У зв'язку з кліматичними зрушеннями, які відбуваються на планеті, багато країн починають замислюватися про екологію. В першу чергу для поліпшення екології на планеті багато країн роблять біопаливо, яке зможе замінити традиційне.
0.1. Екологічно чисте біопаливо
Ще одна причина виробництва біопалива полягає в тому, що запаси нафти і вугілля не нескінченні. Рано чи пізно вони вичерпаються, і коли це станеться, людям буде життєво необхідні альтернативні види палива, на яких зможуть їздити автомобілі, працювати котли, турбіни і так далі.
1. Що таке біопаливо
Багато хто чув про біопаливо, проте мало хто насправді знає, що це таке і як його виробляють. Отже, біопаливо - це альтернативний вид палива, який виходить в результаті переробки біологічних відходів або біологічної сировини. Варто відзначити, що існує три види біопалива:
Крім цього таке паливо може виготовлятися з різного біологічного сировини, наприклад, з гною, соломи, кукурудзи і так далі.
1.1. тверде біопаливо
Твердий тип біопалива є найбільш часто вживаним в житті людини. Найяскравіший і всім відомий приклад твердого біопалива - це, звичайно ж, дрова, які використовуються з незапам'ятних часів для обігріву приміщень і приготування їжі.
Однак на сьогоднішній день існують і інші види твердого біологічного палива. Наприклад, деревні гранули та піллети. Вони виготовлені з пресованої тирси, трісок, кори дерев, соломи та інших відходів аграрного господарства, таких як:
- Лушпиння соняшнику;
- Шкаралупа горіхів;
- Гній і так далі.
Такі відходи пресуються і приймають вид гранул циліндричної форми, які мають довжину в 10-30 мм, і діаметр 6-10 мм. Біопаливо з тирси та інших аграрних відходів найчастіше використовуються для опалення житлових будинків. При цьому переробка відходів дозволяє зберігати ліси, а на відміну від вугілля, при спалюванні біопалива не виділяються шкідливі речовини, що забруднюють навколишнє середовище.
1.1.1. Піллети, тверде біопаливо
У Росії піллети вже кілька років є гідною альтернативою звичайним типам палива. Вони успішно замінюють солярку, вугілля і дрова, при цьому на відміну від солярки і вугілля, піллети при згорянні не виділяють шкідливих речовин і практично не димлять. Крім цього такий вид палива виділяє більше тепла, ніж звичайні дрова, завдяки чому піллети використовуються не тільки для обігріву приватних будинків, але і в промисловості.
Єдиним конкурентом піллет є газ, який подається через трубопровід. Скінчено, якщо враховувати тільки вартість сировини, то опалення на газу коштує в 3-4 рази дешевше. Однак якщо взяти до уваги вартість нового підключення газового обладнання (узгодження проекту, дозвіл газової служби і так далі), то пелети виграють і тут.
Що таке пелети? Це твердий тип біопалива, який представляє собою невеликі гранули циліндричної форми. Вони, як і будь-яке інше тверде біопаливо, виготовляються з відходів сільського виробництва (солома, тирса, кора, шкаралупа горіхів і так далі). Варто відзначити, що за кордоном таке паливо широко застосовується в автоматизованих котелень, як побутового, так і промислового призначення. Багато в чому таку популярність пелети отримали завдяки низькій вартості. При цьому по виділенню тепла вони не поступаються вугіллю і іншим видам палива.
Розмір однієї гранули пелет становить 6-8 мм в діаметрі і 5-70 мм в довжину. Однак існують пелети, мають розміри, що перевищують зазначені вище. Наприклад, в Новосибірську випускаються пелети, мають діаметр 10 мм.
У Росії в якості сировини для виробництва даного типу біопалива використовуються хвойні породи (залишки від переробки хвойного дерева). Але при цьому варто відзначити, що найвищу якість мають пелети, які зроблені з відходів переробки листяних порід дерев. Звичайно, для виробництва такого палива потрібне сучасне обладнання більш високого рівня.
1.2. рідке біопаливо
Рідкий вид біопалива, як правило, використовується в автомобілях. До нього можна віднести:
- Біоетанол (прекрасна альтернатива бензину, хоча і поступається останньому по енергощільність);
- біометанол;
- Біобутанол - має вигляд безбарвної рідини;
- Диметиловий ефір - виготовляється з вугілля, природного газу або біомаси;
- Дизельне біопаливо (біодизель);
- Біопаливо другого покоління - виготовляється шляхом піролізу біомаси.
1.2.1. дизельне біопаливо
Біодизель виробляється з різних видів рослинних олій. Для отримання такого палива з рослинної олії в першу чергу потрібно зменшити в'язкість останнього. Робиться це за допомогою спирту. Відомо, що будь-яке масло складається з тригліцеридів, що означає, що в складі масла є гліцерин. Саме гліцерин і робить масло в'язким.
