Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Alternativa tradicionalnim izvorima energije su različite vrste biogoriva, za proizvodnju kojih se koriste biljne ili životinjske sirovine, industrijski otpad i rezultati vitalne aktivnosti organizama.

Predlažemo da se razumiju prednosti i nedostaci korištenja takvog goriva, da se nauče značajke proizvodnje, funkcionalne karakteristike, kao i da se ocijeni učinkovitost korištenja različitih vrsta biogoriva. Ove informacije pomoći će vam u odabiru alternativnih izvora energije.

Što je biogorivo

Područja koja najviše obećavaju u energetskom sektoru su tehnologije koje koriste obnovljive izvore, uključujući i biogoriva.

Najčešća vrsta biogoriva su konvencionalna ogrjevna drva. 38% svjetske populacije ih koristi za grijanje i kuhanje

Kao sirovina za njegovu proizvodnju, možete uzeti biomasu biljnog / životinjskog podrijetla, uključujući industrijski otpad ili ostatke životinja.

Obrada takvih tvari je termokemijska ili biološka metoda, u drugom slučaju gorivo se dobiva korištenjem različitih vrsta mikroorganizama.

Udio biogoriva u stalnom je porastu, što pridonosi očuvanju fosilnih ugljikovodičnih resursa (+)

U mnogim zemljama postoje posebni programi za povećanje udjela biogoriva u nacionalnoj i regionalnoj potrošnji energije. U brojnim državama postoje i obvezne norme za korištenje ovog izvora energije.

Prednosti i nedostaci biogoriva

Biološke vrste goriva imaju svoje pozitivne i negativne strane. Interes za korištenje ove vrste sirovina zbog nesumnjivih prednosti.

To uključuje:

  • Cijena proračuna . Iako se u ovom trenutku cijena biogoriva praktički podudara s cijenom benzina, biološke tvari smatraju se profitabilnijom vrstom goriva, jer proizvode manje štetnih emisija. Biogoriva su pogodna za uporabu u različitim uvjetima, a mogu se prilagoditi motorima različitih izvedbi. Još jedna prednost je optimizacija motora, koja ostaje čišća zbog male količine čađe i ispušnih plinova.
  • Mobilnost . Biogorivo se razlikuje od ostalih alternativnih izvora energije pokretljivošću. Dizajn solarnih i vjetroelektrana obično uključuje teške baterije, tako da se najčešće koriste stacionarno, dok se biogorivo može transportirati iz jedne regije u drugu bez mnogo muke.
  • Obnovljivi izvor energije . Iako, prema istraživačima, postojeći nalazi sirove nafte će trajati najmanje nekoliko stotina godina, mineralne zalihe su još uvijek konačne. Biogoriva proizvedena od biljaka i životinjskog otpada nalaze se među obnovljivim izvorima koji nisu ugroženi izumiranjem u doglednoj budućnosti.
  • Zaštita atmosfere Zemlje . Glavni nedostatak tradicionalnih ugljikovodika je veliki postotak CO 2 koji se oslobađa tijekom izgaranja. Ovaj plin stvara efekt staklenika u atmosferi našeg planeta, stvarajući uvjete za globalno zagrijavanje. Tijekom izgaranja bioloških tvari količina ugljičnog dioksida je smanjena na 65%. Osim toga, usjevi koji se koriste u proizvodnji biogoriva konzumiraju ugljični monoksid, smanjujući njegov udio u zraku.
  • Ekonomska sigurnost . Rezerve ugljikovodika neravnomjerno su raspoređene, stoga su neke države prisiljene kupovati naftu ili prirodni plin, trošeći velike količine novca na kupnju, prijevoz i skladištenje. Različite vrste biološkog goriva mogu se dobiti u gotovo svakoj zemlji. Budući da će za njezinu proizvodnju i preradu biti potrebno stvoriti nova poduzeća, a time i radna mjesta, to će biti od koristi nacionalnom gospodarstvu i pozitivno će utjecati na dobrobit ljudi.

Poboljšanje tehnologije i razvoj novih metoda povećat će pozitivne učinke biogoriva. Tako će razvoj tehnologija koje koriste plankton i alge značajno smanjiti cijenu.

U isto vrijeme, u sadašnjoj fazi razvoja znanosti i tehnologije, proizvodnja biogoriva povezana je s nizom poteškoća i nepogodnosti. Prije svega, to su prirodna ograničenja u uzgoju biljaka.

