Производство биотоплива: возможные источники сырья и технология. Бензин из опилок


Топливо из масла и опилок

: 29 Сен 2010 , Чарлз Дарвин - великий популяризатор эволюционной идеи , том 34, №4

Мировую экономику уже не первый год лихорадит от панических прогнозов насчет истощения запасов нефти и скачков цен на «черное золото». Недаром проблемы в области производства биотоплива, обсуждавшиеся вчера узким кругом специалистов, сегодня выплеснулись на страницы массовых изданий. Наряду с серьезными разработками публике представляют и откровенно спекулятивные проекты, так что разобраться в реальных перспективах «зеленых» технологий порой бывает непросто.

Россия - крупнейший экспортер «черного золота» - сегодня не числится среди лидеров рынка биотоплива, однако работы в этом направлении ведутся и в нашей стране. Специалисты новосибирского Института катализа СО РАН уже создали серию эффективных катализаторов для производства топлива из доступного растительного сырья, включая отходы деревообрабатывающей промышленности

Идея биотоплива не нова – растительное сырье в том или ином виде веками обеспечивало энергетические потребности человечества. Всего 70—80 лет назад даже автомобили ездили на дровах! Машины оснащали газогенераторами, принцип действия которых был основан на газификации древесного топлива.

Такой транспорт появился в Европе уже в начале ХХ в. В нашей стране работы над автомобильными и тракторными газогенераторами начались в 1920-е гг. В основном ими оснащались грузовики, ведь подобный автомобиль должен был везти достаточно тяжелую и объемную газогенераторную установку и целую поленницу дров.

Однако на Западе существовали «дровяные» варианты легковых фиатов и ситроенов, а советские инженеры сумели установить небольшие газогенераторы на легковые ГАЗ-А и «эмку». Последнюю подобную модель «Урал-352» выпускали в Миассе вплоть до 1956 г.

После Второй мировой войны эра биотоплива практически закончилась: резкое увеличение добычи нефти вело к неуклонному снижению стоимости бензина и дизельного топлива. Однако нельзя сказать, что переход к ископаемым углеводородам был окончательным и бесповоротным. То здесь, то там разработчики предлагали альтернативу «черному золоту», в качестве которой чаще всего выступал этиловый спирт, получаемый, как известно, из растительного сырья. Даже первая советская баллистическая ракета Р-1 работала на 75 %-м водном растворе этилового спирта, который сгорал в жидком кислороде. Правда, топливо оказалось низкокалорийным, а сама система – неэффективной.

При таком раскладе к этанолу вернулись бы, скорее всего, не раньше, чем после истощения основных нефтяных месторождений. Однако в дело вмешалась политическая конъюнктура.

Не пить, а ездить

В США работы по биотопливу начались сразу же после введения эмбарго на арабскую нефть в 1973 г. Одним росчерком пера президент Джимми Картер перепрофилировал новый завод по производству спиртных напитков на производство топливного этанола. С тех пор на протяжении последних 30 лет колебания цен на нефть неизменно подогревали интерес ведущих стран к альтернативному горючему.

Настоящим пионером биотоплива стала Бразилия, где заправлять автомобили спиртом начали с 1970-х гг. Основная причина – отсутствие собственных нефтяных месторождений и наличие огромных плантаций сахарного тростника. Сегодня биоэтанол обеспечивает до 40 % потребностей страны в горючем. В Бразилии уже давно покупают в основном так называемые flexible fuel vehicles (FFV) – автомобили, которые могут ездить как на этаноле, так и на бензине. Такой автомобиль дороже обычного всего на 200—300 долл. – в эту цену входит стоимость кислородного датчика, специальных прокладок, рассчитанных на этиловый спирт, да небольшой модернизации бортового компьютера.

К бразильскому результату стремятся все развитые страны мира. США уже сейчас производит почти столько же топлива на основе биоэтанола, сколько и Бразилия, однако его доля на огромном американском топливном рынке пока не превышает 3 %. В ближайшее время здесь планируется построить дополнительно 132 завода по производству топливного этанола из кукурузы, благодаря чему его производство удвоится. Евросоюз планирует к 2015 г. довести потребление биотоплив до уровня около 6 % от общего объема.

Нужно заметить, что сегодня топливный биоэтанол намного более распространен в мире, чем принято думать. Около 80 % всего этилового спирта производится для использования именно в качестве горючего, 12 % – для технических целей, и лишь 8 % имеет пищевое предназначение.

«Зеленый» дизель

Если этанол – частичный заменитель бензина, то для дизельного топлива также имеется возобновляемый заменитель – биодизель. Его получают из метанола и растительных масел, в первую очередь рапсового, пальмового и соевого, методом переэтерефикации.

Безусловным лидером по производству биодизеля являются страны ЕС. В 2009 г. здесь было произведено более 6 млн т биодизельного топлива, и объемы его производства устойчиво растут. Более того, в 2008 г. успешно совершил экспериментальный перелет из Лондона в Амстердам Боинг-747, баки которого были заправлены смесью из кокосового и пальмового масел и авиационного керосина.

Насколько полноценной заменой станут биоэтанол и биодизель традиционному топливу? У этанола есть несомненные преимущества – высокое октановое число (108 против 92—98 у бензина), что позволяет двигателям развивать гораздо более высокую мощность. Процесс сгорания этанола – кислородсодержащего соединения – гораздо эффективнее по сравнению с бензином, что среди прочего уменьшает токсичность выхлопных газов. Однако теплотворная способность этанола почти на 40 % ниже, чем у бензина, что приводит к более высокому расходу топливной смеси. Другим недостатком этанола является его способность поглощать большие количества воды, что приводит к расслоению топлива и ухудшению его качества.

В традиционной технологии получения биодизеля переэтерификация метанолом жиров происходит при относительно невысоких (50—80 °С) температурах с использованием либо щелочей (NaOH или KOH), либо минеральных кислот (h3SO4, HCl, h4PO4) в качестве катализаторов. Кроме этого, иногда в качестве катализаторов переэтерификации триглицеридов используют более сложные основания, такие как производное угольной кислоты гуанидин HNC(Nh3)2 и другие амины, которые позволяют достигать за одну стадию высокой (до 98%) степени превращения вещества. Такая гомогенная технология получения биодизеля, несмотря на простоту, имеет ряд недостатков: полученную смесь продуктов необходимо разделять, нейтрализовать и тщательно промывать. В результате образуются большие количества солей, мыла и сточных вод, которые необходимо утилизировать. Сам же катализатор при этом безвозвратно теряется. Получаемый при этом полезный побочный продукт – глицерин – загрязнен раствором солей и требует дополнительной очистки. Все это повышает себестоимость биодизеля и уменьшает конкурентоспособность этой технологии. За последние пять лет резко возросло число работ, посвященных более экологически чистому способу получения биодизеля с применением так называемых гетерогенных катализаторов основной и кислотной природы. Отличие гетерогенных катализаторов от гомогенных в том, что они находятся не в одной фазе с реагирующими веществами, а образуют самостоятельную фазу, и реакция идет на границе фаз. Преимущества гетерогенных катализаторов не только в том, что их можно использовать многократно, но и в  том, что биодизель получается гораздо более высокого качества. При этом исключается стадия предварительной обработки масла, минимизируется объем жидких отходов, не образуются соли и мыла. Однако к гетерогенным катализаторам переэтерификации предъявляются особые требования. В частности, они должны быть устойчивы к воде, содержащейся в исходных продуктах. Все эти требования были учтены в Институте катализа СО РАН при разработке гетерогенных катализаторов переэтерификации. Понимание целевых реакций на молекулярном уровне позволило подойти к процессу разработки осознано и целенаправленно. Акцент делался не столько на каталитическую активность веществ, сколько на стабильность их работы в реальных условиях. В результате было установлено, что одними из наиболее перспективных катализаторов для получения биодизеля являются гексаалюминаты бария, кальция и лантана. Гексаалюминаты характеризуются относительно низкой активностью по сравнению с другими каталитическими системами, но у них есть важное достоинство: они обладают высокой устойчивостью к выщелачиванию. Особенно это относится к катализаторам, прокаленным при температуре 1200 °С

Биодизель, как и биоэтанол, обладает как недостатками, так и достоинствами. В отличие от обычного дизельного топлива он почти не содержит серы. При попадании в почву или воду полностью разлагается уже через три недели. Кроме того, он обладает хорошими смазывающими характеристиками и более высоким цетановым числом – не менее 51. Однако более высокая вязкость не позволяет использовать его в холодное время года.

