В края на 20-ти век човечеството е изправено пред острия въпрос за намиране на нови, алтернативни източници на енергия. Причината за това беше предстоящата горивна и енергийна криза и непрекъснато нарастващото замърсяване на околната среда. Беше необходимо да се намерят нови източници на топлинна енергия, които да заменят петрола и газа. Заедно с развитието на слънчевата енергия се появи и друга по-обещаваща и най-важното по-бюджетна посока - използването на биогорива.
Биогоривата са горива, получени при преработката на биомаса чрез термохимични или биологични средства - с помощта на бактерии. Както биомасата могат да се използват както растителни, така и животински суровини, както и органични остатъци от производството и отпадъци от добитък. Най-често използваните източници са растения и дървесни отпадъци.
В зависимост от агрегатното състояние се различават следните видове биогорива:
- Твърди (дърво, дървесен чипс, горивни брикети, горивни пелети, горивен торф);
- Течни (биоетанол, биобутанол, биометанол, биодизел);
- Газообразни (биогаз, биоводород).
Твърди биогорива
Дървата за огрев, както преди векове, продължават да се използват за генериране на топлина и електричество. Пример за най-голямата електроцентрала на биомаса в Европа е австрийската ТЕЦ. Капацитетът му е 66 MW.
Въпреки факта, че светът активно развива и финансира проекти за създаване на енергийни гори, където се отглежда дървесна биомаса, използването на различни продукти от дървообработващата индустрия за получаване на биогорива привлича все повече и повече внимание. Такива предприятия вече са доста добре развити и активно предлагат своите продукти на пазара. Те включват горивни брикети и горивни пелети - пелети.
За да се получат горивни брикети, различни биоотпадъци, като птичи тор и оборски тор, се изсушават и пресоват. Получените брикети се използват за отопление на жилищни и промишлени помещения.
Гранули с гориво - гранули се използват по подобен начин. Произвеждат се от дървени стърготини, дървесни стърготини, кора, некачествена дървесина, слама, селскостопански отпадъци (люспи от слънчоглед, черупкови плодове). За да се получат пелети, биомасата първо се натрошава в брашно, след което попада в сушилнята, а от нея в специална преса, където под въздействието на налягане и висока температура лигнинът, съдържащ се в дървесните отпадъци, става лепкав. Това дава възможност да се получат готови бутилки с биогориво на изхода. Отличително качество на горивните пелети е ниското им съдържание на пепел - около 3%.
Технологията за получаване на горивен торф, използван за отопление на жилищни сгради, също е проста. Суровините се доставят директно от мястото за добив до торфопреработвателното предприятие, където торфът се почиства от примеси (пресява се), изсушава се и се пресова в брикети.
Друг вид биогориво - дървесен чипс - се използва в Европа при големи ТЕЦ с мощност от един до няколко мегавата. Производството на дървесен чипс се извършва директно при дърводобив или в производството с помощта на специални раздробявачи - дробилки. Като суровина обикновено се използват дребноразмерни дървесни и дървесни остатъци - клони, кора, пънове и др.
Технология на производство
Както при организацията на всеки технологичен процес, в самото начало се извършва входящият контрол на входящата суровина. В този случай се извършва произволна проверка на зърната.Качеството на семената се използва за преценка на качеството на цялата пратка.
Следващата стъпка е получаването на масло. Защо суровините се изпращат в цевта. Получените торти след изцеждането на маслата не се изхвърлят, те се използват за производството на фураж за добитък.
Маслата се обработват допълнително (т.нар. Естерификация). Състои се в обогатяване на маслото с метилови естери. Общото съдържание на тези вещества в целия обем трябва да бъде най-малко 96%.
Същността на технологията е съвсем проста: необходимо е да се добави метанол и активатор на химични процеси (всякакви алкали). Източникът на метанол обикновено е дървени стърготини. Възможно е обаче да се опрости задачата. Вместо да отделяте метанол, можете да разредете маслото с необходимото количество изопропилов алкохол или етанол.
За да се осъществят процесите на естерификация, е необходимо маслото да се нагрее до високи температури. Обикновено отнема до два часа във времето. В този случай е необходимо постоянно да наблюдавате процеса и да не се разсейвате: дори леко повишаване на температурата може да доведе до запалване на маслото.
Завършването на химичната реакция се доказва от получаването на глицеролова утайка на дъното и образуването на два слоя в контейнера. Поради това е препоръчително да се използва прозрачен контейнер за тези процеси: в този случай е възможно визуално точно да се определи кога процесът е завършен, което ще премахне необходимостта от последващи модификации и ще предотврати отхвърлянето.
Течни биогорива
Течните биогорива стават все по-популярни поради своята екологичност и безопасност. Използва се главно в двигатели с вътрешно горене. Този вид гориво се получава чрез обработка на различни растителни материали.
Има основни видове течни биогорива:
- Биоетанол
- Биобутанол
- Биометанол
- Биодизел
Биоетанол
Заема водеща позиция в списъка с течни биогорива. Обхватът му е в обикновените автомобили, а през последните години се използва и като биогориво за домашни камини. Биоетанолът, смесен с бензин като гориво, има редица предимства пред конвенционалния бензин: подобрява работата на двигателя на автомобила, увеличава мощността му, не прегрява двигателя, не образува сажди, сажди и дим.
Биоетанолът е чудесна алтернатива за любителите на камината. Тъй като не образува дим, сажди и отделя малко количество въглероден диоксид по време на горенето. Може да се използва за отопление на камини дори в жилищни сгради. В същото време изобщо няма загуба на топлина, както обикновено се случва при експлоатацията на конвенционални камини с комин.
