Na konci 20. storočia sa pred ľudstvom objavila otázka hľadania nových alternatívnych zdrojov energie. Dôvodom bola hroziaca palivová a energetická kríza a neustále sa zvyšujúce znečistenie životného prostredia. Bolo potrebné nájsť nové zdroje tepelnej energie, ktoré by mohli nahradiť ropu a plyn. Spolu s rozvojom solárnej energie sa objavilo ďalšie sľubnejšie a čo je najdôležitejšie, rozpočtovejšie smerovanie - využívanie biopalív.
Biopalivá sú palivá získané zo spracovania biomasy termochemickými alebo biologickými prostriedkami - pomocou baktérií. Ako biomasa sa môžu použiť rastlinné aj živočíšne suroviny, ako aj organické zvyšky z výroby a odpad z hospodárskych zvierat. Najčastejšie používaným zdrojom sú rastliny a drevný odpad.
V závislosti od stavu agregácie sa rozlišujú tieto typy biopalív:
- Masív (drevo, štiepky, palivové brikety, palivové pelety, palivová rašelina);
- Kvapalina (bioetanol, biobutanol, biometanol, bionafta);
- Plynné (bioplyn, biovodík).
Tuhé biopalivá
Palivové drevo sa rovnako ako pred stáročiami naďalej používa na výrobu tepla a elektriny. Príkladom najväčšej elektrárne na biomasu v Európe je rakúska CHP. Jeho kapacita je 66 MW.
Napriek tomu, že svet aktívne rozvíja a financuje projekty na vytváranie energetických lesov, kde sa pestuje drevná biomasa, čoraz väčšiu pozornosť priťahuje použitie rôznych produktov drevospracujúceho priemyslu na získavanie biopalív. Takéto podniky sú už dosť dobre rozvinuté a aktívne dodávajú svoje výrobky na trh. Patria sem palivové brikety a palivové pelety - pelety.
Na získanie palivových brikiet sa sušia a lisujú rôzne biologické odpady, ako napríklad trus vtákov a hnoj. Výsledné brikety sa používajú na vykurovanie bytových a priemyselných priestorov.
Podobným spôsobom sa používajú palivové granule - pelety. Vyrábajú sa z pilín, drevnej štiepky, kôry, neštandardného dreva, slamy, poľnohospodárskeho odpadu (slnečnicové šupky, škrupiny z orechov). Na získanie peliet sa biomasa najskôr rozdrví na múku, potom vstúpi do sušiarne a z nej do špeciálneho lisu, kde sa pod tlakom a vysokou teplotou lignín obsiahnutý v drevnom odpade stáva lepkavým. Umožňuje získať na výstupe pripravené valce s biopalivom. Výraznou kvalitou palivových peliet je ich nízky obsah popola - asi 3%.
Jednoduchá je aj technológia získavania rašeliny používanej na vykurovanie obytných budov. Suroviny sa dodávajú priamo z miesta ťažby do závodu na spracovanie rašeliny, kde sa rašelina očistí od nečistôt (preoseje), vysuší a stlačí na brikety.
Iný typ biopaliva - drevná štiepka - sa v Európe používa vo veľkých zariadeniach na kombinovanú výrobu elektriny a tepla s kapacitou od jedného do niekoľkých megawattov. Výroba drevnej štiepky sa uskutočňuje priamo pri ťažbe alebo pri výrobe pomocou špeciálnych štiepkovačov - drvičov. Ako surovina sa zvyčajne používa malé drevo a zvyšky po ťažbe - konáre, kôra, pne atď.
Výrobná technológia
Rovnako ako v prípade organizácie akéhokoľvek technologického procesu, aj tu sa na začiatku vykonáva vstupná kontrola vstupnej suroviny. V takom prípade sa vykoná náhodná kontrola zŕn.Kvalita semien sa používa na posúdenie kvality celej zásielky.
Ďalším krokom je získanie oleja. Prečo sa suroviny odosielajú do kanvice. Koláče získané po vylisovaní olejov sa nevyhadzujú, používajú sa na výrobu krmiva pre hospodárske zvieratá.
Oleje sa ďalej spracovávajú (tzv. Esterifikácia). Spočíva v obohatení oleja o metylestery. Celkový obsah týchto látok v celom objeme musí byť najmenej 96%.