Поэтому в США и Европе сегодня проводится политика «мягкой» интеграции биотоплив: в основном, используется топливная смесь, содержащая 10 % этанола и 90 % бензина (стандарт Е10). Значительно реже встречается горючее с более высоким содержанием этанола – Е85.

Топливо, содержащее десятую часть этанола, не требует переделки двигателя машины и сегодня разрешено к применению всеми автопроизводителями. Поскольку в Америке в большинстве мегаполисов федеральный закон обязывает продавцов топлива применять кислородсодержащие добавки (норма – 2,7 % кислорода в бензине), то этанол сегодня практически заменил использовавшийся ранее метил-трет-бутиловый эфир. Для автомобилей, работающих на дизельном топливе, применяется смесь, состоящая на 20 % из биодизеля и на 80 % из солярки (марка В20).

Поэтому можно уверенно говорить, что топливные смеси – это уже стандарт сегодняшнего дня.

Такой компромиссный вариант одновременного использования традиционного моторного топлива и биотоплива позволяет использовать все достоинства первого и нивелировать недостатки последнего. Однако имеется другой подход интеграции биотоплив в существующую инфраструктуру потребления – налаживание производства более качественного биотоплива второго поколения.

ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО топлива для двигателей внутреннего сгорания – условная величина, характеризующая меру его детонационной стойкости. Детонационная стойкость н-гептана принимается равной 0, а изооктана – 100. Октановое число топлива равно процентному содержанию изооктана в эталонной смеси с н-гептаном, которая ведет себя так же, как и исследуемое топливо.

ЦЕТАНОВОЕ ЧИСЛО – характеристика воспламеняемости дизельных топлив, определяющая промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала горения. Воспламеняемость α-метилнафталина принимается за 0, гексадекана (цетана) – за 100. Цетановое число дизельного топлива равно объемной доле цетана в модельной смеси. Чем оно выше, тем более спокойно и плавно горит топливная смесь. Оптимальную работу обеспечивают топлива с цетановым числом равным 40—55

Альтернативным процессу переэтерификации три­глицеридов жирных кислот и их производных для получения биодизеля может быть каталитический крекинг (разложение углеводородов сырья под действием высокой температуры в присутствии катализаторов), а также гидрокрекинг (крекинг в присутствии водорода).

В результате каталитического крекинга эфиров и триглицеридов жирных кислот образуются углеводороды дизельной, бензиновой и керосиновой фракций. Основным недостатком этого процесса является быстрая коксуемость катализатора – образование на его поверхности углеродных отложений.

В процессе гидрокрекинга используются катализаторы на основе переходных металлов, в присутствии которых происходит целый ряд разнообразных реакций. Основными продуктами гидрокрекинга триглицеридов являются легкие н-алканы С15—С17, которые получили название грин-дизель (Green diesel) или «суперцетан» (Supercetane).

Грин-дизель имеет более высокое цетановое число, чем биодизель и дизельное топливо, а также более высокую стабильность благодаря отсутствию кислородсодержащих функциональных групп. Поэтому сегодня данный процесс привлекает внимание исследователей в большей степени, чем получение биодизеля.

Горючее «из табуретки»

Чем активнее биотопливо входит в нашу жизнь, тем громче голоса скептиков. Так ли экологически безупречно «зеленое горючее»? Не загрязняет ли его производство планету сильнее, чем все автомобильные выхлопы, вместе взятые? И главное – не поставит ли увлечение экотопливом человечество на грань голодной смерти?

Известно, что с одного гектара можно получить не более 0,3 т соевого масла, 1 т – рапсового и 5 т – пальмового. С пальмой – «топливным рекордсменом» среди наземных растений – связывают свои планы на будущее многие азиатские государства. Так, власти Малайзии намерены в ближайшее время полностью перейти на биодизель из пальмового масла. А японская фирма «Toyo» собирается построить на Филиппинах завод по производству биосолярки из кокосовых орехов. Россия же и Европа, по понятным причинам, в первую очередь ориентируются на выращивание рапса.

Одно из преимуществ технологии гидрокрекинга перед переэтерификацией в производстве биотоплив – возможность реализации этого процесса на существующем стандартном нефтеперерабатывающем оборудовании. Кроме того, продукты гидрокрекинга по своему составу и свойствам подобны углеводородам, входящим в состав дизельной и бензиновой нефтяных фракций, поэтому могут быть использованы совместно с ними в двигателях внутреннего сгорания. Для гидрокрекинга растительных масел и жирных кислот, в основном, используются промышленные сульфидированные катализаторы нефтепереработки (NiMo/Al2O3 и CoMo/Al2O3 при температурах 310—360 °С и давлениях водорода 7—15 МПа). Получающиеся продукты – н-алканы – имеют такую же длину углеводородной цепи, что и исходные жирные кислоты; кислород при этом удаляется в виде воды, а глицериновая группа превращается в пропан. Однако что хорошо для нефти, не очень подходит для растительных масел: из-за низкого содержания серы в исходном сырье катализаторы быстро десульфидируются и дезактивируются. Добавление соединений серы спасает положение, но целевой продукт в результате загрязняется. Поэтому более перспективными являются катализаторы несульфидной природы. В Институте катализа СО РАН была разработана серия катализаторов на основе никеля и меди, позволяющих эффективно превращать растительные масла и их производные в углеводороды топливного назначения при тех же температурах и давлении водорода, что и промышленные катализаторы. Следует отметить, что сама по себе медь не обладает каталитической активностью в реакции гидрокрекинга, но она через дополнительную активацию водорода способствует восстановлению оксида никеля при более низкой температуре, а также препятствует побочной реакции метанизации продуктов гидрокрекинга

Вследствие биотопливного бума во всем мире действительно выросли цены на кукурузу и все виды масляничных культур, в том числе даже на те, которые не используются при производстве биодизеля. И если в России по состоянию на 2005 г. пустовало более 15 млн га пашни, потенциально пригодной для выращивания рапса топливного назначения, то большинство других стран не может себе позволить такое «расточительство».

В поисках альтернативного источника биотоплива исследователи все чаще отказываются от использования сельскохозяйственных культур. Например, обращаются к идее переработки органических отходов. Пока акции по использованию отходов носят скорее рекламный характер, однако среди них есть удачные проекты. Например, на аризонском курорте Фаирмонд в биотопливо превращают... отработанный кулинарный жир.

Один из наиболее перспективных источников биодизельного топлива – микроскопические водоросли, такие как известная хлорелла. Микроводоросли обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционно используемыми масленичными культурами: они способны накапливать большие (до 75 % сухого остатка) количества жиров; растут быстрее любых других растений; могут жить как в морской, так и в пресной воде. Но главное – они не конкурируют с сельскохозяйственными культурами за посевные площади. Более того, микроводоросли можно выращивать даже в загрязненных нитратами и фосфатами сточных водах, попутно их очищая. А отходы от производства биотоплива из микроводорослей также могут быть переработаны в ценные продукты (биополимеры, пигменты, удобрения).

Впрочем, можно и вовсе не заниматься разведением чего бы то ни было, ведь ценное сырье в буквальном смысле валяется под ногами. Речь идет о переработке отходов деревообрабатывающей промышленности, которая уже сегодня может быть достаточно эффективна не только в экологическом, но и в экономическом плане.

Традиционный продукт переработки древесных отходов – гидролизный спирт (вспомним знаменитую «табуретовку» Остапа Бендара). Однако отходы деревообрабатывающей промышленности можно использовать в качестве сырья для получения топлива более эффективно, если отойти от традиционного выбора между этанолом и бензином. В самом деле, если каждое из этих топлив имеет свои недостатки, нельзя ли создать из опилок новое горючее?

Такие работы уже ведутся во всем мире. С помощью быстрого пиролиза из древесины можно получить продукт, условно названный «бионефтью», – жидкость, похожую на разбавленный деготь. Из-за высокого (до 45 %) содержания кислорода бионефть не пригодна для использования напрямую в качестве моторного топлива. Из нее нужно удалить кислород и насытить водородом, т. е. провести реакцию гидродеоксигенации. И сегодня одна из важнейших задач в этой области – разработка соответствующих катализаторов.

