Биотопливо — это топливо, получаемое из биомассы. Он приводится в действие двигателями внутреннего сгорания мобильных и стационарных устройств. Биотопливо заменяет обычное топливо (дизельное топливо, бензин, природный газ) и используется в чистом виде или в качестве добавки.

Сырье

Приставка «био» указывает на растительное (органическое) происхождение, отсутствие негативного воздействия на климат и экологические преимущества. Сырьем для производства биотоплива являются:

  • отходы животноводства,
  • масличные растения,
  • хлопья,
  • сахарная свекла или тростник,
  • древесина и ее отходы,
  • энергетические системы.

Существует 3 поколения наиболее экологически чистого топлива, хотя четкой границы между ними нет. Для производства энергоносителей первого поколения берут растения с повышенным содержанием жиров, сахаров и крахмала. Топливо второго поколения получают при переработке древесины, травы, непригодной для употребления в пищу, из пожнивных остатков. Энергоносители водорослей относятся к третьему поколению. Биологическая продуктивность водных организмов значительно выше, чем у наземных растений.

Урожайность и цена являются важными критериями для оценки потенциала и экологической совместимости биотоплива. [/ block]

Виды топлива по физическому состоянию

По агрегатному состоянию энергоносители бывают твердые, жидкие, газообразные. Основными видами сырья для производства твердого биотоплива являются дрова, опилки, щепа и навоз. Реже перерабатываются скорлупа грецких орехов, косточки оливок, скорлупа подсолнечника и кукурузная мякоть. Перед использованием в печах и котлах сырье сушат, измельчают, просеивают, прессуют в гранулы (пеллеты) или брикеты и гомогенизируют. Конечные потребители продукции — тепловые электростанции и частные дома.

Жидкость

Среди перспективных видов жидкого биотоплива — растительные масла, биодизель, биоэтанол, биобутанол и биометанол. В будущем они могли полностью заменить дизель и бензин.

Топливное масло растительное

он состоит из необработанного или рафинированного растительного масла (чаще всего рапсового) в чистом виде. Используется вместо дизельного топлива, но отличается от него по химическим характеристикам, поэтому требует доработки двигателей. Производится на крупных заводах (экстракция) и мелких маслоэкстракционных заводах (холодное отжимание). Главный недостаток биотоплива из рапса — окисление кислородом и потеря текучести зимой.

Биобутанол

Также известен как бутиловый спирт, полученный из биомассы:

  • сахара,
  • крахмал
  • соломка для питья,
  • деревянный.

Если используются материалы с высоким содержанием целлюлозы (солома, дерево), полученный продукт также называют целлюлозным бутанолом. В качестве источников энергии особенно важны н-бутанол и изобутанол (изобутанол). Их добавляют в топливо для карбюраторных двигателей, а н-бутанол даже смешивают с дизельным топливом или используют в чистом виде.

Биодизель

это метиловый эфир жирных кислот (FAME), полученный из растительных масел. Он служит экологически чистой альтернативой дизельному топливу и имеет аналогичные физические и химические характеристики.

[зеленый] Биодизель в основном производится из семян рапса на крупных заводах. [/ green] Мощность современного оборудования составляет около 200 000 тонн в год.Биотопливо: виды, преимущества и недостатки

Биоэтанол

Он заменяет бензин, его получают путем ферментации биогенного сырья с последующей перегонкой. Сырьем для производства биоэтанола в основном является:

  • зерновые культуры (пшеница, рожь);
  • свекла;
  • кукуруза.

Поскольку химические свойства продукта отличаются от свойств бензина, требуется модификация двигателей транспортных средств.

Биометанол

Его используют вместо обычного метилового спирта, одного из основных сырьевых материалов в химической промышленности. В состав топлива входит бесцветная легковоспламеняющаяся жидкость со спиртовым запахом. Мировой спрос на метанол в 2015 году составил около 65 миллионов тонн. Для получения этого вещества, состоящего из окиси углерода, воды и кислорода, используются невозобновляемые ресурсы: природный газ и уголь.

Поэтому ученые пытаются найти эффективные методы производства биоэтанола из микроскопических водорослей — фитопланктона. [/ блокировать]

Газообразный

Биогазовое топливо включает биогаз, биометан и биоводород. Это будущая альтернатива природному газу, бензину и керосину.

Биогаз и биометан

Биогаз — это газ, который получают из энергетических установок, птичьего помета, сточных вод, сточных вод и / или органических побочных продуктов. При последующем превращении в биометан из него удаляются диоксид углерода и сероводород, а оставшийся продукт сжимается (уплотняется). Подходит для автомобилей, переоборудованных для работы на природном газе. Биометан также используется как заменитель бензина.Биотопливо: виды, преимущества и недостатки

Биоводород

Производство биоводорода основано на биологических или химических процессах. В лабораторных масштабах его получают путем анаэробного переваривания. Помимо CO2, бактерии синтезируют H2 из богатых энергией органических соединений (белков, углеводов, жиров.