Podstata technológie je celkom jednoduchá: je potrebné pridať metanol a aktivátor chemických procesov (akékoľvek zásady). Zdrojom metanolu sú zvyčajne piliny. Úlohu však môžete zjednodušiť. Namiesto oddelenia metanolu môžete olej zriediť požadovaným množstvom izopropylalkoholu alebo etanolu.
Aby mohli prebiehať procesy esterifikácie, je potrebné olej zahriať na vysoké teploty. Spravidla to trvá až dve hodiny. V takom prípade je potrebné neustále monitorovať proces a nenechať sa rozptýliť: dokonca aj mierne zvýšenie teploty môže viesť k vznieteniu oleja.
Ukončenie chemickej reakcie sa dokazuje prijatím sedimentu glycerolu na dne a vytvorením dvoch vrstiev v nádobe. Preto je žiaduce, aby sa pre tieto procesy použil priehľadný kontajner: v takom prípade je možné vizuálne presne určiť, kedy je proces dokončený, čo eliminuje potrebu následných úprav a zabráni prijímaniu vyradení.
Kvapalné biopalivá
Kvapalné biopalivá sú čoraz viac populárne vďaka svojej ekologickej nezávadnosti a bezpečnosti. Používa sa hlavne v spaľovacích motoroch. Tento druh paliva sa získava spracovaním rôznych rastlinných materiálov.
Existujú hlavné typy kvapalných biopalív:
- Bioetanol
- Biobutanol
- Biometanol
- Bionafta
Bioetanol
Zaujíma popredné miesto v zozname kvapalných biopalív. Jeho rozsah je v bežných automobiloch a v posledných rokoch sa používa aj ako biopalivo pre domáce krby. Bioetanol zmiešaný s benzínom ako palivom má oproti bežnému benzínu množstvo výhod: zlepšuje výkon motora automobilu, zvyšuje jeho výkon, neprehrieva motor, netvorí sadze, usadeniny uhlíka a dym.
Bioetanol je skvelou alternatívou pre milovníkov krbu. Pretože netvorí dym, sadze a počas spaľovania emituje malé množstvo oxidu uhličitého. Môže byť použitý na vykurovanie krbov aj v bytových domoch. Zároveň nedochádza vôbec k žiadnym tepelným stratám, ako to býva pri prevádzke klasických krbov s komínom.
Vyrába sa technológiou alkoholového kvasenia zo surovín obsahujúcich škrob alebo cukor: kukurica, obilniny, cukrová trstina, cukrová repa. Ekonomicky je opodstatnené získavať etanol zo surovín obsahujúcich celulózu.
Biobutanol
Ako palivo pre motory je výhodnejšie ako bioetanol: lepšie sa mieša s benzínom a možno ho použiť aj ako samostatné palivo. Na jeho získanie sa používajú tradičné plodiny: cukrová trstina, kukurica, pšenica, cukrová repa. Aj keď menej populárny ako bioetanol.
Biometanol
Jeho výrobná technológia je stále nedokonalá a vyžaduje si zavedenie mnohých ďalších inovatívnych riešení. Predpokladá sa, že sa získa biochemickou transformáciou morského fytoplanktónu kultivovaného v špeciálnych nádržiach. Ale doteraz nebolo možné zaviesť výrobu v priemyselnom meradle. Aplikácie pre biometanol sú rovnaké ako pre konvenčný metanol. Jedná sa o výrobu mnohých látok (formaldehyd, metylmetakrylát, metylamíny, kyselina octová atď.), Ako rozpúšťadla a nemrznúcej zmesi.
Bionafta
Používa sa v automobilových motoroch osobitne aj v zmesi s klasickou naftou.Okrem absencie negatívneho vplyvu bionafty na životné prostredie poukázali početné štúdie na ďalšiu výhodu. Vďaka nízkemu obsahu síry sú mazacie vlastnosti bionafty lepšie, čo pomáha predĺžiť životnosť sériových motorov. Suroviny na výrobu bionafty môžu byť ako rastliny (bavlna, sója, repka olejná), tak aj mastné oleje (palmový, repkový, kokosový), riasy.
POTREBNÉ ÚPRAVY SYSTÉMOV VOZIDIEL PRE OPERÁCIU NA BIOETANOLE
Existuje tiež čisto ruský problém. Podľa dlhej tradície náš štát považuje alkohol za asociálnu látku a chráni pred ňou občanov daňami a obmedzeniami. V tejto situácii je nepravdepodobné, že by náklady na alkoholové palivo boli atraktívnejšie ako zvyčajný benzín. A bude im dovolené predávať etanol nepretržite? ..