Щоб вивести (нейтралізувати) гліцерин масло піддається процесу трансетеріфікаціі - усунення гліцерину за допомогою спирту. В результаті такого процесу виходить чисте біологічне дизельне паливо. Отримана рідина має колір меду і не повинна містити домішок. Якщо рідина, навіть трохи каламутна, це говорить про те, що в ній присутня вода. Видалити її можна в процесі нагрівання.
Варто відзначити, що дизельне біопаливо вкрай не рекомендується зберігати більше трьох місяців, так як воно починає розкладатися і втрачати свої властивості.
1.2.2. Біопаливо з соломи
Відносно недавно вчені з Нідерландів розробили ще один вид рідкого біологічного палива, яке може використовуватися в автомобілях. Проводиться воно з соломи.
Відповідно до технології виробництва такого палива солома нагрівається до певної температури, після чого до неї додаються спеціальні ферменти. Це дозволяє утворити цукру. Наступний етап полягає в тому, що за допомогою бактерій утворені цукру переробляються в етанол, який згодом можна використовуватися як паливо для автомобіля.
Виробництво біопалива з соломи відрізняється економічністю. Близько третини переробляється соломи відправляється у відходи, які спалюються. При горінні вони виділяють достатню кількість енергії (температури), щоб отримати цукру з решти двох третин соломи. Більш того, при спалюванні соломи утворюється більше енергії, ніж потрібно для утворення цукрів. Цю енергію цілком можливо використовувати в інших цілях.
Вчені стверджують, що після переробки 5 т соломи за представленою технології виходить біопаливо для автомобілів, якого вистачить на цілий рік їзди.
1.2.3. Біопаливо з ріпаку
Ріпак є найперспективнішим сировиною, яке використовується для виробництва біопалива. Варто зазначити, що вже сьогодні 80% біодизеля виготовляють саме з ріпаку.
Технологія виготовлення біологічного дизельного палива з рапсу полягає в тому в тому, що вихідна сировина (тобто насіння ріпаку) потрапляє в спеціальний пристрій (олійницю). Тут масло відділяється від рапсового шроту, який в подальшому використовується в комбікормової промисловості. Отримане масло надходить для подальшої обробки в етеріфікаціонную установку. В процесі етерифікації з ріпакової олії видаляється гліцерин. Для цього в масло додається метанол і небагато лужного каталізатора.
Весь процес етерифікації здійснюється в спеціальних колонах. В результаті хімічних реакцій виходить метиловий ефір, який відрізняється гарною воспламеняемостью. Варто зазначити, що такий біодизель має більш високу цетанове число, ніж звичайне дизельне паливо, отримане з нафти (відповідно 56-58 проти 50-52).
1.3. газоподібне біопаливо
До такого типу палива відносяться:
Такі види біопалива виходять в результаті бродіння біомаси. Процес видобутку біогазу полягає в тому, що біомаси містять суміш метану і вуглекислого газу. Таким чином, якщо піддати біомасу впливу спеціальних бактерій (метаногенів) відбудеться розкладання.
2.1.1. Біопаливо з гною
Довгий час відходи сільськогосподарської і харчової промисловості використовувалися виключно для виробництва добрив, однак сьогодні ці ж відходи дозволяють виробляти біологічне паливо. В якості сировини для виробництва палива можна використовувати гній худоби та птахів, а також пивна дробина, відходи боєнь, послеспиртовая барда, каналізаційні стоки, буряковий жмих і так далі.
В результаті переробки таких відходів виходить газоподібне біопаливо, яке виходить в результаті бродіння. Отриманий в результаті біогаз може бути використаний для виробництва електроенергії або в котельнях, для опалення житлових будинків. Крім цього таке паливо використовується в автомобілях.
Однак варто зазначити, що для отримання газоподібного біопалива для автомобілів біогаз, отриманий в результаті бродіння необхідно відчистити від СО2, після чого він перетворюється в метан.
2.2. Біопаливо другого покоління
Біопаливо другого покоління - це такий вид палива, який проводиться з нехарчової відновлюваної сировини, на відміну від етанолу, метанолу, біодизеля і так далі. В якості сировини для виробництва біопалива другого покоління може використовуватися солома, водорості, тирса і будь-яка інша біомаса.
Величезний плюс даного типу палива полягає в тому, що воно виготовляється з продуктів, які завжди доступні, і які постійно поновлюються. На думку багатьох вчених саме біопаливо другого покоління зможе вирішити енергетичну кризу.
2.2.1. Біопаливо з водоростей
На сьогоднішній день вчені розробили спеціальну технологію отримання біопалива другого покоління з водоростей. Розвиток цієї технології в подальшому зробити справжню революцію в світі біопалива, так як головне сировину (водорості) не вимагають особливого догляду і не потребують добривах (для росту потрібна вода і сонячне світло). Більш того, вони ростуть в будь-якій воді (брудної, чистою, солоної і прісної). Також водорості здатні допомогти в чищенні каналізаційних магістралей.
Ще один позитивний момент виробництва біопалива з водоростей полягає в тому, що останні складаються з простих хімічних елементів, які легко піддаються переробці і розщепленню. Таким чином, завдяки всіх переваг технологія виробництва біопалива з водоростей має найбільший потенціал.