В промышленных масштабах биоводород получают путем термохимической обработки (газификации или пиролиза) и парового риформинга из:

  • биомасса (древесина, солома, сено и т д),
  • другие носители биоэнергетики (биогаз, биоэтанол и др.)

Второй способ производства биотоплива — использование живой биомассы (например, цианобактерий, водорослей). Во время некоторых метаболических процессов (фотосинтез, азотфиксация) водород вырабатывается некоторыми ферментами, такими как нитрогеназа или гидрогеназа.

Производство экологического топлива в России

В Российской Федерации новая отрасль развивается медленно. В основном налажено производство дров, пеллет и кольев. Большая часть окатышей (80%) идет на экспорт. Разрабатываются региональные программы по интенсификации использования биодизеля.

[зеленый] Потенциал развития производства биогаза высок, особенно в южных, волжских и центральных регионах страны. [/ green]

Твердое биотопливо используется в России давно. Некоторые из его видов россияне умеют делать самостоятельно. Например, навоз (сушеный навоз) в больших количествах собирают жители Западной Сибири.

Недостатки биотоплива

1. Многие методы производства биотоплива все еще находятся в стадии разработки или прототипа. Практического опыта масштабного применения пока нет.

2. Высокие производственные затраты. По данным Немецкого института. Роберт Кох, биоводород стоит в 4-5,5 раз дороже бензина.

3. Выращивание энергетических культур может конкурировать с выращиванием продуктов питания. Увеличение спроса на альтернативные источники энергии считается одним из факторов, спровоцировавших начало кризиса цен на продукты питания в 2007-2008 годах.

4. По физическим и химическим свойствам биотопливо часто отличается от обычного, поэтому двигатели необходимо адаптировать.

5. Поскольку производители склонны использовать больше пестицидов и удобрений при выращивании энергетических культур, страдают окружающая среда и сельские жители, расположенные рядом с полями.

Преимущества биотоплива

1. С массовым внедрением регенеративных видов топлива ожидается значительное сокращение выбросов углекислого газа (на 50-70%) автотранспортными средствами. При сжигании биотоплива, в отличие от обычного топлива, выделяется такое же количество CO2, которое растения поглощают из воздуха в течение вегетационного периода.

2. Целевое использование отечественного биотоплива в промышленности, сельском хозяйстве, коммунальном хозяйстве, транспорте и лесном хозяйстве приводит к снижению потребления сырой нефти. Это позволит на длительный срок обеспечить предприятия сырьем в тех отраслях, где пока нет альтернативы минеральному сырью. Среди них пластмассовые фабрики и фармацевтические фабрики.

3. Подготовка, транспортировка, хранение и использование биотоплива не связаны с риском экологической катастрофы, поскольку они легко разлагаются и не повреждают воду и почву. Предположение о том, что выращивание энергетических растений приведет к распространению монокультур, считается необоснованным. Например, изнасилование растет на участке не более 4 лет подряд. Укоренившись глубоко, он и другие масличные семена разрыхляют почву, делая ее пригодной для растений с неглубокой корневой системой (злаки, кукуруза).

4. Производство биотоплива помогает избавляться от сельскохозяйственных и промышленных отходов.

5. Биотопливо имеет низкий потенциал риска для человека и окружающей среды.

Перспективы внедрения

Вместе с ЕС, США, Бразилия, Китай, Канада, Аргентина все активнее поддерживают производство безопасного и экологически чистого топлива.

[зеленый] Согласно прогнозам, мировой спрос на альтернативные источники энергии с 2010 по 2050 год вырастет в 10 раз. [/ green] Их важность в будущем зависит в основном от таких факторов, как:

  • Цены на обычное топливо, рост которых повышает конкурентоспособность экологического топлива.
  • Цены на сырье. Иногда они сильно колеблются. Сельскохозяйственная продукция значительно дорожает, например, в неурожайные годы.
  • Себестоимость продукции. Использование новых и улучшенных технологий поможет снизить затраты.
  • Природно-ресурсный потенциал региональной и мировой экономики.
  • Совершенствование правовой базы.
  • Сумма налогов.

Некоторые виды экологического топлива (растительное масло, биоэтанол) могут производиться не только крупными, но и малыми предприятиями, в том числе фермерскими. Установка сложного оборудования для производства биодизеля возможна только на крупных заводах.