Быстрый пиролиз – термический процесс, протекающий без доступа воздуха, при котором происходит моментальный (1000—10000 °С/сек.) нагрев и быстрое (буквально за пару секунд) охлаждение получаемых продуктов. При пиролизе древесины все ее компоненты – целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин частично разлагаются, образуя сложную смесь кислородсодержащих органических соединений. Следующая стадия – гидродеоксигенация полученной таким образом бионефти. В рамках международного проекта BIOCOUP специалисты ИК СО РАН разрабатывают катализаторы нового типа, которые могли бы эффективно справиться с такой задачей. Здесь были предложены несульфидированные никельсодержащие катализаторы гидродеоксигенации. Серия никелевых и биметаллических медь-никелевых катализаторов, где в качестве носителей использовался ряд оксидов (Al2O3, SiO2 и др.) была протестирована на модельном соединении бионефти – анизоле (метильном эфире обыкновенного фенола) при температуре 300 °С и давлении водорода 0,5 МПа. Оказалось, что предложенные катализаторы по основным показателям превосходят коммерческие аналоги. Тестирование лучших образцов катализаторов гидродеоксигенации на реальной бионефти в университете Гронингена (Нидерланды) подтвердило их перспективность

Продукты деоксигенации бионефти могут использоваться для дальнейшей переработки на стандартном нефтеперерабатывающем оборудовании совместно с нефтяными фракциями.

Вне зависимости от того, удастся ли разработать эффективные технологии производства биотоплива или нет, остается открытым вопрос: в состоянии ли биоресурсы в принципе обеспечить энергетические потребности человечества?

Любой используемый на Земле вид энергии (кроме атомной) имеет в своей первооснове энергию Солнца. Ежегодно на Землю обрушивается 1012 Вт солнечной энергии, и хотя все наземные растения с помощью фотосинтеза способны аккумулировать менее 1 %, речь идет об огромной величине!

С учетом современных возможностей переработки доступного растительного сырья эксперты прогнозируют, что в ближайшие десятилетия биоэнергетика обеспечит не более одной пятой от общего объема энергопотребления. Это немало, особенно если учесть, что в первую очередь речь идет о замене автомобильного горючего. Что касается содержимого бензобаков, то современные технологии позволят к 2020 г. заменить каждый десятый литр горючего традиционного на горючее, полученное напрямую из растительного сырья. Более того, новые научные разработки, вероятно, скорректируют этот прогноз в сторону увеличения доли биодизеля и биоэтанола.

Что касается России, то хотелось бы, чтобы наша страна стала не столько потребителем смесевых топлив, сколько крупнейшим экспортером биотоплива. При этом предпочтительно, чтобы биотопливо производилось в непосредственной близости от сырьевой базы и с использованием современных отечественных технологий. Безусловно, также необходима корректировка ряда нормативных актов, например, по поводу акцизов на топливный биоэтанол.

Первые шаги уже делаются в обоих направлениях. Так, введен в действие ГОСТ Р 52368—2005 «Топливо дизельное евро», который предусматривает применение биодизеля. Растут посевные площади для выращивания рапса; начато или планируется строительство около двадцати заводов по производству топливного биоэтанола из злаковых культур и т. д. Интенсивность усилий, направленных на создание производств биотоплива из возобновляемого сырья, дает основание надеяться, что наша страна в обозримом будущем будет занимать заметное место в мировом топливном балансе не только благодаря своим запасам ископаемого топлива.

Резюмируя, скажем, что если сравнивать прогресс в биоэнергетике и производстве биотоплив с полетом самолета, то можно считать, что человечество уже прошло точку невозврата и должно двигаться только вперед. И дело теперь лишь за учеными и технологами, которые должны сделать все, чтобы биотоплива стали конкурентными на топливном рынке. В свое время великий Менделеев заметил, что «сжигать нефть все равно, что топить печку ассигнациями». Так не пора ли вернуться к дровам?

Литература

Дундич В. О., Яковлев В. А. Гидродеоксигенация биодизеля в присутствии катализаторов на основе благородных металлов // Химия в интересах устойчивого развития. 2009. Т. 17. С. 527—532.

Яковлев В. А., Хромова С. А., Ермаков Д. Ю. и др. Катализатор, способ его приготовления (варианты) и процесс гидродеоксигенации кислородорганических продуктов быстрого пиролиза биомассы, Патент РФ, 2 335 340, от 10.10.2008, пр. 22.08.2007.

Дундич В. О., Хромова С. А., Ермаков Д. Ю. и др. Исследование никелевых катализаторов реакции гидродеоксигенации биодизеля // Кинетика и катализ. 2010. Т. 51, № 5. С. 728—734.

Yakovlev V. A., Khromova S. A., Sherstyuk O. V. et al. Development of new catalytic systems for upgraded bio-fuels production from bio-crude-oil and biodiesel // Catalysis Today. 2009. V. 144 P. 362—366.

В публикации использованы фото М. Кошелевой

: 29 Сен 2010 , Чарлз Дарвин - великий популяризатор эволюционной идеи , том 34, №4

scfh.ru

Биотопливо из леса - Аналитика Лесной промышленности

Растёт спрос на биотоплива – горючие жидкости, изготовленные из возобновляемых биологических ресурсов. Один из них – древесина. Можно ли из древесины получать топливо, не уступающее нефтяному?

Первое, что нужно уяснить – это то, что именно бензина или керосина из дерева сделать нельзя. Оно не поддаётся разложению на углеводороды с прямой цепью, из которых главным образом состоят нефтепродукты. Однако это не означает, что из него нельзя получать вещества, способные заменить нефтепродукты.

Некоторые любят табуретовку

Первый в списке, конечно же, спирт. Из древесины можно получать два различных вида спирта. Первый, который так и называется древесным – по-научному метиловый спирт. Это вещество очень похоже на привычный этиловый спирт, как по горючести, так и по запаху и вкусу. Однако метиловый спирт отличается тем, что весьма ядовит, и приём его внутрь может привести к смертельному отравлению. Вместе с тем он является высококачественным моторным топливом, его октановое число даже выше, чем у этилового спирта, и намного выше, чем у обыкновенного бензина.

Технология получения метилового спирта из древесины очень проста. Он получается путём сухой перегонки, или пиролиза. Точнее, он является одной из составных частей жижки – смеси кислородсодержащих органических веществ, отделяющихся от свежевыгнанной древесной смолы. Однако выход полученного таким образом спирта слишком мал, чтобы он мог использоваться в качестве топлива. Это делает подобную технологию получения топлива бесперспективной.

Однако из древесины можно получить и этиловый спирт, в намного больших количествах. Этот спирт – так называемый гидролизный – получается при разложении целлюлозы, основного компонента древесины, с помощью серной кислоты. Вернее, при разложении целлюлозы получаются сахара, которые в свою очередь могут быть переработаны в спирт обычным путём. Этот способ получения этилового спирта весьма распространён в промышленности, именно гидролизным способом получают практически весь технический спирт, применяемый в непищевых целях.

Этиловый спирт может быть использован как непосредственно вместо бензина, так и в качестве присадки к бензину. Путём таких присадок получаются различные сорта биотоплива, популярные, в частности, в таких странах, как Бразилия.

Получение этилового спирта путём гидролиза древесины экономически несколько менее выгодно, чем получение его из различных сельскохозяйственных культур. Однако выгодной стороной такого способа получения биотоплива является то, что он не требует отведения сельскохозяйственных площадей под «топливные» культуры, не дающие пищевых продуктов, а позволяет использовать для его производства территории, задействованные в лесном хозяйстве. Это делает получение биотопливного этанола из древесины достаточно практичной технологией.

И терпентин на что-нибудь полезен

Недостатком этанола как топлива является его низкая теплота сгорания. При использовании в двигателях в чистом виде он даёт или меньшую мощность, или больший расход, чем бензин. Решить эту проблему помогает смешивание спирта с веществами с высокой теплотой сгорания. И не обязательно это продукты из нефти: в качестве такой присадки вполне годится скипидар, или терпентин.

