisa pengeluaran organik dan sisa ternakan. Sumber yang paling kerap digunakan ialah sisa tanaman dan kayu.
Bergantung pada keadaan agregat, jenis biofuel berikut dibezakan:
- Pepejal (kayu, serpihan kayu, briket bahan bakar, pelet bahan bakar, gambut bahan bakar);
- Cecair (bioetanol, biobutanol, biometanol, biodiesel);
- Gas (biogas, biohidrogen).
Biofuel pepejal
Kayu bakar, seperti berabad-abad yang lalu, terus digunakan untuk menghasilkan haba dan elektrik. Contoh loji kuasa biomas terbesar di Eropah ialah CHP Austria. Kapasiti adalah 66 MW.
Walaupun dunia sedang aktif membangun dan membiayai projek-projek penciptaan hutan tenaga di mana biomassa kayu ditanam, penggunaan pelbagai produk industri kayu untuk mendapatkan biofuel menarik perhatian semakin banyak. Perusahaan seperti ini sudah cukup maju dan aktif membekalkan produk mereka ke pasaran. Ini termasuk briket bahan bakar dan pelet bahan bakar - pelet.
Untuk mendapatkan briket bahan bakar, pelbagai sisa bio, seperti kotoran burung dan kotoran, dikeringkan dan ditekan. Briket yang dihasilkan digunakan untuk memanaskan premis kediaman dan perindustrian.
Butiran bahan bakar - pelet digunakan dengan cara yang serupa. Mereka dihasilkan dari habuk papan, serpihan kayu, kulit kayu, kayu di bawah standar, jerami, sisa pertanian (sekam bunga matahari, kulit buah). Untuk mendapatkan pelet, biomassa terlebih dahulu dihancurkan menjadi tepung, kemudian memasuki pengering, dan dari itu ke mesin penekan khas, di mana, di bawah pengaruh tekanan dan suhu tinggi, lignin yang terkandung dalam sisa kayu menjadi lengket. Ini memungkinkan untuk mendapatkan silinder biofuel siap pada output. Kualiti pelet bahan bakar yang khas adalah kandungan abu rendah - kira-kira 3%.
Teknologi untuk mendapatkan gambut bahan bakar yang digunakan untuk memanaskan bangunan kediaman juga mudah. Bahan mentah dihantar terus dari lokasi pengekstrakan ke kilang pemprosesan gambut, di mana gambut dibersihkan dari kekotoran (diayak), dikeringkan dan ditekan ke dalam briket.
Jenis biofuel lain - serpihan kayu - digunakan di Eropah di loji janakuasa termal besar dengan kapasiti satu hingga beberapa megawatt. Pengeluaran serpihan kayu dilakukan secara langsung semasa pembalakan atau pengeluaran menggunakan mesin pencincang khas - mesin pencincang. Sebagai bahan mentah, kayu bersaiz kecil dan sisa penebangan biasanya digunakan - dahan, kulit kayu, tunggul, dll.
Teknologi pengeluaran
Seperti organisasi proses teknologi apa pun, pada awalnya, kawalan bahan mentah yang masuk dilakukan. Dalam kes ini, pemeriksaan bijirin secara rawak dilakukan.Kualiti biji digunakan untuk menilai kualiti keseluruhan kiriman.
Langkah seterusnya ialah mendapatkan minyak. Mengapa bahan mentah dihantar ke churn. Kek yang diperoleh setelah minyak diperah tidak dibuang, ia digunakan untuk pengeluaran makanan ternakan.
Minyak diproses lebih lanjut (yang disebut esterifikasi). Ini terdiri dalam memperkaya minyak dengan metil ester. Jumlah kandungan zat ini sepanjang isipadu mestilah sekurang-kurangnya 96%.
Intipati teknologi ini cukup mudah: perlu menambahkan metanol dan pengaktif proses kimia (alkali apa pun). Sumber metanol biasanya habuk papan. Walau bagaimanapun, adalah mungkin untuk mempermudah tugas. Daripada memisahkan metanol, anda boleh mencairkan minyak dengan jumlah isopropil alkohol atau etanol yang diperlukan.
Agar proses esterifikasi berlaku, perlu memanaskan minyak ke suhu tinggi. Biasanya memerlukan masa sehingga dua jam. Dalam kes ini, perlu untuk selalu memantau prosesnya dan tidak terganggu: bahkan sedikit peningkatan suhu dapat menyebabkan penyalaan minyak.
