Биотопливо для каминов: виды, свойства, особенности, плюсы и минусы. Биодизельное топливо: свойства, плюсы и минусы Биотопливо преимущества и недостатки география

30.07.2023

Сейчас важно найти не только эффективное топливо, но и безопасное как для среды, так и для здоровья человека. Одним из таких вариантов считается биотопливо. В основном его применяют для биокаминов, создавая экологически безопасный способ обогрева.

Какие виды биотоплива используются для камина

Большие счета за отопление заставляют искать другие источники тепла. Сейчас есть несколько альтернативных вариантов обогрева. Нередко тепловая энергия производится благодаря ветру или солнцу. Но большую популярность получило биотопливо. Оно делается из разного бесценного сырья.

Нередко делают пеллеты из древесных опилок и прочих отходов древесной промышленности.

Биотопливо делается на основе биологической и термической обработки. Биологическая обработка включает работу разных бактерий. Так материалов для производства становится листья, навоз и другая органика.

Виды биотоплива:

Жидкое представлено биоэтанолом, биодизелем и биобутанолом;
Твердое используется в виде брикетов и для производства используют древесину, уголь, торф;
Газообразное – биогаз, биоводород.

Любую разновидность топлива можно сделать самостоятельно из биомассы. Но каждый вариант имеет свои особенности производства. Жидкое дизельное топливо делается из растительного масла. Такое производство требует много овощей, поэтому это не всегда выгодно. Часто продукты для изготовления обладают токсичностью, поэтому следует более осторожно выполнять работу. При самостоятельном производстве следует помнить, что чем выше температура окружающей среды, тем быстрее пройдет разложение органики.

Основные плюсы и минусы биотоплива для камина

Главное сразу определить расход топлива и эффективность его использования. Обычно камин на биоэтаноле за 30 минут горения сжигает 500 мл топлива. За час такой работы выделяется 6,58 кВт энергии.

Плюсы биотоплива:

Биологическое топливо является абсолютно чистым продуктом. Во время его горения не выделяются побочные продукты вроде копоти и сажи.
Процесс горения и его интенсивность можно контролировать.
Простота использования. Не требуются дополнительные установочные приборы.
Горелка проста в уходе, легко очищается.
Биокамин – безопасное устройство. Корпус имеет термическую изоляцию.
Биотопливо не создает проблем при траспортировке.
Камин можно легко разбирать и собирать снова.
Обеспечивается максимальная теплоотдача.
При сжигании биоэтанола воздух не пересушивается, а наоборот.
Невозможный возврат пламени.
Биотопливо обладает доступной ценой.

Эксплуатация биотоплива – довольно простой процесс. Так препарат продает в виде геля. Тогда достаточно открыть крышку, поставить емкость среди декора в камин и поджечь. Такой баночки вполне хватит на пару часов работы. Чтобы увеличить силу пламени берут сразу несколько банок.

Потушить огонь легко, достаточно просто закрутить крышку. Так пламя не получает кислород и процесс горения невозможен.

Жидкое топливо достаточно залить в специальный отсек камина и поджечь. Переборщить с количеством топлива сложно. Выпускается жидкий вариант в канистрах со шкалой измерения. Такой емкости хватит на 18-20 часов горения.

Минусы топлива заключаются в невозможности доливания жидкого материала. Потребуется потушить камин и подождать, пока он остынет. Также недостатком считаются повышенные требования к хранению. Запрещается оставлять канистры вблизи открытого огня. Разжег огня нельзя проводить с помощью дров и бумаги. Для этого используют специальные зажигалки.

Главные плюсы и минусы биокамина и его работы

Конструкция и принцип работы камина достаточно простые. Именно поэтому такие печи легко соорудить и можно придать им разную форму. Главная часть биокамина – бак для топлива. Топливо достаточно налить в специальную горелку и поджечь. Остальные части конструкции выполняют декоративную функцию.

Схема биокамина:

Желоб пламени;
Задвижка крышки;
Топливный блок.

Вокруг горелки в камине устанавливают негорючие декоративные элементы. Среди них могут быть декоративные дрова, камни, натуральный песок, уголь. Корпус биокамина делают из металла, зеркального стекла, искусственного камня. Рама делается под определенный интерьер. Размещение устройства может быть разным. Камин можно подвесить к стене или потолку, смонтировать на полу.

Биокамины имеют много плюсов, что отличает их от традиционных каминов. Преимущества таких устройств заключается в простой эксплуатации.

Качество горения и количество получаемого тепла можно регулировать. Огонь же можно быстро потушить при необходимости. Биокамин не нуждается в обустройстве дымохода, поэтому его можно установить в любом уголке дома. Также устройство можно с легкостью перемещать.

