Основные виды биологического топлива выробатываемые и применяемые в мире. Биологический бензин


Виды биотоплива для автомобиля | Экологические автомобили

Появление на рынке биологического топлива вызвало множество споров. Пока «зеленые» рассказывали о нем, как о спасительном продукте для человечества, ученые строили пессимистичные прогнозы. Но последние годы показали, что биотопливо становится неотъемлемой частью современной энергетической промышленности, доказав свою эффективность.

Биоэтанол

Биоэтанол — один из самых распространенных в мире видов жидкого биотоплива. Это спиртовое топливо, которое производиться из сельскохозяйственной продукции, содержащей сахар или крахмал (кукуруза, сахарный тростник). Но используемый в алкогольной продукции спирт отличается от топливного этанола. Последний производиться укороченной дистилляцией и не содержит воды, а метанол и сивушные масла делают его абсолютно непригодным для питья.

Главным поставщиками этанола являются Северная и Южная Америка, причем большую часть производства (45%) приходится на Бразилию. Однако государственные программы по расширению производства этанола в США и Канаде в скором времени выведут Северную Америку в лидеры на биотопливном рынке. Евросоюз также издал закон о доведении доли автомобильного топлива из возобновляемого сырья до 6%, увеличив объемы производства этанола в Испании, Франции, Италии и Германии. На африканском континенте 70-процетную долю всего этанола производит ЮАР. И даже такие гиганты, как Индия и Китай увеличивают долю этанола на рынке до 5%.

Биобутанол

Бутиловый спирт является одним из представителей одноатомных спиртов. Впервые был получен еще в середине 19 века, но массовое производство было налажено в начале 20-го. Сырьем для биобутанола может служить свекла, сахарный тросник, маниока, пшеница и даже целлюлоза. В России в ближайшее время будут построены 30 заводов по производству биобутанола из древесины, то есть из отходов деревообработки (опил, щепки). Удачные испытания на таком биотопливе дважды прошла Лада Калина.

Биобутанол — это универсальный вид биотоплива. Он может участвовать в работе двигателя, смешиваясь с бензином, либо являться самодостаточным источником энергии. Его энергетическая ценность выше, чем у этанола. Ценность биэтанола по сравнению с бензином составляет 75%, когда как у биобутанола она равна 95-98%. Еще одно направление в автомобильной промышленности, где биобутанол может оказаться крайней полезным — это топливные элементы и производство водорода. Бутанол совместно с биоводородом может получаться из биомассы термохимическим методом.

Биодизель

Основным сырьем для биодизеля служат жирные масла, иногда для производства применяются эфирные. Главными поставщиками этого вида биотоплива считаются Германия (рапс) и США (соя). Однако наиболее перспективным источником получения биодизеля являются водоросли. В конце семидесятых, в период глобального энергетического кризиса, в Америке стали исследоваться водоросли и наиболее эффективные способы их выращивания. Но как только цены на нефть упали, это направление потеряло свою актуальность.

Сегодня этот вид биотоплива снова набирает популярность. Он может использоваться как смесь для дизеля, либо самостоятельно в качестве 100-процентного биологического топлива. Нужно отметить, что биодизель безвреден для окружающей среды, микроорганизмы способны переработать его на 99% в течение одного месяца. Автомобиль, работающий на биологическом дизельном топливе, выделяет такое же количество углекислого газа, которое было поглощено растением (исходным сырьем для масла) в течение всей его жизни.

Уже сложно представить нашу жизнь без биологического топлива. Если оно исчезнет цены на нефть и бензин тут же вырастут на 15-20%. Тем не менее, все эти виды биотоплива не смогут полностью заменить нефть. По оценкам специалистов максимальная доля возобновляемого топлива в будущем составит 20-30%.

Новости по теме

Бензин или биоэтанол?

Помните, мы пытались ответить на вопрос, что хуже биодизель или дизель? Тогда группа из 150 независимых исследователей пришла к выводу,...

подробнее

 

ecoconceptcars.ru

Виды биотоплива: сравнение твердого, жидкого, газообразного

Альтернативой традиционным энергоресурсам (газу, каменному и бурому углю, нефти) являются различные виды биотоплива, для изготовления которых используется растительное либо животное сырье, а также отходы промышленности и результаты жизнедеятельности организмов.

Содержание статьи:

Что такое биологическое топливо

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.

Хотя в ближайшем будущем биотопливо вряд ли сможет полностью вытеснить традиционные углеводороды, развитие этой отрасли возобновляемой энергетики способствует сохранению запасов полезных ископаемых

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 CO2, 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.

На полях, занятых одним видом растений, обычно паразитируют особые разновидности вредителей. Попытка борьбы с ними при помощи инсектицидов и пестицидов приводит лишь к выработке устойчивости к данным средствам.

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.

К первому поколению 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)

В группу второго поколения 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.

Сырьем для производства биотоплива третьего поколения 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, отходы 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, опилки, 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

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 (Россия, Белоруссия, Канада, Швеция, Индонезия и другие).

Торф, содержащий 50-60% углерода, считается популярным газоносным материалом. Это ценное сырье может применяться не только в качестве топлива, но и как удобрение либо теплоизолятор

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 биогорючее можно применять даже для топки каминов в многоквартирных домах.