Za rast usjeva koji se koriste za proizvodnju biomase, potrebno je razmotriti niz čimbenika:

  • Korištenje vode . Poljoprivredna postrojenja troše mnogo vode, što je ograničen resurs, osobito na suhim mjestima.
  • Invazivnosti. Kulture uzgojene za gorivo često su agresivne. Utapaju autentičnu floru koja može utjecati na biološku raznolikost i ekosustav regije.
  • Gnojiva . Rast mnogih biljaka zahtijeva dodavanje hranjivih tvari koje mogu štetiti drugim usjevima ili općem ekosustavu.
  • Klima. Odvojene klimatske zone (npr. Pustinja ili tundra) nisu pogodne za uzgoj usjeva biogoriva.

Aktivno uzgoj poljoprivrednih biljaka također je povezano s iscrpljivanjem poljoprivrednih resursa, a nepoštivanje pravila poljoprivrednog inženjerstva može dovesti do smanjenja sadržaja korisnih sastojaka tla, a time i do njihovog smanjenja, što će uzrokovati pogoršanje problema s hranom.

Dolazi do poremećaja ekosustava. Za proizvodnju biomase obično je potrebno širenje područja uključenih u poljoprivredu.

Često se u tu svrhu provodi čišćenje teritorija, što dovodi do uništenja mikroekosistema (npr. Šume), smrti biljaka i životinja.

Za proizvodnju biogoriva već se povećava količina poljoprivrednih kultura. Više od 50% proizvedene uljane repice u Europi, više od trećine američkog zrna i gotovo polovica šećerne trske uzgojene u Brazilu koristi se za proizvodnju biomase.

Postoje problemi s rastom monokultura. Kako bi dobili veći prinos biomase, proizvođači često sijedu zemlju s određenim postrojenjem. Ova praksa se ne odražava dobro na stanje poljoprivrednog zemljišta, jer monokultura dovodi do promjene u okolišu.

Na poljima koje zauzimaju jedna vrsta biljaka, posebne vrste štetnika obično parazitiraju. Pokušaj kontrole s insekticidima i pesticidima samo dovodi do razvoja otpornosti na te agense.

Kako bi se izbjegli gore opisani problemi, znanstvenici savjetuju da se ne zanemari biološka raznolikost usjeva, kombinirajući nekoliko biljaka u polju, kao i da koristimo lokalne vrste flore.

Generacije alternativnog goriva

Širok raspon biljnih sirovina za biomasu može se podijeliti na nekoliko generacija.

Prva generacija . Ova kategorija uključuje usjeve koji sadrže visok postotak škroba, šećera, masti. To su popularne biljke poput kukuruza, šećerne repe, uljane repice, soje.

Budući da je uzgoj tih kultura štetan za klimu, a njihovo uklanjanje s tržišta utječe na cijene proizvoda, znanstvenici ih pokušavaju zamijeniti drugim vrstama biomase.

Od poljoprivrednih biljaka prve generacije sirovina trenutno se proizvode gotovo sve vrste suvremenih tekućih goriva (biodizel, etanol).

Druga generacija Skupina biomase uključuje drvo, travu, poljoprivredni otpad (ljuska, ljuska). Dobivanje biogoriva iz takvih sirovina je skupo, no rješava problem recikliranja neprehrambenih ostataka uz istovremenu proizvodnju zapaljivih materijala.

Značajka kultura uključenih u ovu sortu je prisutnost lignina i celuloze u njima. Zahvaljujući njima, biomasa se može spaliti i gasificirati, a također podvrgnuti pirolizi, čime se dobiva tekuće gorivo.

Glavni nedostatak biomase druge generacije je nedostatak povrata po jedinici površine, zbog čega se za takve usjeve moraju alocirati značajni zemljišni resursi.

Treća generacija Sirovina za proizvodnju biogoriva su alge koje se uzgajaju u industrijskim razmjerima, primjerice u otvorenim vodama.

Najviše obećavajuća opcija su biogoriva dobivena iz jednostaničnih algi. Ove biljke brzo dobivaju na masi, dok za njihovo uzgoj ne zahtijeva plodno zemljište

Ova praksa ima velike izglede, ali se trenutno takve tehnologije tek razvijaju. Znanstvenici također provode istraživanja o stvaranju tehnika koje omogućuju dobivanje biogoriva četvrte, pa čak i pete generacije.