Скипидар – тоже продукт переработки древесины, а если конкретно - хвойной: сосен, елей, лиственниц и других. Он достаточно широко применяется как растворитель, а наиболее очищенные его сорта находят применение в медицине. Однако лесоперерабатывающая промышленность в качестве побочного продукта производит большое количество так называемого сульфатного скипидара – низшего сорта, содержащего ядовитые примеси, не только неприменимого в медицине, но и находит весьма ограниченное применение в химической и лакокрасочной промышленности.

Вместе с тем скипидар из всех продуктов переработки древесины более всего похож на нефтепродукт, точнее – на керосин. Он отличается весьма высокой теплотой сгорания, может использоваться как горючее в керосиновых примусах, лампах, керогазах. Пригоден он и в качестве моторного топлива, правда, непродолжительное время: если его заливать в баки в чистом виде, двигатели вскоре выходят из строя из-за засмоления.

Однако скипидар можно использовать в качестве топлива не в чистом виде, а в качестве присадки к этанолу. Такая присадка не сильно снижает октановое число этилового спирта, но повышает теплоту его сгорания. Ещё одна положительная сторона такой технологии изготовления биотоплива в том, что скипидар денатурирует спирт, делает его непригодным для употребления внутрь в качестве алкоголя. А социальные последствия широкого внедрения неденатурированного спирта в качестве топлива могут стать весьма тяжелыми.

Лигниновые отходы – в доходы!

Такой компонент древесины, как лигнин, считается малополезным. Его применение в промышленности значительно менее широкое, нежели у целлюлозы. Несмотря на то, что он находит применение в производстве строительных материалов и в химической промышленности, чаще его просто сжигают прямо на лесохимпроизводстве. Однако, как выясняется, при пиролизе лигнина можно получить более разнообразные продукты, чем при пиролизе целлюлозы.

Лигнин состоит главным образом из ароматических циклов и коротких прямых углеводородных цепей. Соответственно, при его пиролизе получаются преимущественно углеводороды. Однако, в зависимости от технологии пиролиза, можно получать как продукт с высоким содержанием фенола и родственных ему веществ, так и жидкость, напоминающую нефтепродукты. Эта жидкость также пригодна в качестве присадки к этиловому спирту для получения биотоплива.

Разработаны технологии и установки для пиролиза, которые могут потреблять как лигнин из отвалов, так и неразделённые на лигнин и целлюлозу отходы древесины. Более высокие результаты получаются при смешивании лигнина или древесных отходов с мусором, состоящим из выброшенного пластика или резины: пиролизная жидкость получается более нефтеподобной.

Мирный атом и опилки

Ещё одна технология получения биотоплива из древесины разработана совсем недавно российскими учёными. Она относится к области радиохимии, то есть химических процессов, протекающих под воздействием радиоактивного излучения. В опытах учёных из ИФХЭ им. Фрумкина опилки и другие отходы древесины подвергались одновременному воздействию сильного бета-излучения и сухой перегонки, причём нагревание древесины проводилось именно с помощью сверхсильной радиации. Удивительно, но под воздействием радиации состав продуктов, получаемых при пиролизе, изменился.

В пиролизной жидкости, полученной «радиоактивным» способом, было обнаружено высокое содержание алканов и циклоалканов, то есть углеводородов, содержащихся главным образом в нефти. Эта жидкость получилась значительно легче нефти, сравнимой, скорее, с газоконденсатом. Причём экспертиза подтвердила пригодность этой жидкости для использования в качестве моторного топлива или переработки в высококачественные топлива, такие, как автомобильный бензин. Думаем, что это не заслуживает особого упоминания, но проясним ради успокоения страхов радиофобов: бета-излучение не способно вызывать наведённую радиоактивность, поэтому топливо, получаемое этим способом, безопасно и не проявляет радиоактивных свойств само.

Что пускать в переработку

Понятно, что предпочтительнее использовать для производства биотоплива не цельные стволы деревьев, а отходы переработки древесины, такие, как опилки, щепу, веточки, кору, да и тот же лигнин, который идёт в отвалы и печи. Выход этих отходов с гектара поваленного леса, конечно же, ниже, чем древесины в целом, но не следует забывать, что они получаются в качестве побочного продукта в производственных процессах, которые уже идут на многих предприятиях страны, соответственно, отходы производства дешевы и для их получения не нужно вырубать или засаживать под вырубку дополнительные площади леса.

В любом случае, древесина является ресурсом возобновляемым. Способы восстановления лесных площадей давно известны, а во многих регионах страны наблюдается даже и неконтролируемое зарастание лесом заброшенных сельскохозяйственных земель. Так или иначе, Российская Федерация не относится к странам, где к сбережению леса следует относиться со всем тщанием; площадей нашего леса и его потенциала к самовосстановлению вполне достаточно, чтобы загрузить полностью и лесоперерабатывающую промышленность, и производство биотоплив, и многие другие производства.

wood-prom.ru

для отопления, получения биотоплива и копчения

Пиролизный газ

Опилки – хорошее горючее для газогенераторных установок.

При использовании такого оборудования происходит не прямое горение опилок, а выделение из них горючего газа, который затем и сжигается.

Это позволяет получать больше энергии на протяжении более длительного промежутка времени при том же объеме древесных отходов.

Принцип работы таких установок следующий:

  • в металлическую емкость загружают опилки, но не утрамбовывают, чтобы между ними проходил воздух;
  • снизу начинают задувать воздух, чтобы в установке была принудительная тяга;
  • опилки разжигают и дожидаются, когда они сильно разгорятся;
  • когда опилки разгорятся, перестают задувать воздух и почти полностью перекрывают естественный приток воздуха;
  • установка переходит в режим пиролиза – термического разложения топлива на золу и горючие газы;
  • количество воздуха, который поступает в установку, достаточно для тления части опилок, что поддерживает режим работы газогенератора.

Выходящий газ содержит:

  • азот;
  • водяной пар;
  • углекислый газ;
  • водород;
  • оксид углерода (угарный газ).

Чтобы газогенератор поставлял газ непрерывно, и его можно было использовать для отопления, необходимо устанавливать 2–3 установки и подключать их поочередно.

Для этого потребуются электрические клапаны, которые будут отсекать неактивные котлы, а также ставить системы дозагрузки топлива.

Благодаря невысокой температуре горения топливо можно подгружать как снизу, так и сверху. В обоих случаях эффективна шнековая подача, но шнек нужен большого диаметра и с малым шагом, чтобы опилки не могли двигаться по нему под действием силы тяжести.

Биотопливо

Из опилок получают метиловый спирт, который можно использовать для отопления и любых двигателей, настроенных для работы на бензине или газе.

Метиловый спирт очень ядовит, поэтому его нельзя пить.

Существуют промышленный и домашний способы получения спирта из этого продукта, разница между ними в способе получения глюкозы из опилок.

Для обоих способов необходимо максимально измельчать опилки – чем меньше их размер, тем выше выход готового продукта.

Для получения биотоплива желательно использовать сырье лиственных пород, поскольку из них получается больше глюкозы.

Более подробно об устройствах для измельчения читайте в статье «Оборудование для переработки древесных отходов».

Превратив опилки в глюкозу, их сбраживают с помощью дрожжей, и после окончания брожения нагревают до температуры 60–70 градусов, чтобы испарялись спирты. Затем этот пар охлаждают и получают смесь различных спиртов, которая после очистки и становится биотопливом.

На таком топливе могут работать любые бензиновые двигатели, хотя для максимальной эффективности мотор нужно немного доработать.

Более подробно о получении и применении биотоплива читайте тут.

Копчение

Опилки – это хорошее топливо для копчения различных продуктов, придающее им неповторимый вкус и аромат.

Копчение – один из способов приготовления и консервации большинства продуктов. Выделяющийся в процессе копчения дым содержит:

  • антисептики, подавляющие деятельность бактерий;
  • фенолы;
  • альдегиды;
  • смолы;
  • муравьиную и уксусную кислоту.

Существуют 3 вида копчения:

  • холодное;
  • горячее;
  • быстрое.

Холодное копчение – это обработка продуктов дымом с температурой 17–30 градусов в течение нескольких дней.

Перед таким копчением продукт солят, варят или жарят, доводя до полной готовности, а холодный дым меняет вкусовые свойства продукта и консервирует его, удаляя влагу и подавляя размножение бактерий.

При горячем копчении температура дыма 60–80 градусов, а время обработки 3–7 часов. Для горячего копчения можно использовать как сырые, так и приготовленные продукты. Горячий дым производит то же действие, что и холодный, но за меньшее время.