Penyelesaian tindak balas kimia dibuktikan dengan penerimaan sedimen gliserol di bahagian bawah dan pembentukan dua lapisan di dalam bekas. Oleh itu, disarankan agar bekas lutsinar digunakan untuk proses ini: dalam kes ini, adalah mungkin untuk menentukan secara tepat secara tepat kapan proses tersebut selesai, yang akan menghilangkan keperluan untuk pengubahsuaian berikutnya dan mencegah penolakan.
Biofuel cecair
Biofuel cecair menjadi semakin terkenal kerana keramahan dan keselamatan persekitarannya. Ia digunakan terutamanya dalam enjin pembakaran dalaman. Bahan bakar jenis ini diperoleh dengan memproses pelbagai bahan tanaman.
Terdapat jenis biofuel cecair utama:
- Bioetanol
- Biobutanol
- Biometanol
- Biodiesel
Bioetanol
Mengambil kedudukan utama dalam senarai biofuel cecair. Ruang lingkupnya ada di dalam kereta biasa, dan dalam beberapa tahun terakhir ini juga digunakan sebagai biofuel untuk perapian rumah. Bioetanol dicampurkan dengan petrol sebagai bahan bakar mempunyai sejumlah kelebihan berbanding petrol konvensional: meningkatkan prestasi enjin kereta, meningkatkan kuasanya, tidak memanaskan enjin, tidak membentuk jelaga, jelaga dan asap.
Bioetanol adalah alternatif yang bagus untuk penggemar perapian Oleh kerana ia tidak membentuk asap, jelaga dan mengeluarkan sejumlah kecil karbon dioksida semasa pembakaran. Boleh digunakan untuk memanaskan perapian walaupun di bangunan pangsapuri. Pada masa yang sama, tidak ada kehilangan haba sama sekali, seperti biasanya dengan operasi perapian konvensional dengan cerobong asap.
Ia dihasilkan mengikut teknologi fermentasi alkohol dari bahan mentah yang mengandungi pati atau gula: jagung, bijirin, tebu, bit gula. Secara ekonomi dibenarkan untuk mendapatkan etanol dari bahan mentah yang mengandungi selulosa.
Biobutanol
Sebagai bahan bakar untuk enjin, lebih disukai daripada bioetanol: ia lebih baik bercampur dengan petrol, dan juga dapat digunakan sebagai bahan bakar terpisah. Untuk mendapatkannya, tanaman tradisional digunakan: tebu, jagung, gandum, bit gula. Walaupun kurang popular berbanding bioetanol.
Biometanol
Teknologi pengeluarannya masih tidak sempurna dan memerlukan pengenalan banyak lagi perkembangan inovatif. Ia semestinya diperoleh dengan transformasi biokimia fitoplankton laut yang ditanam di takungan khas. Tetapi sejauh ini tidak mungkin untuk mewujudkan pengeluaran pada skala industri. Aplikasi untuk biometanol sama dengan metanol konvensional. Ini adalah pengeluaran sejumlah zat (formaldehid, metil metakrilat, metilamin, asid asetik, dll.), Sebagai pelarut dan antibeku.
Biodiesel
Ia digunakan dalam mesin kenderaan secara berasingan dan dalam campuran dengan bahan bakar diesel konvensional.Selain ketiadaan kesan negatif biodiesel terhadap alam sekitar, banyak kajian telah menunjukkan kelebihan lain. Kerana kandungan sulfur yang rendah, sifat pelincir biodiesel lebih baik, yang membantu memperpanjang jangka hayat mesin siri. Bahan mentah untuk pengeluaran biodiesel dapat berupa tanaman (kapas, kacang kedelai, rapeseed) dan minyak lemak (sawit, rapeseed, kelapa), alga.
PENYELESAIAN YANG SESUAI SISTEM KENDERAAN UNTUK OPERASI DI BIOETHANOL
Terdapat juga masalah Rusia semata-mata. Menurut tradisi yang lama, negara kita menganggap alkohol sebagai bahan antisosial dan melindungi warganegara dengan cukai dan sekatan. Dalam keadaan ini, kos bahan bakar alkohol tidak mungkin lebih menarik daripada petrol biasa. Dan adakah mereka akan dibenarkan menjual etanol sepanjang masa? ..