Точный состав биотоплива для каминов и его особенности

Биокамин работает только на экологически чистом биотопливе. Добывают материал перерабатывая растения с большим количеством сахара. К ним относится свекла, тростник и картофель. На выходе получается чистый этиловый спирт, но применять его в чистом виде запрещается. Именно поэтому для отопления используют биоэтанол. При этом такое топливо имеет определенные добавки в составе, которые окрашивают этанол.

Состав биотоплива:

95% биоэтанола;
Оранжевый краситель метилэтилкетанол – 1%;
4% воды;
Горький вкус топливу придает 0,01% битрекса.

Такой состав позволяет применять топливо в разных помещениях, даже при ограниченной площади. Во время работы устройства не возникает дым, поэтому такой вариант отопления считается экологически безопасным. Простой состав позволяет сделать биотопливо своими силами.

Использования биокамина: расход топлива в час

Средний показатель использования биотоплива в час составляет 0,3-0,5 л в час. При сгорании 1 л биоэтанола выделяется приблизительно 5 кВт тепла. Эффективность работы биокамина сравнивается с обогревателем на 3кВт.

Для создания приятного аромата во время сжигания биотоплива следует капнуть несколько капель пахучего ароматического масла. Красивый цвет пламени придают специальные добавки в составе.

Во время сжигания биотоплива воздух в помещении увлажняется. Это невозможно при работе типичных электрических обогревателей . Эффективность работы устройства составляет 95%. При этом не нужно использовать много топлива для обогрева.

Использование биотоплива для камина (видео)

Биотопливо представлено тремя разновидностями: жидким, твердым и газообразным. Чаще всего для биокаминов используют жидкий биоэтанол. Применение такого топлива имеет массу преимуществ. При сжигании не образуется дым, копоть и зола. Благодаря этому биокамин обладает мобильность, а внешняя среда не загрязняется.

Современные технологии позволяют за счет биомассы перекрыть 6-10% энергетических потребностей промышленно развитых стран. Каждый год Земле путем фотосинтеза образуется более 120 млрд. тонн органического вещества, что сопоставимо с 40 млрд. тонн нефти. Применение биомассы в качестве топлива является актуальной задачей, особенно на фоне роста цен на энергоресурсы. В качестве биотоплива могут быть использованы: биомасса древесины, отходы растениеводства, горючие отходы пищевой промышленности и животноводства.

Однако существуют и серьезные ограничения по использованию биомассы для получения энергии. Биомасса обладает большой влажностью, следовательно требует дополнительных затрат для сушки. Чаще всего биомасса требует предварительной подготовки (измельчение, прессование, брикетирование и т.п.). Наиболее распространенным способом получения энергии из биомассы является ее сжигание, а процесс сжигания имеет свои сложности: во-первых, различные виды биомассы требуют различных топочных устройств, во-вторых, процессы горения далеко не всегда протекают с высоким КПД (имеется потенциал по совершенствованию топочных устройств). И, в-третьих, экологические параметры топок должны соответствовать действующим нормам выбросов вредных веществ.

Использование биомассы позволит лишь частично решить проблему энергетической безопасности для небольших хозяйств, предприятий. Достоинства применения биомассы для получения энергии заключаются в следующем. В ряде случаев биомасса является очень дешевым источником энергии часто вообще бесплатным (отходы), но у нас этот источник или не используется вообще, или используется в исключительных случаях. Кроме того, многие виды отходов необходимо утилизировать термически, так как некоторые виды бактерий гибнут только при очень высоких температурах. Современные технологии получения энергии из биомассы позволяют значительно улучшить экологическое состояние окружающей среды, а получение энергии из сельскохозяйственных отходов позволяет аграрному сектору стать производителем энергии, а не только потребителем.

Пока еще технико-экономические характеристики установок на биотопливе, конечно же, уступают ТЭС на традиционных видах топлива, однако с учетом роста цен на углеводородное топливо (в 2-2,5 раза в ближайшее время), данный вид топлива становится перспективным и экономически рентабельным.

Альтернативой традиционным энергоресурсам являются различные виды биотоплива, для изготовления которых используется растительное либо животное сырье, отходы промышленности и результаты жизнедеятельности организмов.

Предлагаем разобраться в достоинствах и недостатках применения такого горючего, узнать особенности производства, функциональные характеристики, а также оценить эффективность использования разных типов биологического топлива. Приведенная информация поможет сориентироваться в выборе альтернативных источников энергоресурсов.

Наиболее перспективным направлением в энергетике являются технологии, предусматривающие использование возобновляемых ресурсов, к числу которых относится и биологическое топливо.

Наиболее распространенным видом биологического топлива являются обычные дрова. 38% населения Земли используют их для отопления и приготовления пищи

В качестве сырья для его производства можно брать биомассу растительного/животного происхождения, включая отходы промышленных производств либо остатки жизнедеятельности животных.