Во время быстрого копчения продукт окуривают дымом с температурой 90 и более градусов, поэтому продукт не только коптится, но и запекается. Приблизительное время готовки 1 час.

Из-за малого времени воздействия продукт не успевает вобрать в себя достаточное количество консервантов и не подходит для длительного хранения, но приобретает «копченый» вкус.

Более подробно о:

  • принципах копчения;
  • влиянии копченостей на здоровье;
  • коптильных аппаратах;
  • рецептах для копчения различных продуктов

читайте в статье Опилки для копчения.

Вывод

Опилки – ценный материал для получения различных видов топлива, а также для копчения:

  • мяса;
  • рыбы;
  • фруктов;
  • овощей.

Прочитав эту статью, вы узнали, как превращают опилки в различные виды топлива, а также применение топлива из опилок в различных сферах. Можно использовать их для собственных нужд или наладить бизнес по их утилизации и получению недорого топлива или копчению различных продуктов.

rcycle.net

производство брикета из опилок. Производство топливных брикетов в домашних условиях :: BusinessMan.ru

Топливные брикеты – твердое горючее вещество, которое получают из древесины, а также иных отходов растительности.

Они широко применяются в наше время. Их используют для разнообразных видов топок, котлов, а также они хорошо горят в каминах, грилях, печках.

Топливные брикеты из древесины не включают вредных веществ, а также клея. Специально спрессованные при высокой температуре и под большим давлением, они напоминают по форме цилиндр.

Производство брикета из опилок основано на процессе прессования отходов столярного производства, измельченных отходов древесины под воздействием высокого давления при нагревании. Связующей цепочкой является лигнин, содержащийся в клетках растений. Многие задаются вопросом о том, как производить топливные брикеты. Об этом будет рассказано далее.

Преимущества

Главным плюсом данного материала является постоянная на протяжении четырех часов температура при сгорании. Топливные брикеты меньше дымят, не искрят и не стреляют. Также их преимуществом при использовании является наименьшее загрязнение окружающей среды во время сгорания в сравнении с классическими твердыми видами топлива при равной теплотворной способности, как, к примеру, уголь, но меньшим в пятнадцать раз пепельным содержанием (максимально 1%).

Это значит, что если сравнивать с обыкновенными дровами, то подкладывать в печь топливные брикеты можно в три раза меньше. При этом они способны обеспечить стабильную температуру на протяжении всего процесса горения. Это немаловажное свойство материала.

По завершении горения топливные брикеты становятся, как и обычные дрова, углем. Это позволяет в дальнейшем приготовить на них гриль или шашлыки. Температура нагрева топливных брикетов больше, чем у обыкновенных дров, и почти равна температуре каменного угля.

Преимуществом данного материала является неизменная температура во время горения на протяжении четырех часов. Древесные топливные брикеты обладают теплоотдачей 4400 ккал. Это является немалым показателем. К примеру, теплотворная способность дерева (твердая масса сухая) равна 2930 ккал/кг, у бурого угля она составляет 3910 ккал/кг. Топливные брикеты являются экологически чистой продукцией, т.к. при их производстве исключено добавление разнообразных добавок.

Основные особенности и сфера применения топливных брикетов

Для изготовления указанного материала в качестве сырья используется щепа, стружка, крошка или прочие отходы деревообработки, являющиеся натуральными. Сравнения топливных брикетов из древесины с коксом, углем-антрацитом и деревом показывают, что по способности отвода тепла они обладают самым высоким показателем, а при сгорании по выделению СО2 – в несколько десятков раз ниже.

Сгорая, данный материал практически не оставляет отходы, составляющая пепла в данном случае равна примерно одному проценту. Используя такую продукцию, вы не только обеспечиваете продолжительное постоянное горение без искр и щелчков, но и приносите гораздо меньше вреда природе. Поэтому производство брикета из опилок является эффективным.

Указанную продукцию применяют практически везде. Топливные брикеты являются альтернативным дешевым биотопливом для установок, которые работают на дровах, угле и т.д. Данный экологически чистый материал набирает огромную популярность в настоящее время.

В результате этого топливный бизнес будет рентабельным. Указанный материал используют для топки печей, каминов, приготовления шашлыков, в барбекю, мангалах. При этом продукция горит с наименьшим дымовыделением, высокой отдачей тепла, меньшим искрением.

Производство топливных брикетов в домашних условиях своими руками

Разумеется, топливные брикеты приобрести не составит труда. На сегодняшний день купить можно абсолютно все, если позволяет наличие денежных средств. Однако производство брикета из опилок можно осуществить и собственными силами, тем самым запастись на зиму дополнительным твердым экологически чистым топливом для печки. Также это избавит все уголки хозяйства от лишнего горючего мусора. Поэтому производство топливных брикетов в домашних условиях рентабельно.

Указанный материал изготавливается из опилок, щепок, стружки, соломы, шелухи семян, сухих стеблей растений, угольной пыли, опавших листьев деревьев. Иначе говоря, подойдет разнообразный мелкий горючий мусор, который уже не понадобится в хозяйстве. Компонентом для связки послужит обычная глина. На 10 кг мелкого сухого материала понадобится один килограмм глины. Для того чтобы топливные брикеты получались равной формы, свободно складывались, можно изготовить особые ячейки из досок (к примеру, от деревянных ящиков).

Этапы изготовления

В данном случае производство брикетов осуществляется в следующем порядке:

  • В подготовленную емкость ссыпается размельченный материал (опилки, щепки, стружка, солома, шелуха семян, угольная пыль, сухие стебли растений, опавшие листья деревьев).
  • Затем следует насыпать глину.
  • После этого добавить столько воды, сколько необходимо для легкой лепки всей массы. Это делается в индивидуальном порядке.
  • Далее лепим из получившейся массы брикеты или осуществляем заливку смеси в изготовленные формы.
  • Затем все тщательно прессуем и складываем для просушки на солнце.

Для прочности топливных брикетов их обкладывают снизу и сверху ненужной бумагой или ветошью. После этого спрессовывают все вместе.

Бизнес-план — производство топливных брикетов

Сегодня все чаще обращается внимание на возобновляемые источники энергии для всевозможных потребностей человека – это биодизельное топливо для автомобилей, солнечные панели, ветряные генераторы, древесина и топливные брикеты для отопления. Последние отличаются от обыкновенных дров высокой отдачей тепла. При их производстве используются современные технологии. Однако для начала необходимо составить бизнес-план «Производство топливных брикетов».

Как было сказано выше, указанная продукция создается из всяких отходов древесины, а еще из шелухи подсолнечника, из торфа, соломы. За счет своей значительной энергоотдачи, компактности и экологичности топливные брикеты используют где угодно –при отоплении домов, на электростанциях, в котельных и т.д.

При изготовлении данного материала лигнин – вещество, которое содержится в растениях, - под влиянием давления и температуры расплавляется, тем самым связывая все частички. По виду топливные брикеты похожи на обычные дрова. Их нередко называют евродровами. Обычно они бывают длиной около 25 см и 10 см в диаметре. В основном в упаковке содержится 12 брикетов. Однако при желании их можно делать различных размеров. В данном случае следует составить бизнес-план производства евродров.

Выбор сырья

В этом процессе важен индивидуальный подход. Реализовать производство топливных брикетов из опилок помогут отходы предприятий по обработке древесины (это может быть мебельная фабрика, пилорама, столярная мастерская и т.д.). Сырьем для изготовления указанного биотоплива могут стать опилки и всевозможные более крупные древесные отходы. К примеру, горбыль, обрезы, брак. Экономическим преимуществом в данном случае является недорогое возобновляемое сырье для производства топливных брикетов.

Рынок сбыта

Потребность в топливных брикетах из древесины постоянно растет. Это происходит в основном благодаря их экономному расходованию и удобству перевозки и хранения. В Европе данный вид топлива пользуется спросом уже на протяжении довольно длительного времени. В России указанный материал появился относительно недавно.

Однако рынок уже активно начал формироваться, а топливный бизнес в этой сфере стал набирать обороты. Поэтому есть возможность занять в этом деле свое место. Хорошо то, что источники сырья для изготовления данной продукции можно найти в избытке практически в любой области нашей родины.