Tri vrste biogoriva

Ovisno o agregiranosti tvari, postoje tri glavne vrste biogoriva:

  1. Čvrsta : drva za ogrijev, treset, životinjski otpad i poljoprivredna proizvodnja.
  2. Tekućina : biodizel, dimetil eter, bioetanol, biobutanol.
  3. Plin : bioplin, metan, biohidrogen.

Svaka vrsta tvari ima svoje specifičnosti, o čemu će biti riječi u nastavku.

Tip # 1: Čvrsto

Najpopularnije sorte biogoriva su drvo, treset, životinjski otpad.

Drvo (ogrevno drvo, piljevina, piljevina)

Drevni oblik biogoriva su dobro poznata drva za ogrijev, koja se odavno koristi za zagrijavanje domova i kuhanje. Do sada su se u različitim zemljama aktivno koristili za proizvodnju topline / električne energije, a posebice, velika austrijska termoelektrana s kapacitetom od 66 megavata djeluje na ogrjevno drvo.

U isto vrijeme, takve sirovine imaju nedostatke. Energetska vrijednost drva za ogrjev je relativno mala: kada se gori dio tvari nakuplja u obliku čađe, zbog čega se peći i peći moraju redovito čistiti. Osim toga, potrebno je vrijeme za obnavljanje zaliha drva - nova stabla će rasti samo u 15-20 godina.

Izvrsna alternativa za konvencionalna ogrjevna drva su peleti (granule), za proizvodnju kojih se koristi podstandardno drvo: kora, čips, prešana piljevina, granje.

Pelete dobivene iz drva, treseta i raznih vrsta otpada imaju različitu boju. Svijetle boje koriste se za zagrijavanje kamina i peći, dok su tamne, s visokim sadržajem kore, namijenjene kotlovima na kruta goriva.

Za proizvodnju gorivnih peleta, sirovine se usitnjavaju u prah, koji se zatim suši i preša na visokoj temperaturi. Zbog lignina koji se nalazi u drvu, formira se ljepljiva masa iz koje se formiraju mali cilindri duljine 5-70 mm i promjera 6-10 mm.

Moderna alternativa tradicionalnom drvu za ogrjev je briketa za gorivo od četiri, šest ili oktaedarskih oblika. Ovaj ekološki prihvatljiv materijal ima visok prijenos topline.

Samu proizvodnju peleta možete postaviti izradom preše za brikete za gorivo.

Među popularnim vrstama biogoriva su i drvna sječka, koja često služi kao izvor energije za europske termoelektrane. Proizvodnja ove sirovine vrši se na sjecištima ili na posebnim proizvodnim linijama opremljenim strojevima za sjeckanje.

Treset od močvarnog i šumskog goriva

To je uobičajeni oblik biogoriva, koji se stoljećima koristi u kućanstvu i industriji. Treset je sloj mahovine koji se nije potpuno razgradio u močvarnim uvjetima, a ubire se u mnogim zemljama svijeta: Rusiji, Bjelorusiji, Kanadi, Švedskoj, Indoneziji i drugima.

Treset koji sadrži 50-60% ugljika smatra se popularnim plinom. Ova vrijedna sirovina može se koristiti ne samo kao gorivo, već i kao gnojivo ili toplinski izolator.

Za praktičnost proizvodnog procesa, biomasa se obično prerađuje na mjestu ekstrakcije. Postupak se sastoji u čišćenju (probiru) sirovina od stranih zastoja, nakon čega slijedi sušenje i oblikovanje u obliku briketa ili granula.

Poljoprivredno otpadno gorivo

U poljoprivrednoj proizvodnji, u pravilu, nakuplja se veliki broj raznolikih biljnih otpada: vanjske ljuske biljaka, koštunice, slama.

Takve sirovine se također mogu prešati i granulirati da bi se dobile gorive pelete, čija se svojstva praktički ne razlikuju od peleta napravljenih od drvne biomase.

Biogoriva životinjskog podrijetla

Uz drva za ogrjev u davna vremena, ljudi su počeli koristiti gorivo životinjskog podrijetla, to jest gnoj - osušeni gnoj domaćih životinja. Suvremene tehnologije sušenja i prerade sličnih sirovina omogućuju dobivanje čvrstih vrsta biogoriva, potpuno bez neugodnog mirisa.

Dugo su nomadski narodi kao gorivo koristili osušeni gnoj konja, deva i goveda. Trenutno se biogorivo proizvodi iz otpada domaćih životinja u obliku briketa ili peleta.