Обработка таких веществ производится термохимическим или биологическим методом, в последнем случае топливо получают при помощи различных видов микроорганизмов.

Во многих странах действуют специальные программы по расширению доли биотоплива в национальном и региональном энергопотреблении. В ряде государств имеются также обязательные нормы использования этого источника энергии.

Достоинства и недостатки биотоплива

У биологических видов горючего есть свои положительные и отрицательные стороны. Интерес к использованию этого вида сырья вызван его несомненными достоинствами.

К ним относятся:

Бюджетная стоимость . Хотя на данный момент цены на биотопливо практически совпадают со стоимостью бензина, биологические вещества считаются более выгодным видом горючего, поскольку при сжигании дают меньше выбросов. Биотопливо пригодно к применению в различных условиях, при этом его можно адаптировать к двигателям разных конструкции. Еще одним плюсом является оптимизация работы мотора, который дольше остается чистым из-за малого количества сажи и выхлопным газов.
Мобильность . Биологическое топливо отличается от других вариантов альтернативных источников энергии своей мобильностью. В конструкции солярных и ветряных установок обычно входят тяжелые аккумуляторные батареи, поэтому они чаще всего используются стационарно, тогда как биогорючее можно без особых хлопот перевозить из одного региона в другой.
Возобновляемый источник энергии . Хотя, по мнению исследователей, существующих залежей сырой нефти хватит как минимум на несколько сотен лет, ископаемые запасы все-таки конечны. Биотопливо, изготавливаемое из растений и отходов жизнедеятельности животных, относится к числу возобновляемых ресурсов, которым в обозримом будущем не грозит исчезновение.
Охрана атмосферы земли . Крупным недостатком традиционных углеводородов является большой процент CO 2 , который выделяется при сжигании. Этот газ создает в атмосфере нашей планеты парниковый эффект, создавая условия для глобального потепления. При сгорании же биологических веществ количество углекислого газа снижается до 65%. Помимо этого культуры, используемые в производстве биотоплива, потребляют оксид углерода, уменьшая его долю в воздухе.
Экономическая безопасность . Запасы углеводородов распределены неравномерно, поэтому часть государств вынуждена закупать нефть или природный газ, тратя на приобретение, транспортировку, складирование большие средства. Различные виды биологического горючего можно получать практически в любой стране. Поскольку для его изготовления и переработки понадобится создание новых предприятий и, соответственно, рабочих мест, это принесет пользу народному хозяйству и положительно скажется на благосостоянии людей.

Совершенствование технологий и развитие новых методов сможет усилить положительный эффект биотоплива. Так, разработка технологий с использованием планктона и водорослей позволит значительно снизить его цену.

В то же время на современном этапе развития наук и технологий производство биотопливо связано с рядом сложностей и неудобств. Прежде всего, это природные ограничения в выращивании растений.

Для произрастания культур, используемых для выработки биомассы, требуется учитывать ряд факторов, а именно:

Водопользование . Сельскохозяйственные растения потребляют много воды, являющейся ограниченным ресурсом, особенно в засушливых местах.
Инвазивность . Выращиваемые на топливо культуры часто бывают агрессивны. Они заглушают аутентичную флору из-за чего может пострадать биоразнообразие и экосистема региона.
Удобрения . Для произрастания многих растений требуется дополнительное внесение питательных веществ, которые могут нанести вред другим культурам или общей экосистеме.
Климат. Отдельные климатические зоны (например, пустыня или тундра) не подходят для выращивания биотопливных культур.

Активное выращивание сельскохозяйственных растений связано и с истощением земледельческих ресурсов, Несоблюдение правил агротехники может привести к снижению содержания полезных компонентов почв и, как следствие, к их истощению, что вызовет обострение продовольственной проблемы.

Происходит нарушение экосистемы. Для производства биомассы обычно требуется расширение территорий, задействованных в сельском хозяйстве.

Нередко с этой целью проводится зачистка территории, что приводит к разрушению микроэкосистемы (например, леса), гибели растений и животных.

Для выработки биотоплива уже сейчас выращивается большой объем сельскохозяйственных культур. На производство биомассы идет более 50% производимого в Европе рапса, более трети американского зерна, почти половина выращиваемого в Бразилии сахарного тростника

Возникают проблемы с выращиваем монокультур. Для получения большего урожая биомассы производители часто засеивают земли определенным растением. Подобная практика не слишком хорошо отражается на состоянии сельскохозяйственных угодий, поскольку монокультура ведет к изменению окружающей среды.

Чтобы избежать описанных выше проблем, ученые советуют не пренебрегать биоразнообразием культур, совмещая на полях несколько растений, а также использовать местные сорта флоры.