Дачи, загородные дома, базы отдыха – потребители топливных брикетов – отапливаются котлами или каминами. В основном к данным объектам не подводятся отопительные коммуникации либо они значительно устарели и находятся в изношенном состоянии. Сегодня можно даже в супермаркетах купить топливные гранулы, евродрова.

Отдельной веткой реализации указанной продукции вполне могут стать разнообразные организации: сельхозкомбинаты, птицефабрики. Почти каждое предприятие, которое имеет котельные, работает на твердом топливе. Не составит труда заинтересовать закупкой данного материала указанные организации. Всего лишь необходимо будет подсчитать выгоду от сделки. Сюда входит и улучшение экологической обстановки в районе месторасположения предприятия, и уменьшение затрат на транспортировку и хранение. В основном все нынешние котельные, работающие на твердом топливе, могут работать на указанном материале.

Производство и технология

В производстве топливных брикетов в основном соблюдают следующие требования: фракционный размер не более 3 мм и влажность от 9 до 13 %. Конечно, не бывает совершенного сырья. И значительная его часть не будет соответствовать данным требованиям. Разнообразный размер отходов производства необходимо будет исправлять. Также важно сушить и измельчать. Все довольно-таки просто.

Для измельчения древесных отходов подойдет машина рубильного действия как отечественного, так и иностранного производства. Главными показателями вашего предприятия станут производственные объемы и регулируемая на выходе величина готовой фракции.

К примеру, для подобных целей используется машина, измельчающая древесные отходы, типа 5Р-РМ. Они загружаются в приемное окно, где специальный механизм захватывает их и переносит в измельчительную зону. После расщепления древесина поступает на решетку, сквозь которую происходит отсеивание более крупных готовых фрагментов. На выходе мы получаем опилки необходимого размера.

Доизмельчение и сушка сырья могут осуществляться в установке типа АС-3. Такая машина экономит электрическую энергию за счет одновременной просушки и измельчения отходов. Также для сушилки понадобится теплогенератор, который может работать на отходах или дровах.

Подбор персонала

К данному процессу следует относиться серьезно. Необходимо произвести набор трудового персонала для нормальной работы предприятия. Численность рассчитывается в зависимости от производственных объемов, а также в соответствии с нормами функционирования оборудования и количеством рабочих смен.

Определение штатного персонала для выполнения работ производится при учитывании рабочего времени 365 дней в году в 3 восьмичасовых смены. Так, осуществляется поиск генерального директора, главного бухгалтера, начальника смены (наладчика оборудования), оператора производства, основных рабочих, вспомогательного персонала, водителей.

Этапы реализации проекта

В данном случае потребуется следующее:

- Поиски источников первого капитала, кредит.

- Закупка оборудования и аренда производственных помещений.

- Работы по монтажу.

- Оформление необходимых документов на данный вид деятельности.

- Запуск производства.

Себестоимость и прибыль

- Производство топливных брикетов из опилок обладает стабильной себестоимостью в районе 5 %.

- Расходы на материалы и сырье составляют 40%.

- Амортизация – 14%.

- Расходы на оплату труда – 29%.

- Плата аренды составляет 5%.

- Взносы на обязательное пенсионное страхование – 4%.

- Накладные и общепроизводственные расходы составляют 2,9%.

- ЗИП на оборудование – 2%.

- Социальное страхование – 1,5 %.

Предприятие, осуществляющее производство брикета из опилок, не превышающее установленный оборотный лимит, по истечении пятилетнего срока может обладать рентабельностью до 50%. Это является неплохим показателем в данной сфере бизнеса.

Итог

Ознакомившись с содержанием данной статьи, каждый начинающий предприниматель может сделать соответствующие выводы и организовать производство брикетов из опилок. Бизнес-план в этом случае составить довольно просто.

businessman.ru

Бензин из опилок и морской капусты - Энергетика и промышленность России - № 2 (54) февраль 2005 года - WWW.EPRUSSIA.RU

Газета "Энергетика и промышленность России" | № 2 (54) февраль 2005 года

Известно, что главной причиной удорожания автомобильных перевозок является рост цен на бензин, дизельное топливо (солярку) и машинное масло. В России эти виды ГСМ производятся только из нефти, которая постоянно дорожает. Одновременно в последние годы значительно выросло количество автомобилей, особенно легковых. Все это объективно вызывает рост цен на ГСМ.

Вместе с тем нефть, газ, уголь, торф и природные сланцы имеют ту же физическую и химическую основу, что и кустарники, травы, сельхозкультуры, водоросли - органику.

Поэтому сегодня совершенно реальной представляется возможность с помощью новейших биотехнологий во многих регионах России в больших масштабах наладить выпуск заменителей ГСМ, т.е. получать их искусственным (синтетическим) путем с помощью материалов растительного происхождения. Прежде всего это относится к бензину.

Топливо вокруг нас

Заменителем бензина является спирт: метиловый (метанол) и винный (этанол).

Первый можно вырабатывать из угля, синтезированного газа, древесины, природных сланцев, торфа, травы, водорослей, бытовых отходов на свалках, сухого канализационного ила и т.д. Полученный из этого сырья спирт перерабатывают в бензин на специальных химических установках (реакторах). Он имеет достаточно высокое октановое число и не нуждается в антидетонаторах (присадках), предотвращающих взрыв топлива. Одновременно при его применении в двигателях уменьшается выброс в атмосферу вредных веществ (окислов свинца, азота и др.) и улучшаются ходовые качества автомобиля - особенно динамика разгона.

Еще в начале 1980-х годов в СССР были разработаны первые технологии получения технического спирта (метанола) из уголь-водо-метаноловой пульпы с помощью пара, технологии получения синтез-газа, а затем метанола, из бурого угля, и технологии получения метанола и синтетического бензина из неделовой древесины, в том числе – из опилок и кустарников. Тогда же были проведены исследования этих процессов, которые показали, что в процессе переработки выход полезных продуктов составил в среднем от 70 до 90%. Из нестандартного сырья получали газ, бензин, а также остаток в виде мазута, который можно было использовать как котельное топливо.

В Румынии из опилок получали древесный спирт (метанол), из которого затем в специальных химических реакторах путем пиролиза, т.е. разложения спирта при высокой температуре, получали бензин. КПД такого процесса составлял 50%, а теплотворность самого бензина была на 25% выше, чем у метанола, что соответствует бензину марки А-80 и выше.

В странах, бедных горючим, уже давно используется растительное сырье. Так, в Бразилии используется около 30% всей биомассы. Гектар специальных плантаций дает сырье, равное 28 тоннам нефти. В Швеции с целью получения искусственных ГСМ созданы специальные плантации быстрорастущих деревьев и кустарников, главным образом ивы и ольхи, вырастающих за год-два.

В СССР ученые Московского института горючих ископаемых использовали южную акацию, из которой с помощью разных технологий получали до 67% жидких углеводородов для моторного топлива и сырья нефтехимического синтеза.

В России же в настоящее время существуют десятки видов растений, деревьев и кустарников, пригодных для таких целей, а их естественные запасы громадны. Кроме того, возможно и специальное выращивание технических видов растений, деревьев, кустарников для получения из них синтетического бензина. Это не только поможет коренным образом изменить экономическую ситуацию в агропромышленном комплексе и лесном хозяйстве России, но и позволит восстанавить почву, расширить лесные насаждения, улучшить экологическую обстановку и т.д. При этом растительность - возобновляемый источник сырья и энергии, поэтому в России при рациональном использовании он будет неисчерпаем.

Помимо этого, существуют технологии получения синтез-газа и моторного топлива из торфа, запасы которого в стране весьма значительны.

Ботриококкус, зеленая водоросль, предки которой принимали участие в образовании нефти, и сегодня произрастает в воде многих озер. Поэтому ее и другие водоросли также можно выращивать в промышленных масштабах – и они смогут заменить нефть. Морские водоросли типа ламинарии (морской капусты) также являются сырьем для получения синтетического бензина.

В Австрии получают синтез-газ, а затем бензин из материала бывших свалок. А в Германии разработана технология получения нефти из сухого канализационного ила. Выход полезного продукта из тонны этого сырья составляет около 180-270 кг. Все перечисленное может быть использовано и в современной России.