Existujú aj globálne prekážky. Jedným z nich je nedostatok jednotných noriem a požiadaviek na biopalivá. Kde sú záruky, že napríklad viacpalivový Opel cestujúci po Nemecku bude mať v susednom Francúzsku rád bio-benzín vyrobený z iných surovín? Preto moderné modely využívajúce biopalivá zvyčajne nepohrdnú ani benzínom, ani naftou.
Plynné biopalivá
Existujú dva hlavné typy plynných palív:
- Bioplyn
- Biovodík
Bioplyn
Fermentačný produkt organického odpadu, ktorý je možné použiť ako fekálne zvyšky, splašky, domáci odpad, odpad z bitúnkov, hnoj, hnoj, ako aj siláž a riasy. Je to zmes metánu a oxidu uhličitého. Organické hnojivá sú ďalším produktom spracovania domového odpadu pri výrobe bioplynu. Technológia výroby je spojená s transformáciou komplexných organických látok pod vplyvom baktérií vykonávajúcich metánovú fermentáciu.
Na začiatku technologického procesu sa odpadová hmota homogenizuje, potom sa pripravená surovina privádza pomocou nakladača do vyhrievaného a izolovaného reaktora, kde proces fermentácie metánu prebieha priamo pri teplote asi 35 - 38 ° C. Hmota odpadu sa neustále mieša. Výsledný bioplyn vstupuje do plynovej nádrže (používanej na skladovanie plynu) a potom sa dodáva do elektrického generátora. Výsledný bioplyn nahrádza konvenčný zemný plyn. Môže byť použitý ako biopalivo alebo na výrobu elektriny z neho.
Biovodík
Môže sa získať z biomasy termochemickými, biochemickými alebo biotechnologickými metódami. Prvý spôsob získavania je spojený so zahrievaním drevného odpadu na teplotu 500 - 800 ° C, čo má za následok uvoľnenie zmesi plynov - vodíka, oxidu uhoľnatého a metánu. V biochemickej metóde sa používajú enzýmy baktérií Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae, ktoré spôsobujú tvorbu vodíka pri štiepení rastlinných zvyškov obsahujúcich celulózu a škrob. Proces prebieha pri normálnom tlaku a nízkej teplote. Biovodík sa používa na výrobu vodíkových palivových článkov v doprave a energii. Zatiaľ sa veľmi nepoužíva.
Výhody energie
Biologický a vedecký záujem o prírodné zdroje energie vzniká v dôsledku nasledujúcich pozitívnych vlastností produktu:
- Ekonomická dostupnosť materiálu... Mnoho krajín míňa veľa peňazí na nákup ropy alebo zemného plynu. Ekonomika štátu trpí stratami. Biopalivo je možné zohnať takmer v každej krajine. Miestna výroba paliva zníži náklady na dovoz zahraničných zdrojov energie.
- Mobilita... Veterné alebo solárne zariadenia sú určené výhradne na stacionárne použitie. Nedá sa prepraviť. Biologické materiály je možné v prípade potreby prepravovať z jedného regiónu do druhého.
- Biopalivo je obnoviteľný zdroj... Rastlinný a živočíšny odpad nikdy nezmizne.
- Prírodný zdroj znižuje emisie skleníkových plynov v atmosfére. Zabraňuje pravdepodobnosti globálneho otepľovania.
- Používanie biopalív pre motory automobilov znižuje náklady na údržbu.
V nie príliš vzdialenej budúcnosti bude prevádzka horľavého paliva lacnejšia ako použitie benzínu.
Emisie škodlivých látok do ovzdušia
Znížené množstvo emisií oxidu uhličitého počas spaľovania je veľkým plusom pre bionaftu. Podľa ubezpečení vedcov, ktorí sa zaoberajú týmito problémami, objem emisií CO2 zo spaľovania bionafty nepresahuje objem spracovania oxidu uhličitého v tých zariadeniach, ktoré slúžili ako zdroj surovín na výrobu paliva po celú dobu životný cyklus.
Emisie zo spaľovania paliva sa však vyskytujú. Preto nie je úplne správne nazývať bionaftu ekologickým palivom. Niektorí sa však domnievajú, že množstvo produkovaného oxidu uhličitého je také malé, že je možné ich zanedbávať. Toto vyhlásenie je veľmi kontroverzné.