Поколения альтернативного горючего

Широкий ассортимент растительного сырья, используемого для биомассы, принято разделять на несколько поколений.

Первое поколение . К этой категории относятся сельскохозяйственные культуры, в которых содержится высокий процент крахмала, сахаров, жиров. Это такие популярные растения, как кукуруза, сахарная свекла, рапс, соя.

Поскольку выращивание этих культур наносит ущерб климату, а их изъятие с рынка влияет на ценообразование продуктов, ученые пытаются заменить их на другие виды биомассы.

Из сельскохозяйственных растений, относящихся к первому поколению сырья, в настоящее время вырабатываются почти все виды современного жидкого топлива (биодизель, этанол)

Второе поколение . В группу биомассы входит древесина, трава, сельскохозяйственные отходы (скорлупа, шелуха). Получение биотоплива из такого сырья требует больших затрат, однако позволяет решить вопрос утилизации не пищевых остатков с одновременным производством горючих материалов.

Особенностью культур, входящих в эту разновидность, является присутствие в них лигнина и целлюлозы. Благодаря им биомассу можно сжигать и газифицировать, а также подвергать пиролизу, получая жидкое топливо.

Главным недостатком биомассы второго поколения считается недостаточная отдача с единицы площади, из-за чего под такие культуры приходится отводить значительные земельные ресурсы.

Третье поколение . Сырьем для производства биотоплива служат водоросли, которые выращиваются в промышленных масштабах, например, в открытых водоемах.

Наиболее перспективным вариантом считается биотопливо, получаемое из одноклеточных водорослей. Такие растения быстро набирают массу, при этом для их выращивания не требуется плодородных земель

Подобная практика имеет большие перспективы, однако в настоящее время такие технологии только разрабатываются. Ученые также ведут исследования по созданию методик, позволяющих получить биотопливо четвертого и даже пятого поколения.

Три разновидности биотоплива

В зависимости от того, в каком агрегатном состоянии находится вещество, различают три основных типа биотоплива:

Твердое : дрова, торф, отходы жизнедеятельности животных и сельскохозяйственного производства.
Жидкое : биодизель, диметиловый эфир, биоэтанол, биобутанол.
Газообразные : биогаз, метан, биоводород.

Каждый тип веществ имеет свою специфику, речь о которой пойдет ниже.

Тип #1: твердое

К числу наиболее популярных твердых разновидностей биологического топлива относятся древесина, торф, отходы жизнедеятельности животных.

Древесина (дрова, щепа, опилки)

Древним видом биотоплива являются хорошо знакомые всем дрова, которые издавна применяются для обогрева домов и приготовления еды. До сих пор их активно используют в разных странах для получения тепло/электроэнергии, в частности, на дровах работает крупная Австрийская теплоэлектростанция, мощность которой составляет 66 мегаватт.

В то же время у подобного сырья имеются недостатки. Энергетическая ценность дров относительно невелика: при сжигании часть вещества оседает в виде сажи, из-за чего камины и печи необходимо регулярно прочищать. Кроме того, для восполнения запасов древесины требуется определенное время – новые деревья вырастут лишь через 15-20 лет.

Отличной альтернативой обычным дровам являются пеллеты (гранулы), для производства которых используется некондиционная древесина: кора, щепа, сучья.

Пеллеты, получаемые из древесины, торфа и различных отходов, имеют разный цвет. Светлые используются для топки каминов и печей, тогда как темные, с большим содержанием коры, предназначены для твердотопливных котлов

Для производства топливных пеллет сырье измельчается в пыль, которая затем высушивается и прессуется при высокой температуре. Благодаря содержащемуся в древесине лигнину образуется клейкая масса, из которой формируются небольшие цилиндрики длиной 5-70 мм и диаметром 6-10 мм.

Современной альтернативой традиционным дровам являются топливные брикеты четырех-, шести- или восьмигранной формы. Этот экологически чистый материал имеет высокую теплоотдачу

Наладить производство пеллет можно самостоятельно, изготовив .

К числу популярных видов биотоплива причисляется древесная щепа, которая часто служит источником энергии на европейских ТЭЦ. Выработка этого сырья производится на лесозаготовках либо на специальных производственных линиях, оснащенных машинами-шредерами.

Болотный и лесной топливный торф

Это распространенная разновидность биотоплива, применяемая в бытовых и промышленных целях на протяжении веков. Торф представляет собой не полностью разложившийся в условиях болота слой мха, добыча которого осуществляется во многих странах мира: России, Белоруссии, Канаде, Швеции, Индонезии и других.

Для удобства производственного процесса биомассу обычно перерабатывают на месте добычи. Процесс состоит в очистке (просеивании) сырья от посторонних выключений с последующей сушкой и формовкой в виде брикетов или гранул.