Terdapat juga halangan global. Salah satunya adalah kekurangan standard dan keperluan seragam untuk biofuel. Di manakah jaminan bahawa, misalnya, Opel multi-bahan bakar yang berkeliling Jerman akan menyukai petrol bio yang dibuat dari bahan mentah lain di negara jiran Perancis? Oleh itu, model moden yang menggunakan biofuel biasanya tidak menjatuhkan petrol atau bahan bakar diesel.
Biofuel gas
Terdapat dua jenis bahan bakar gas utama:
- Biogas
- Biohidrogen
Biogas
Produk fermentasi sisa organik, yang dapat digunakan sebagai sisa tinja, kumbahan, sampah rumah tangga, sampah rumah penyembelihan, kotoran, kotoran, serta silage dan alga. Ia adalah campuran metana dan karbon dioksida. Baja organik adalah produk pemprosesan sisa isi rumah dalam pengeluaran biogas. Teknologi pengeluaran dikaitkan dengan transformasi bahan organik kompleks di bawah pengaruh bakteria yang melakukan penapaian metana.
Pada awal proses teknologi, jisim sampah diselaraskan, kemudian bahan mentah yang disiapkan diumpankan menggunakan pemuat ke dalam reaktor yang dipanaskan dan bertebat, di mana proses penapaian metana berlaku secara langsung pada suhu sekitar 35-38 ° C Jisim sampah sentiasa dicampurkan. Biogas yang dihasilkan dimasukkan ke dalam tangki gas (digunakan untuk menyimpan gas), dan kemudian dimasukkan ke generator elektrik. Biogas yang dihasilkan menggantikan gas asli konvensional. Boleh digunakan sebagai biofuel atau menjana elektrik daripadanya.
Biohidrogen
Ia boleh diperoleh dari biomas dengan kaedah termokimia, biokimia atau bioteknologi. Kaedah pemerolehan pertama dikaitkan dengan pemanasan sisa kayu pada suhu 500-800 ° C, yang menghasilkan pelepasan campuran gas - hidrogen, karbon monoksida dan metana. Dalam kaedah biokimia, enzim bakteria Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae digunakan, yang menyebabkan pengeluaran hidrogen semasa pembelahan sisa tumbuhan yang mengandung selulosa dan pati. Prosesnya berlaku pada tekanan normal dan suhu rendah. Biohidrogen digunakan dalam pengeluaran sel bahan bakar hidrogen dalam pengangkutan dan tenaga. Ia belum digunakan secara meluas.
Kelebihan tenaga
Minat biologi dan saintifik terhadap sumber tenaga semula jadi timbul kerana kualiti positif produk berikut:
- Ketersediaan bahan secara ekonomi... Banyak negara membelanjakan banyak wang untuk membeli minyak atau gas asli. Ekonomi negeri mengalami kerugian. Bahan api bio boleh diperoleh di hampir mana-mana negara. Pengeluaran bahan bakar tempatan akan mengurangkan kos mengimport sumber tenaga asing.
- Mobiliti... Pemasangan angin atau suria ditujukan secara eksklusif untuk penggunaan pegun. Tidak dapat diangkut. Bahan biologi, jika perlu, boleh diangkut dari satu kawasan ke kawasan lain.
- Bahan api bio adalah sumber yang boleh diperbaharui... Sisa tumbuhan dan haiwan tidak akan hilang.
- Sumber semula jadi mengurangkan pelepasan gas rumah hijau dalam suasana. Menghalang kemungkinan pemanasan global.
- Penggunaan biofuel untuk enjin kereta mengurangkan kos penyelenggaraan.
Pada masa depan yang tidak terlalu jauh, mengoperasikan bahan bakar mudah terbakar akan lebih murah daripada menggunakan petrol.
Pelepasan bahan berbahaya ke atmosfera
Pengurangan pelepasan karbon dioksida dari pembakaran adalah kelebihan besar bagi biodiesel. Menurut jaminan para saintis yang menangani masalah ini, jumlah pelepasan CO2 dari pembakaran biodiesel tidak melebihi jumlah pemprosesan karbon dioksida oleh kilang-kilang yang berfungsi sebagai sumber bahan mentah untuk pengeluaran bahan bakar di seluruh keseluruhan kitaran hidup.
Walau bagaimanapun, pelepasan dari pembakaran bahan api berlaku. Itulah sebabnya mengapa tidak betul menyebut biodiesel sebagai bahan bakar yang mesra alam. Walau bagaimanapun, ada yang percaya bahawa jumlah karbon dioksida yang dihasilkan sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Kenyataan ini sangat kontroversial.