Произвежда се по технология на алкохолна ферментация от суровини, съдържащи нишесте или захар: царевица, зърнени храни, захарна тръстика, захарно цвекло. Икономически оправдано е да се получава етанол от суровини, съдържащи целулоза.
Биобутанол
Като гориво за двигатели е по-предпочитано от биоетанола: той се смесва по-добре с бензин и може да се използва и като отделно гориво. За получаването му се използват традиционни култури: захарна тръстика, царевица, пшеница, захарно цвекло. Макар и по-малко популярен от биоетанола.
Биометанол
Технологията на производство все още е несъвършена и изисква въвеждането на много по-иновативни разработки. Предполага се, че се получава чрез биохимична трансформация на морския фитопланктон, култивиран в специални резервоари. Но досега не е било възможно да се установи производство в промишлен мащаб. Приложенията за биометанол са същите като за конвенционалния метанол. Това е производството на редица вещества (формалдехид, метилметакрилат, метиламин, оцетна киселина и др.), Като разтворител и антифриз.
Биодизел
Използва се в автомобилните двигатели както поотделно, така и в смес с конвенционално дизелово гориво.В допълнение към липсата на отрицателно въздействие на биодизела върху околната среда, многобройни проучвания подчертават още едно предимство. Поради ниското съдържание на сяра смазочните свойства на биодизела са по-добри, което помага да се удължи живота на серийните двигатели. Суровини за производство на биодизел могат да бъдат както растения (памук, соя, рапица), така и мазни масла (палма, рапица, кокос), водорасли.
НЕОБХОДИМИ НАСТРОЙКИ НА АВТОМОБИЛНИ СИСТЕМИ ЗА ЕКСПЛОАТАЦИЯ НА БИОЕТАНОЛ
Има и чисто руски проблем. Според дълга традиция държавата ни смята алкохола за асоциално вещество и защитава гражданите от него с данъци и ограничения. В тази ситуация цената на алкохолното гориво е малко вероятно да бъде по-привлекателна от обичайния бензин. И ще им бъде ли позволено да продават етанол денонощно? ..
Съществуват и глобални пречки. Един от тях е липсата на единни стандарти и изисквания за биогоривата. Къде са гаранциите, че например многофункционалният Opel, пътуващ из Германия, ще хареса био-бензин, произведен от други суровини в съседна Франция? Следователно съвременните модели, работещи на биогорива, обикновено не пренебрегват бензина или дизеловото гориво.
Газообразни биогорива
Има два основни вида газообразни горива:
- Биогаз
- Биоводород
Биогаз
Ферментационен продукт от органични отпадъци, който може да се използва като фекални отпадъци, отпадъчни води, битови отпадъци, кланични отпадъци, тор, тор, както и силаж и водорасли. Това е смес от метан и въглероден диоксид. Органичните торове са друг продукт от преработката на битови отпадъци при производството на биогаз. Технологията на производство е свързана с трансформацията на сложни органични вещества под въздействието на бактерии, извършващи метанова ферментация.
В началото на технологичния процес отпадъчната маса се хомогенизира, след което приготвената суровина се подава с помощта на товарач в нагрят и изолиран реактор, където процесът на метанова ферментация протича директно при температура около 35-38 ° C. Масата на отпадъците постоянно се смесва. Полученият биогаз се подава в резервоар за газ (използва се за съхранение на газ) и след това се подава към електрически генератор. Полученият биогаз замества конвенционалния природен газ. Може да се използва като биогориво или да генерира електричество от него.
Биоводород
Може да се получи от биомаса чрез термохимични, биохимични или биотехнологични методи. Първият метод за получаване е свързан с нагряване на дървесни отпадъци до температура 500-800 ° C, в резултат на което се отделя смес от газове - водород, въглероден оксид и метан. В биохимичния метод се използват ензими на бактериите Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae, които причиняват производството на водород по време на разцепването на растителни остатъци, съдържащи целулоза и нишесте. Процесът протича при нормално налягане и ниска температура. Биоводородът се използва за производството на водородни горивни клетки в транспорта и енергетиката. Все още не се използва широко.
Предимствата на енергията
Биологичният и научен интерес към природните енергийни ресурси възниква поради следните положителни качества на продукта:
- Икономическа наличност на материала... Много страни харчат много пари за закупуване на нефт или природен газ. Икономиката на държавата търпи загуби. Биогориво може да се получи в почти всяка държава. Местното производство на гориво ще намали разходите за внос на чужди енергийни ресурси.
- Мобилност... Вятърните или слънчевите инсталации са предназначени изключително за стационарна употреба. Не може да се транспортира. Биологичните материали, ако е необходимо, могат да бъдат транспортирани от един регион в друг.
- Биогоривото е възобновяем ресурс... Растителните и животински отпадъци никога няма да изчезнат.
- Натурални ресурси намалява емисиите на парникови газове в атмосфера. Предотвратява вероятността от глобално затопляне.
- Използването на биогорива за автомобилни двигатели намалява разходите за поддръжка.
В не твърде далечното бъдеще експлоатацията на гориво ще бъде по-евтина от използването на бензин.
Емисии на вредни вещества в атмосферата
Намаленото количество емисии на въглероден диоксид по време на горенето е голям плюс за биодизела. Според уверенията на учените, които се занимават с тези въпроси, обемът на емисиите на CO2 от изгарянето на биодизел не надвишава обема на преработка на въглероден диоксид от тези инсталации, които са служили като източник на суровини за производството на гориво през цялото време кръговат на живота.
Въпреки това се получават емисии от изгарянето на гориво. Ето защо не е съвсем правилно да наричаме биодизела екологично гориво. Някои обаче смятат, че количеството произведен въглероден диоксид е толкова малко, че те могат да бъдат пренебрегнати. Това твърдение е силно противоречиво.