Budući da se trenutno otpad životinjskog podrijetla akumulira u industrijskim razmjerima, proizvodnja goriva od njih istovremeno rješava problem njihove uporabe.

Tip # 2: tekućina

Varne i ekološki prihvatljive varijante tekućeg biogoriva uglavnom se koriste kao zamjena za benzin i druga slična sredstva. Najčešće opcije uključuju bioetanol, biometanol, biobutanol, biodizel, dimetil eter.

Bioetanol iz biljaka

To je uobičajeno tekuće biogorivo koje se koristi za punjenje automobila. Iako se čista supstanca ne koristi kao gorivo, njezin dodatak benzinu pomaže u poboljšanju performansi motora, povećanju snage, nadzoru grijanja motora i smanjenju emisije ispušnih plinova.

Na mnogim benzinskim postajama u Europi, Aziji i Sjevernoj i Južnoj Americi nude se ne samo tradicionalna goriva, već i razne vrste biogoriva, prvenstveno smjese koje sadrže bioetanol.

Bioetanol je također bio cijenjen od strane ljubitelja kamina. Ova tvar ima dobar prijenos topline, štoviše, kada je izgorjela, ne nastaje čađa ili dim, a količina emitiranog ugljičnog dioksida je minimizirana.

Zahvaljujući takvim značajkama, gorivo se može koristiti i za zagrijavanje ognjišta u stambenim zgradama. Pročitajte više o biogorivima za kamine u ovom članku.

Bioetanol se proizvodi od sirovina prve generacije koje sadrže škrob ili šećer. Žitarice, kukuruz, šećerna trska, repa obrađuju se tehnologijom alkoholnog vrenja.

Biobutanol za automobile s gorivom

Biobutanol je biološki proizveden analog butanola. Bezbojna tekućina, koja ima karakterističan miris, široko se koristi kao kemijska sirovina u industriji, a može se koristiti i kao transportno gorivo.

Energetski sadržaj butanola je blizu benzina, što omogućuje djelomično zamjenu potonjeg u gorivnim ćelijama. Za razliku od bioetanola, biobutanol se može koristiti samostalno, bez dodavanja tradicionalnih vrsta goriva.

Sirovine za proizvodnju ove bio-tvari su različite biljke: repa, manioka, pšenica, kukuruz.

Dimetil eter (C2H6O)

To je i ekološki prihvatljivo gorivo. Kada se spali u ispušnim plinovima nema sumpornih spojeva, a sadržaj dušičnih spojeva je 90% niži nego tijekom izgaranja benzina.

Dimetil eter se može koristiti bez posebnih filtera, ali se dizajn automobila (elektroenergetski sustav, paljenje motora) mora dramatično promijeniti.

Dimetil eter se smatra obećavajućom opcijom za automobilsko gorivo. Strojeve s motorima dizajniranim za to gorivo razvijaju velike tvrtke kao što su Volvo, SAIC Motor, KAMAZ, Nissan.

Bez ikakvih izmjena, kombinirano gorivo koje sadrži 30% dimetil etera može se koristiti u strojevima koji su opremljeni motorima na UNP.

Tekuće gorivo može se proizvesti iz različitih sirovina: prirodnog plina, ugljene prašine, biomase i, prije svega, proizvodnje celuloze i papira, koje se s blagim pritiskom pretvaraju u tekućinu.

Biometanol iz jednostaničnih algi

Ova tvar je analog konvencionalnog metanola, koji se široko koristi za proizvodnju brojnih kemijskih spojeva (octena kiselina, formaldehid), a koristi se i kao antifriz i otapalo.

Po prvi put, pitanje proizvodnje ove vrste biogoriva podignuto je 1980-ih, kada je skupina znanstvenika predložila dobivanje tekuće tvari putem biokemijske transformacije morskog fitoplanktona, koji će se uzgajati u posebnim ležištima.

Biometanol ima nekoliko potencijalnih prednosti:

  • visoka energetska učinkovitost - 14 kada se proizvodi metan, 7 kada se proizvodi metanol;
  • izvrsna produktivnost fitoplanktona - do 100 tona po hektaru godišnje;
  • nezahtjevni jednostanični organizmi za uzgoj kojima nije potrebna svježa voda, plodno tlo;
  • očuvanje poljoprivrednih resursa, budući da se fitoplankton uzgaja u ribnjacima ili morskim uvalama.

Iako još nije uspostavljena industrijska proizvodnja biometanola, trenutno se provode trajna istraživanja i razvoj tehnologija za razvoj proizvodnje ove vrste alternativnih goriva.