Топливо из сельскохозяйственных отходов

В сельскохозяйственном производстве, как правило, накапливается большое число разнообразных растительных отходов: внешние оболочки растений, ореховая скорлупа, солома.

Подобное сырье также можно подвергать прессовке и гранулированию, получая топливные пеллеты, характеристики которых практически не отличаются от гранул, изготовленных из древесной биомассы.

Биотопливо животного происхождения

Наряду с дровами еще в старину люди начали применять топливо животного происхождения, а именно кизяки – высохший навоз домашних животных. Современные технологии сушки и переработки подобного сырья позволяют получать твердые разновидности биотоплива, совершенно лишенные неприятного запаха.

С давних пор кочевые народы применяли в качестве горючего высушенный навоз лошадей, верблюдов, крупного рогатого скота. В настоящее время из отходов жизнедеятельности домашних животных изготовляется биотопливо в виде брикетов либо пеллет

Поскольку в настоящее время отходы животноводства накапливаются в промышленных масштабах, изготовление из них топлива одновременно решает вопрос об их утилизации.

Тип #2: жидкое

Жидкие варианты биотоплива, отличающиеся безопасностью и экологичностью, большей частью применяются в качестве замены бензина и других подобных средств. К числу наиболее распространенных вариантов относятся биоэтанол, биометанол, биобутанол, биодизель, диметиловый эфир.

Биоэтанол из растительных культур

Это распространенное жидкое биотопливо, которое используется для заправки автомобилей. Хотя чистое вещество не применяется в качестве горючего, его добавка в бензин способствует улучшению работы двигателя, увеличению его мощности, осуществлению контроля за нагревом мотора, снижению выбросов выхлопных газов.

На многих автозаправках Европы, Азии, Северной и Южной Америки предлагается не только традиционное горючее, но и различные виды биотоплива, прежде всего смеси, содержащие биоэтанол

Биоэтанол оценили также любители каминов. Это вещество имеет хорошую теплоотдачу, к тому же при его горении не образуется сажа или дым, а количество выделяемого углекислого газа сводится к минимуму.

Благодаря таким особенностям горючее можно применять даже для топки очага в многоквартирных дома. Подробнее о биотопливе для каминов написано в .

Выработка биоэтанола осуществляется из сырья первого поколения, содержащего крахмал либо сахар. Зерновые, кукуруза, сахарный тростник, свекла перерабатываются по технологии спиртового брожения.

Биобутанол для заправки автомобилей

Биобутанол – полученный биологическим путем аналог бутанола. Бесцветная жидкость, обладающая характерным запахом, широко применяется в качестве химического сырья в промышленности, а также может использоваться как транспортное горючее.

Показатель энергоемкости бутанола близок к бензину, что позволяет частично заменять последний в топливных элементах. В отличие от биоэтанола, биобутанол может применяться самостоятельно, без добавления традиционных видов горючего.

Сырьем для производства этого биовещества служат самые разнообразные растения: свекла, маниока, пшеница, кукуруза.

Диметиловый эфир (C 2 H 6 O)

Это также экологически чистое топливо. При его сжигании в выхлопных газах отсутствуют соединения серы, а содержание соединений азота на 90% ниже, чем при сгорании бензина.

Диметиловый эфир можно применять без специальных фильтров, но в конструкцию автомобиля (система питания, зажигание двигателя) приходится вносить кардинальные изменения.

Диметиловый эфир считается перспективным вариантом автомобильного топлива. Машины с двигателями, рассчитанными на это горючее, разрабатывают такие крупные компании как Volvo, SAIC Motor, KAMAZ, Nissan

Без каких-либо переделок можно использовать комбинированное топливо, содержащее 30% диметилового эфира в машинах, которые оснащены LPG-двигателями.

Жидкое горючее может производиться из различного сырья: природного газа, угольной пыли, биомассы и прежде всего из остатков целлюлозно-бумажного производства, трансформирующихся в жидкость при небольшом давлении.

Биометанол из одноклеточных водорослей

Подобное вещество является аналогом обычного метанола, который широко применяется для производства ряда химических соединений (уксусная кислота, формальдегид), а также используется в качестве антифриза и растворителя.

Впервые вопрос о производстве этого вида биотоплива был поднят в 1980-х годах, когда группа ученых предложила получать жидкую субстанцию путем биохимической трансформации морского фитопланктона, культивирование которого будет производится в специальных водоемах.

Биометанол имеет ряд потенциальных преимуществ:

высокую энергоотдачу – 14 при получении метана, 7 при выработке метанола;
отличную продуктивность фитопланктона – до 100 тонн с гектара в год;
нетребовательность одноклеточных организмов , для культивирования которых не нужна пресная вода, плодородные почвы;
сохранение земледельческих ресурсов , поскольку фитопланктон выращивается в прудах или морских заливах.