Российские резервы

Другим резервом для производства синтетического бензина является винный спирт - этанол. В Бразилии получают этанол из кожуры апельсинов и бананов, косточек персиков, стеблей сахарного тростника, пищевых отходов и т.д. В нашей стране тоже были разработаны технологии получения бензина на основе этилового спирта. Для этого получают спирт-сырец (в народе - самогонку или чачу), а затем его перерабатывают в синтетический бензин, октановое число которого не ниже, чем у обычного бензина. Причем его сжигание дает значительно меньшее количество вредных выбросов в атмосферу.

В России имеются большие резервы в организации производства бензина на основе этанола. Получать его можно из злаковых, картофеля, овощей, ягод, фруктов, сахарной свеклы, бобовых, медоносных трав, отходов сельхозпереработки и т.д. Реализация на практике указанной возможности откроет перед страной значительные экономические и социальные перспективы. Для этого необходима законодательная легализация производства бензина из этилового спирта и организация такого производства в каждом районе страны при соответствующем соблюдении технологии и наличии установок (мини-заводов). Это может стать и основой для развития малого и среднего предпринимательства.

Развитие технологического цикла

В производстве синтетического бензина, а затем и других видов ГСМ могут быть задействованы разные отрасли агропромышленного комплекса страны - от зерноводства и животноводства до переработки сельхозпродукции, а также спиртовая и ликерно-водочная промышленность. Агропром и предприниматели с помощью науки могут организовать производство синтетического дизельного топлива (солярки) и моторного масла из рапса, подсолнечника и других масляничных культур, а также из животного жира. Так, в Новой Зеландии из двух килограммов бараньего жира получают три литра дизельного топлива.

Существующие технологии позволяют уже сегодня производить синтетическое дизельное топливо в разных регионах России в целях самообеспечения, не покупая его в больших количествах у нефтепереработчиков. Дальнейшая разработка и внедрение новых технологий получения синтетических ГСМ позволят увеличить количество и качество этих видов энергоносителей. Появление значительного количества более дешевого синтетического топлива уменьшит рынок потребления нефтепродуктов и снизит цены на них.

В производстве синтетических ГСМ могут принять участие сельское и лесное хозяйство, угольная и торфодобывающая промышленность, химическая и машиностроительная отрасли народного хозяйства, малый и средний бизнес. Это приведет к изменению финансовых потоков внутри страны, уменьшению зависимости России от мировых цен на нефть, развитию производства. Кроме того, появится возможность экспорта дешевого синтетического топлива за границу. В то же время данный процесс будет способствовать рациональному использованию природных ресурсов в России.

В малой энергетике России, особенно в северных, сибирских, дальневосточных регионах и сельской местности, массовое производство синтетических ГСМ из местных природных ресурсов и отходов позволит вырабатывать дешевую электроэнергию на небольших автономных бензиновых и дизельных электростанциях (стационарных или передвижных) для производственных и бытовых нужд, включая производство синтетических ГСМ. Это увеличит экономию электроэнергии в большой энергетике, снизит цены на нее, а также цены на ГСМ из нефти, производимых, на промышленных предприятиях.

В сельском хозяйстве России производство синтетических ГСМ из растительного сырья, животного жира и отходов переработки для самообеспечения и на продажу может послужить основой для его быстрого подъема и дальнейшего развития. Данный процесс приведет к расширению посевных площадей, восстановлению плодородия земли и повысит занятость сельского населения. Использование собственного синтетического топлива в бензиновых и дизельных электростанциях для производственных и бытовых энергетических нужд, а также само обеспечение сельхозтехники синтетическим ГСМ сделает сельское хозяйство независимым от поставщиков ГСМ из нефти и энергетиков и позволит сократить затраты на ГСМ и электроэнергию, тем самым снизить себестоимость сельхозпродукции.

Наконец, производство синтетического ГСМ позволит получать из нефти больше другого, более дешевого топлива, например авиационного или ракетного. В итоге перечисленное приведет к уменьшению и перераспределению рынка потребления нефти и газа, а также к снижению цен на них и рациональному использованию их в России.

www.eprussia.ru

инструкция по изготовлению из древесных отходов своими руками, оборудование, установка, видео, цена, фото

И нефть, и газ считаются невосполнимыми ресурсами, поскольку восстановление их запасов занимает целые геологические эпохи. Сегодня мы исследуем те возможности, к которым начинают присматриваться основные потребители энергоресурсов: производство биотоплива из древесных отходов, растительного сырья и даже канализационных стоков. 

На фото – пеллеты, вид биотоплива из древесины, завоевывающий популярность в нашей стране.

Что это такое

Если коротко – это та органика, которая:

  1. Обходится дешево;
  2. Может гореть с выделением большого количества тепла.

В эту категорию попадают самые разные вещества:

  • Жидкое биотопливо представлено этиловым, бутиловым  и метиловым спиртами, диметиловым эфиром и биодизелем – горючими органическими жирами.

Полезно: название происходит от основного потребителя – дизельных двигателей.Дизель способен работать на жирах так же, как двигатель внутреннего сгорания – на спиртах, горючих газах  и эфире.Собственно, правильное название дизтоплива – соляровое масло. При нормальном давлении и комнатной температуре добиться его воспламенения довольно трудно.

  • Твердое биотопливо – это и привычные нам дрова, и пеллеты – топливные гранулы из опилок, и торфяные брикеты, и даже солома и щепа.
  • Газообразные виды биотоплива – метан, водород и так называемый биогаз – смесь метана и CO2, выделяемая при брожении органических отходов.

В этих цистернах органические отходы превращаются бактериями в биогаз.

Зачем это нужно

Старая пословица “пока гром не грянет, мужик не перекрестится” исчерпывающе описывает ситуацию с использованием ископаемых энергоресурсов нынешней цивилизацией. Добыча и переработка нефти обеспечивает сверхприбыли, отказываться от которых во имя туманных идей экологии и светлого будущего никто не спешит.

Автомобили так же, как и сто лет назад, жгут литрами бензин; ТЭЦ работают на мазуте;  все перспективные разработки в области разработки альтернативных источников энергии скупаются крупными корпорациями и ложатся под сукно; проекты, которые не удается купить, всеми силами дискредитируются.

Однако не нужно быть семи пядей во лбу, чтобы понять, что нефтяное изобилие продлится недолго. Мировые запасы нефти закончатся в ближайшие полвека, и человечество столкнется с неизбежным энергетическим голодом.

Выходы из предсказуемого тупика очевидны:

  1. Использование для получения энергии восполнимых ресурсов – геотермальной энергии, солнца (см. солнечное отопление) и ветра. Идея хороша; но есть несколько “но”.Энергетические установки всех соответствующих типов очень дороги; ветряки и гелиосистемы, кроме того, занимают огромные площади, а их эффективность непредсказуема – все определяется погодой.Кроме того, накопленную энергию трудно, условно говоря, взять с собой в дорогу: существующие аккумуляторы при разумной массе обеспечивают автомобилям слишком маленький пробег, несопоставимый с традиционными машинами на бензине.

Пейзаж, типичный для Германии, где государственная стратегия развития предусматривает использование энергии из экологически чистых источников.

  1. Поиск альтернативных источников высокопотенциальной энергии. Самым глобальным из доступных общественности является проект строящегося во Франции ИТЭР – экспериментального термоядерного реактора.Однако пока что термоядерная энергетика не может решить базовую проблему: расходы энергии на удержание плазмы в магнитной ловушке почти не уступают полезному выходу существующих прототипов реакторов.Открытия в области холодного термоядерного синтеза успешно закиданы банановой кожурой под взмахи дирижерской палочки нефтяных корпораций.Другие альтернативные источники энергии, периодически упоминающиеся в прессе, пока что далеки от практического воплощения – то ли из-за сознательной информационной блокады, то ли из-за инертности мышления государственных структур. Причем не только российских.
  2. Третий путь не означает никаких революций в технологии и, соответственно, в экономике. Автомобили по-прежнему используют дизеля и двигатели внутреннего сгорания; ТЭЦ так же коптят небо.Но в топках и цилиндрах горит топливо, воспроизводство которого занимает не миллионы лет, а считанные годы – продукты переработки растительного и животного сырья.

Грех спорить: жечь лес в топке – варварство. Хорошая новость – в том, что многие виды деревьев растут очень быстро.

Темпы внедрения

Какова динамика производства биотоплива? Как растет его потребление?