Biodizel kao alternativa transportu goriva

To je tekuće motorno biogorivo koje se sastoji od mješavine estera masnih kiselina. Tvar je sigurna za ljude i životinje, gotovo se potpuno razgrađuje u zemlji 28 dana, a također ima relativno visoku temperaturu paljenja (<100).

Biodizel smanjuje postotak emisija štetnih plinova, a također produžuje vijek trajanja motora, budući da sadrži komponente za podmazivanje.

Gorivo se koristi za punjenje benzinskih motora i samostalno iu kombinaciji s konvencionalnim gorivom. Treba uzeti u obzir samo kratak rok trajanja biološke tvari: nakon tri mjeseca razgradnja biološke tvari počinje s potpunim gubitkom svojstava.

Za biodizel u EU usvojen je poseban standard EN14214. U velikom broju zemalja na snazi je i standard EN590, koji dopušta dodavanje 5% biodizela drugim gorivima.

Tip # 3: Plin

Glavne vrste plinovitih biogoriva uključuju bioplin i bio-vodik.

Bioplin kao zamjena za prirodni plin

Bioplin je praktički potpuni analog prirodnog plina: sadrži 13-50% CO 2, 49-87% metana, kao i nečistoće H 2 i H 2 S. Ako je ova tvar očišćena od ugljičnog dioksida, možete dobiti biometan.

Plinoviti biogorivo proizvodi se iz biomase pomoću fermentacije vodika ili metana. Potonje uzrokuju tri vrste mikroorganizama: prvo, sirovina je izložena djelovanju hidrolizirajućih bakterija, koje se zatim zamjenjuju mikroorganizmima koji tvore kiseline i metanima.

Proizvodnja bioplina može se provesti na industrijskim i zanatskim uređajima. Najčešća metoda proizvodnje je aerobna digestija u spremnicima metana.

Kao sirovine mogu se koristiti razni materijali: silaža, gnojivo, alge, kanalizacija, otpad, fekalni ostaci, kućni otpad. Polazni materijal se dovodi u homogeno stanje, nakon čega se stavlja u reaktor uz pomoć punjača.

Održava ugodnu temperaturu od + 35-38 ° C, potrebnu za provedbu procesa fermentacije metana.

Sirovine se neprestano miješaju, a nastali plinoviti proizvod ispušta se u spremnik plina (spremište), odakle ulazi u generator.

Više informacija o dobivanju bioplina iz gnojiva i uređenju bioplinskog postrojenja napisano je u člancima:

  1. Kako napraviti biogorivo vlastitim rukama iz stajskog gnoja kod kuće
  2. Instalacija bioplina za privatnu kuću vlastitim rukama: preporuke za uređaj i primjer uređenja domaće opreme

Biološki vodik dobiven kemijskom metodom

Iz biomase se pomoću biokemijskih ili termokemijskih metoda dobiva mnoštvo plinovitog biogoriva, koje je analog običnog vodika.

U termokemijskoj metodi, pripremljena sirovina (na primjer drvni otpad) zagrijava se na temperaturu od 500-800 ° C bez pristupa kisiku, a ispuštaju se plinovi H 2, CO, CH 4 .

Obećavajuća metoda za proizvodnju bio-vodika je bioftaliza. U ovom slučaju, plin se proizvodi uz pomoć algi koje se nalaze u morskoj vodi, kanalizaciji

U biokemijskoj metodi, sirovina se održava u ugodnim uvjetima pri normalnom tlaku i temperaturi od oko 30 ° C.

Posebni mikroorganizmi Enterobacter cloacae, Rodobacter speriodes uvode se u biomasu, koja razgrađuje izvorni proizvod, oslobađajući vodik. Enzimima je dopušteno ubrzati proizvodnju pomoću polisaharida.

Zaključci i koristan video na temu

Na donjem videu možete vidjeti proces proizvodnje popularne vrste biogoriva - drvenih briketa:

Vrste biogoriva razlikuju se ne samo u agregacijskom stanju, već i po svojim karakteristikama. Pri odabiru takvog materijala potrebno je uzeti u obzir njihovu planiranu uporabu, učinkovitost, funkcionalna svojstva i troškove.

Imate li iskustva u korištenju alternativnog goriva? Ili želite postaviti pitanja o biogorivima? Molimo da date komentar na publikaciju i sudjelujte u raspravama. Blok povratnih informacija nalazi se ispod.

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Izgradnja