Хотя промышленное изготовление биометанола до сих пор не налажено, в настоящее время ведутся упорные исследования и разработка технологий для развития производства этого вида альтернативного горючего.

Биодизель как альтернатива транспортному горючему

Это жидкое моторное биотопливо, состоящее из смеси эфиров жирных кислот. Вещество безопасно для людей и животных, практически полностью разлагается в земле за 28 дней, а также имеет относительно высокую (<100) температуру возгорания.

Биодизель снижает процент выхлопов вредных газов, а также продлевает срок эксплуатации мотора, поскольку имеет в своем составе смазочные компоненты.

Горючее применяется для заправки автодвигателей как самостоятельно, так и в комбинации с обычным топливом. Следует учитывать лишь небольшой срок хранения биологического вещества: через три месяца начинается распад биологического вещества с полной потерей свойств.

Для биодизеля в странах ЕС был принят специальный стандарт EN14214. В ряде стран действует также стандарт EN590, допускающий добавку 5% биодизеля в другое топливо.

Тип #3: газообразное

К основным разновидностям газообразного биологического топлива относятся биогаз и биоводород.

Биогаз как замена природного газа

Биогаз представляет собой практически полный аналог природного газа: в нем содержится 13-50% CO 2, 49-87% метана, а также примеси H 2 и H 2 S. Если это вещество очистить от углекислого газа, можно получить биометан.

Газообразное биотопливо изготовляется из биомассы методом водородного или метанового брожения. Последнее вызывается тремя видами микроорганизмов: сначала сырье подвергается воздействию гидролизных бактерий, которые затем сменяются кислотообразующими и метанообразующими микробами.

Производство биогаза может вестись на промышленных и кустарных устройствах. Наиболее распространенный способ производства – аэронобное сбраживание в метантанках

В качестве сырья могут применяться разнообразные материалы: силос, навоз, водоросли, сточные воды, помет, фекальные остатки, бытовые отходы. Исходное вещество приводится в гомогенное состояние, после чего его при помощи погрузчика его помещают в реактор.

Там поддерживается комфортная температура в +35-38°С, необходимая для осуществления процесса метанового брожения.

Сырье постоянно перемешивается, при этом образующийся газообразный продукт отводится в газгольдер (блок для хранения), откуда он попадает в электрогенератор.

Подробнее о получении биогаза из навоза и обустройстве биогазовой установки написано в статьях:

Биоводород, полученный химическим методом

Разновидность газообразного биотоплива, представляющую собой аналог обычного водорода, получают из биомассы с помощью биохимического либо термохимического методов.

При термохимическом способе подготовленное сырье (например, отходы древесины) нагревают до температуры 500-800°C без доступа кислорода, при этом выделяются газы H 2 , CO, CH 4 .

Перспективным методом выработки биоводорода является биофтолиз. В этом случае газ производится при помощи водорослей, которые помещаются в морскую воду, канализационные стоки

При биохимическом способе сырье выдерживается в комфортных условиях при нормальном давлении и температуре примерно в 30°C.

В биомассу вносятся специальные микроорганизмы Enterobacter cloacae, Rodobacter speriodes, которые разлагают исходный продукт, выделяя водород. Для ускорения производства с использованием полисахаридов допускается внесение энзимов.

Выводы и полезное видео по теме

На представленном ниже ролике можно увидеть процесс изготовления популярного вида биотоплива – древесных брикетов:

Виды биологического топлива различаются не только агрегатным состоянием, но и характеристиками. При выборе подобных материал необходимо принимать во внимание их планируемое использование, эффективность, функциональные свойства и стоимость.

Есть опыт использования альтернативного горючего? Или хотите задать вопросы по теме биотоплива? Пожалуйста, комментируйте публикацию и участвуйте в обсуждениях. Блок обратной связи расположен ниже.

Дата добавления: 06 Июня 2013 в 16:48
Автор работы: y*********************@ya.ru
Тип работы: доклад

Скачать в ZIP архиве (32.26 Кб)

Вложенные файлы: 1 файл

Скачать файл

Плюсы и минусы биотоплива.docx

- 34.78 Кб

Плюсы и минусы биотоплива, как электроэнергетического источника

Пока еще технико- экономические характеристики установок на биотопливе, конечно же, уступают ТЭС на традиционных видах топлива, однако с учетом роста цен на углеводородное топливо (в 2-2,5 раза в ближайшее время), данный вид топлива становится перспективным и экономически рентабельным.

Одно из новых направлений развития современной энергетики - использование био-топлива.

Биото́пливо - это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород). Несмотря на, казалось бы, полную экологичность биотоплива, использование его не лишено серьезных недостатков.

Углеводороды Ряд микроорганизмов, например Botryococcus braunii, способны накапливать углеводородов до 40 % общего сухого веса. В основном они представлены изопреноидными углеводородами.