Мир

В 2007 году суммарный объем произведенного во всем мире жидкого биотоплива составил 54 миллиарда литров. Если оценивать литраж потребления, впрочем, цифры не выглядят столь уж внушительно: это всего 1,5 процента от общего потребления жидкого горючего всех типов.

Любопытно, что на тот момент большей частью произведенного биотоплива был этанол: 46 миллиардов литров. Крупнейшие производители – США и Бразилия. На их долю пришлось 95% мирового производства.

К 2010 году, однако, доля этих стран снизилась до 90%, а общее производство жидкого биотоплива выросло до 105 миллиардов литров. 86 из них – этиловый спирт, остальное – биодизель.

Европа ставит целью к 2020 году перевести на альтернативные источники энергии 10% транспорта. В Швеции существует три сотни заправок, где можно заправлять дизельные машины… сосновым маслом. 8 марта 2013 годы был выполнен первый трансатлантический авиарейс на биотопливе.

Россия

Приведем голые факты без какой-либо их оценки.

  • Экспорт Россией биотоплива (прежде всего соломы, жмыха и щепы) на 2010 год составил 2,7 миллиона тонн. При этом в стране потреблялось всего 20% от произведенного биотоплива всех типов.
  • К концу 2013 года в России планируется запустить 50 электростанций на биогазе. Суммарная мощность всех, однако, составит всего 120 мегаватт.Для сравнения – печально прославившаяся электростанция Фукусима  в Японии на момент аварии имела суммарную мощность шести энергоблоков в 4,7 гигаватта.

Общую тенденцию показывает график. Собственно, у человечества просто нет альтернатив.

Оборотная сторона

Разумеется, ни одно явление в современном мире не может быть только позитивным или негативным. В чем подвох в случае биотоплива?

Теневая сторона его производства касается, прежде всего, использования растительного сырья.

Огромные площади, занятые так называемыми энергетическими (предназначенными для сжигания) лесами, кукурузой для производства этанола, рапсом, из которого выжимают масло для дизелей, отнимаются у производителей пищевой продукции.

По оценке экспертов, общее количество голодающих в мире в ближайшее десятилетие возрастет до 1,2 миллиарда человек именно из-за растущего спроса на биотопливо.

Нюанс: производство метана, водорода и биогаза из отходов – тот редкий случай, когда ни экологии, ни экономике стран – производителей не наносится никакого вреда.

Безвестный художник очень наглядно показал пользу от переработки биологических отходов.

Методы производства

Давайте полюбопытствуем, как производятся наиболее популярные виды топлива из растительного сырья. Перечислить все применяющиеся технологии в рамках одной статьи нереально, поэтому затронем самых ходовые типы горючего.

Пеллеты

Так называются топливные гранулы из прессованных опилок, которые позволяют автоматизировать подачу топлива в котел и дают при сгорании несколько больше тепла по сравнению с дровами.

Их производство не требует сложного оборудования; однако строить мини-завод по их изготовлению своими руками явно не стоит. При устоявшемся уровне цен на пеллеты и на необработанную топливную древесину производство может окупить себя только при больших объемах.

Как работает установка по производству биотоплива этого типа?

  1. Бревно очищаются от коры на окорочном станке.
  2. Щепорубочная машина превращает их в мелкую щепу.
  3. Молотковая мельница превращает щепу в мельчайшие опилки.
  4. Опилки просеиваются, неразмолотая щепа удаляется.
  5. Барабанная сушилка удаляет из опилок лишнюю влагу.
  6. Наконец, пресс превращает их в гранулы.
  7. Физико-химические изменения, делающие гранулы прочными, происходят при их охлаждении. Негранулированные  опилки отсеиваются и отправляются на повторную переработку.

Более популярно, однако, производство пеллет не по полному циклу, а из готовой щепы или опилок.

Отходы деревообработки – оптимальное сырье для производства пеллет.

Биодизель

Что это такое – мы уже упоминали в начале статьи. Как работает завод по производству биотоплива из обычного растительного масла?

Суть производства – в удалении из растительного жира молекул глицерина, придающего ему недопустимую в двигателях вязкость, и замещение его молекулами спирта. Правильное название этого процесса – этерификация.

Инструкция по изготовлению биодизеля примерно такова:

  1. Масло (льняное, подсолнечное, рапсовое – это безразлично) смешивается со спиртом (этиловым или метиловым) и катализатором – соответственно этиловым или метиловым эфиром. Смесь тщательно перемешивается.
  2. Отстоявшаяся смесь расслаивается. В верхней части емкости остается собственно биодизель – текучая жидкость цвета меда, снизу более вязкий и темный глицерин. Между ними – слой готового к  применению жидкого мыла, которое тоже можно использовать.
  3. Последний этап – осушение (в растительном масле довольно велико содержание воды). Для этого в биодизель добавляется сульфат магния, поглощающий воду; затем он отфильтровывается обычным тонким механическим фильтром.

Цена получившегося продукта определяется, прежде всего, себестоимостью растительного сырья. Закупать растительное масло ради производства дизтоплива – идея, по меньшей мере, странная уже потому, что соляровое масло стоит куда дешевле.

Полезно: биодизель более химически агрессивен по сравнению с соляровым маслом. Он сокращает ресурс сальников, резиновых прокладок, довольно быстро забивает топливные фильтры и  уже поэтому является источником энергии, скажем так, неоднозначным.

Схема производства биодизеля из рапса по полному циклу.

Биоэтанол

Оборудование для производства биотоплива этого типа представляет собой весьма производительный и эффективный… самогонный аппарат. Сама технология производства мало изменилась за последние десятилетия, разве что ассортимент сырья заметно расширился.

Знаменитый Остап Бендер говорил измученным сухим законом американцам, что гнать самогон можно даже из обыкновенной табуретки, и предлагал поделиться рецептом табуретовки.

Из чего производят этанол для технических нужд без малого век спустя после описанной в “Двенадцати стульях” эпопеи?

  • Большая часть биоэтанола производится, как уже говорилось, в Бразилии – из сахарного тростника и в США – из кукурузы. Очевидно, уроки Остапа запомнились и нашли применение в государственном масштабе.
  • Клубни маниока, растения, которое в больших количествах выращивают Китай, Тайланд и Нигерия – тоже очень перспективное сырье. Главное его достоинство – простота и технологичность производства, а раз так – то и дешевизна.Если верить Википедии, стоимость производства из маниоки спирта, соответствующего по топливной эффективности баррелю (159 литров) нефти – всего 35 долларов. Баррель сырой нефти на мировом рынке стоит примерно втрое дороже.

Производимый из этих клубней спирт намного дешевле сырой нефти

  • Наконец, целлюлоза, получаемая из опилок, соломы и прочих отходов древесно-растительного происхождения – источник биоэтанола почти неисчерпаемый.Однако из-за относительной сложности производства в настоящее время он считается экономически неоправданным.

Что же, подождем дальнейшего роста цен на нефть. Возможно, в обозримом будущем и правда представится возможность заправить машину табуретовкой…

Что с технологией производства биотоплива в домашних условиях?

Ну что вы, в самом деле, после указа 1985 года в нашей стране даже спрашивать про такое смешно…

  • Измельченное растительное сырье с добавкой дрожжей проходит процесс брожения, в результате чего получается брага с содержанием спирта не больше 15 процентов. При большей концентрации дрожжевые бактерии гибнут.
  • Отфильтрованная брага проходит ректификацию: нагревается в ограниченном объеме. При этом легкие фракции (прежде всего этанол) возгоняются первыми. Затем спиртовые пары конденсируются в непрерывно охлаждаемом змеевике (или аналогичном по функциональности устройстве).

При промышленных объемах вместо традиционных дрожжей применяются продукты биоинженерии – искусственные ферменты глюкамилаза или амилосубтин.

Технология со времен Остапа не изменилась.

Если вы обдумываете идею перевести свою машину на другой вид топлива – лучше учесть, что без адаптации серийный ДВС может гарантированно работать на спирто-бензиновой смеси, содержащей не больше 10 процентов спирта. Впрочем, встречаются свидетельства беспроблемной работы двигателей и при соотношении 40/60.

Заключение

Возможно, дополнительную полезную информацию вы сможете извлечь из видео в конце статьи. Успехов!

загрузка...

otoplenie-gid.ru


Смотрите также