Критика Критики развития биотопливной индустрии заявляют, что растущий спрос на биотопливо вынуждает сельхозпроизводителей сокращать посевные площади под продовольственными культурами и перераспределять их в пользу топливных. Например, при производстве этанола из кормовой кукурузы барда используется для производства комбикорма для скота и птицы. При производстве биодизеля из сои или рапса жмых используется для производства комбикорма для скота. То есть производство биотоплива создаёт ещё одну стадию переработки сельскохозяйственного сырья. По расчётам экономистов из Университета Миннесоты, в результате биотопливного бума число голодающих на планете к 2025 году возрастёт до 1,2 млрд человек. Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) в своем отчете за 2005 г. говорит о том, что рост потребления биотоплив может помочь диверсифицировать сельскохозяйственную и лесную деятельность, и улучшить безопасность пищевых продуктов, способствуя экономическому развитию. Производство биотоплив позволит создать в развивающихся странах новые рабочие места, снизить зависимость развивающихся стран от импорта нефти. Кроме этого производство биотоплив позволит вовлечь в оборот ныне не используемые земли. Например, в Мозамбике сельское хозяйство ведётся на 4,3 млн га из 63,5 млн га потенциально пригодных земель.

Распространение По оценкам Worldwatch Institute в 2007 году во всём мире было произведено 54 миллиарда литров биотоплив, что составляет 1,5% от мирового потребления жидких топлив. Производство этанола составило 46 миллиардов литров. США и Бразилия производят 95% мирового объёма этанола.

Экономический эффект По оценкам Merrill Lynch прекращение производства биотоплив приведёт к росту цен на нефть и бензин на 15%. По оценкам Стэндфордского университета во всём мире из сельскохозяйственного оборота выведено 385 - 472 миллиона гектаров земли. Выращивание на этих землях сырья для производства биотоплив позволит увеличить долю биотоплив до 8 % в мировом энергетическом балансе. На транспорте доля биотоплив может составить от 10 % до 25 %. Производство биотоплива из продовольственного сырья недопустимо, получать его нужно из любых органических отходов и древесины быстрорастущих пород. См. также Возобновляемые ресурсы Биотехнология Агфляция Топливные брикеты.

Биотопливо, особенно биэтанол на основе кукурузы, наносит куда больший ущерб окружающей среде и человеческому здоровью, чем бензин или дизельное топливо. К такому неутешительному выводу пришли учёные из Университета Миннесоты в своей статье, опубликованной накануне в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Об этом сообщает газета The Guardian.

Исследователи утверждают: хотя использование биотоплива и сокращает выбросы в атмосферу углекислого газа (именно по этой причине оно считается экологичнее, чем бензин или дизельное топливо), его производство представляет куда более серьёзную опасность для экологии и здоровья человека. Дело в том, что азотные удобрения, используемые при выращивании органического сырья (скажем, кукурузы), выделяют в атмосферу заряженные частички аммиака, на которые, в свою очередь, налипает мелкодисперсная пыль, образуя сгустки до 2,5 микрона в диаметре. Эти микроскопические сгустки, переносимые ветром в густонаселенные районы, становятся причинами возникновения у людей различных заболеваний дыхательной системы (например, астмы или хронического бронхита) и даже преждевременной смерти.

С другой стороны, расширение производства биотоплива вызывает повсеместную вырубку лесов, ведь для новых посевов сырья необходимы площади, и отвлечение рабочей силы, которая могла бы быть полезной в других отраслях экономики. Ещё одно негативное экономическое следствие производства биотоплива - его влияние на рынок продовольствия. Исследования последних лет показывают, что увеличение количества кукурузы, используемой при создании биоэтанола, спровоцировало рост мировых цен на продовольствие.

Возможно, подобных негативных эффектов удастся избежать при производстве биотоплива нового поколения - так называемого целлюлозного этанола, на который исследователи возлагают большие надежды. Его можно делать из растений, которые способны расти на малоплодородной почве, не требуют удобрений и, как правило, не конкурируют с традиционными агрикультурами. Экспериментальные образцы такого топлива уже получены, утверждают учёные. Однако пока целлюлозный этанол не будет пущен в массовое производство, исследователи призывают не переходить к широкомасштабному использованию нынешних видов биотоплива, ведь его воздействие на здоровье человека и окружающую среду ещё полностью не изучено.

Краткое описание

Биодизельное топливо - представляет собой метиловый эфир, добывается он путем химической обработки натуральных растительных веществ, а также жиров животных. Полученное вещество полностью соответствует требованиям дизельного топлива и полноценно заменяет существующий нефтяной вариант топлива. Добывается этот эфир через процесс, который называется этерификация. Для этого смешивается гидрооксид натрия и метиловый эфир, а затем добавляются растительные и животные жиры. В результате происходит реакция, где катализатор, гидрооксид натрия и жир образуют массу веществ. Основной компонент, который интересует - это жирные кислоты, помимо этого образуются глицерин и различные глицериновые производные и мыло.

Сегодняшний биодизель - довольно размытое понятие, сегодня он производится из множества компонентов, а ранее это было только рапсовое масло, смешанное с минеральным дизельным топливом. Для этого было выработано идеальное соотношение, рапсового масла добавлялось 30%, а дизельного топлива 70%. Но в итоге такое топливо со временем начинало расслаиваться и на замену ему пришли другие способы добычи биодизеля.

Если сравнить качество и энергетическую ценность обычного дизеля и био, они будут одинаковы - дизельное 118000 БТЕ, а биотопливо 130500 БТЕ (здесь БТЕ - Британская тепловая единица). Однако при таком раскладе биодизель по многим параметрам лучше обычного дизеля. Во-первых, он намного чище, его перевозка и хранение проще и безопаснее, на это затрачивается меньше средств.

Было проведено несколько исследований, в которых тестировались различные дизельные двигателя и топливо. Так вот, благодаря топливу, в котором было хотя бы 20% биотоплива, показатель выхлопных газов резко снижался как минимум на 14%. На 7% понижалось выделение углерода, а также углеводорода на 13% меньше. Благодаря таким сниженным параметрам, биодизель во всем мире признан эффективным горючим, соответствующим всем нормам и требованиям по защите окружающей среды. Впрочем, для многих стран есть свои стандарты и биодизель выпускается с ориентиром на эти данные. Так, для стран ЕС рекомендованы и используются стандарты топлива EN14214, DIN 51606 и EN590. Стандарт EN14214 вносит общее определение для всех марок дизельного топлива, которое используется в Евросоюзе. При этом возможна 5% добавка биотоплива в минеральное дизельное горючее, определенные страны вводят 5% добавку во все виды дизеля без исключения.

Немцы разрабатывали свой собственный стандарт биодизеля с расчетом на то, чтобы он подходил для всех известных авто производителей Европы - это топливо DIN 51606, высокий немецкий стандарт. Большинство производителей биодизеля стремятся к нему, и даже уже обходят этот стандарт по качеству.

Положительные моменты

После производства, из качественного биодизеля удаляют сернистые соединения, после чего такое топливо приобретает характеристики смазочного материала. Это очень важно и полезно как для топливной системы, так и для дизеля в целом, благодаря этому жизнь дизельного двигателя значительно продлевается. Очищенный биодизель вместо серных соединений наполняется кислородом. Был зарегистрирован рекорд Гиннеса, немецкий грузовик проходил без ремонта оригинального двигателя около 1.2 млн километров;
Цетановое число поднимается намного выше, для дизельного топлива оно составляет 42-45, а в случае с метиловым эфиром поднимается до 51;
Даже побочные продукты становятся при переработке очень полезны. Вырабатываемый глицерин используется в различных областях, переработанный, он запускается в производство моющих средств. Если глицерин запустить в специальную обработку, то он идет в фармакологию. Также он используется в производстве фосфорных удобрений и т.д.;
Все подвижные, работающие части двигателя получают постоянную эффективную смазку. Благодаря этому топливный насос и запчасти служат дольше на 60%, ремонт двигателя вообще не производится, а это значительная экономия;
Биодизель очень хорошо горит, его температура воспламенения намного ниже обычного, 150 градусов, в итоге оно сгорает, оставляя меньше вредных веществ. Таким образом, оно чище и безопаснее.

Отрицательные моменты

Как минус стоит отметить неморозостойкость биодизеля. В странах с суровыми зимами, а таковыми считаются практически все страны ЕС, постоянно возникают проблемы с топливным насосом. Точнее, это касается автомобилей, которые не оснащены подогревом топливной системы начиная от бака, до насоса. Как вариант, можно использовать смесь В20 - 20х80, биодизель и минеральный дизель;
Ограниченный срок хранения, рекомендуемое время хранения 3-4 месяца;
Учитывая, что сырье для топлива необходимо выращивать, для переработки нужного количества необходимы довольно большие посевы.

Российский биодизель

На данный момент Россия не имеет единой программы по обязательному регулированию и использованию биодизеля. Этим занимаются топливные и нефтеперерабатывающие компании, краевые администрации и т.д. Например, планируется, а в некоторых местах уже и строятся заводы, по переработке рапса, в Татарстане, на Алтае, в Волгоградской и Ростовской областях, в Липецкой области и т.д.

Биодизель был испытан на железнодорожных дизелях, РЖД после испытаний подтвердила возможность использование такого топлива на своих составах.