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 (C2H6O)

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% CO2, 49-87% метана, а также примеси h3 и h3S. 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 +35-38о 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.

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 h3, CO, Ch5.

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.

Видео: как производятся древесные брикеты

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.

sovet-ingenera.com

проблемы и перспективы (биоэтанол и производство)

Биотопливо, в отличие от традиционных нефти или газа, производится из возобновляемого биологического материала, например растений, навоза или отходов.

Биодизель

Что обычно называют "биотопливом"?

Биоэтанол

Биоэтанол - это биотопливный заменитель бензина. Производится из зерновых культур - по большей части пшеницы в Соединенном Королевстве, сахарной свеклы и маиса, соевых бобов и сахарного тростника в США и Южной Америке.

Биодизель

Биодизель - биотопливный заменитель дизеля. Получают из масел зерновых культур - чаще всего семян репса в Соединенном Королевстве и пальмового масла в Южно-восточной Азии.

Две вышеперечисленные формы - так называемое "биотопливо первого поколения", так как они получены из сырого материала, который можно использовать в пищевом производстве.

Биогаз

Биогаз - биотопливная замена природного газа. Его получают из органических отходов, включая отходы животноводческих хозяйств и мусора, полученного от муниципальных, коммерческих и индустриальных источников, прошедших процесс анаэробного разложения. В Соединенном Королевстве биогаз производится из отходов животных, а также за счет выделяющегося на свалках газа.

Выгода от использования

Основная практическая польза использования альтернативного биологического топлива это то, что в рамках определенных ограничений по объему, они могут быть объединены с традиционным "ископаемым" топливом и использованы в существующих энергетических системах, таких, как двигатели легковых машин и грузовиков.

В использовании биотоплива вместо ископаемого топлива существуют два основных природосберегательных фактора. Во-первых, биотопливо - возобновляемый ресурс, поэтому оно является долгосрочным, относительно дешевым и надежным источником энергии. Во-вторых, биотопливо в своем производственном цикле и использовании выделяет гораздо меньше парниковых газов.

Так называемое "второе поколение биотоплива", синтетическое топливо, хотя и получается из биомассы, имитирует химические характеристики ископаемого топлива. Это позволяет более глубоко интегрировать его в существующие топливные системы. Оно также может производится с большей долей "деревянной" биомассы, например из соломы, а не самой кукурузы.

Позиция Европы

Европейская комиссия поставила задачу использовать к 2020 году альтернативные источники энергии как минимум в 10% транспортных средств. Есть также промежуточная цель в 5,75% к 2010.

Правительство Великобритании анонсировало новые требования к использованию возобновляемого топлива в качестве меры, поддерживающей использование биотоплива и других возобновляемых источников энергии в транспортном секторе. Это позволит помочь Соединенному Королевству соответствовать требованиям Евросоюза.

В ноябре 2007 было создано Агентство по возобновляемому топливу, которое должно контролировать введение требований к использованию возобновляемого топлива. Председателем комитета стал Эд Галлахер (Ed Gallaher), бывший исполняющий директор Агентства по окружающей среде Великобритании.

Волнения по поводу жизнеспособности биотоплива на протяжении 2008 году привели к поправкам, внесенным Галлахером. Было рассмотрено непрямое влияние использования биотоплива на производство пищевых продуктов, разнообразие выращиваемых культур, цены на еду и площадь сельскохозяйственных земель. В отчете предлагалось снижение динамики внедрения биотоплива до 0,5% в год. Цель в 5 процентов таким образом должна быть достигнута не ранее чем в 2013/2014 гг, на три года позже, чем было изначально предложено. Более того, дальнейшее внедрение должно быть сопряжено с обязательным требованием к компаниям применять продвинутые технологии, которые бы поддерживали использование топлива второго поколения.

Проблемы

Существует несколько природоохранных и социальных факторов, связанных с производством биотоплива, два из которых суммированы ниже.

Эффективность биотоплива

Становится ясно, что источник биотоплива кардинально влияет на то, насколько оно целесообразно. Лучшие виды биотоплива могут выделять в 10 раз больше энергии, чем энергия, которая была задействована в их производстве, и при использовании выделяют лишь четверть того количества парниковых газов, которые бы выделились при использовании его ископаемого эквивалента. Этанол, получаемый из сахарного тростника в Бразилии часто приводится как пример "хорошего" биотоплива.

В отличие от хорошего, худшие образцы биотоплива требует гораздо больше затрат энергии при производстве, и выделяют много парниковых газов. Увеличение выбросов парниковых газов может быть и не напрямую связано с самим топливом - например, увеличение выброса происходит за счет газов, выделившихся во время лесных пожаров, организованных для расчистки сельскохозяйственных площадей. Биодизель из пальмового масла, производящийся в Индонезии, часто приводится как пример "плохого" биотоплива.

Поправки Галлахера подчеркивают необходимость развития целесообразных видов биотоплива и стандартов, по которым можно было бы оценить эффективность каждого вида топлива.

Еда против биотоплива

Запасы пищевых продуктов, используемые при производстве биотоплива первого поколения, могут быть успешно использованы при производстве продуктов питания. Многие злаковые и масляные культуры являются фундаментальными компонентами при производстве большого числа еды. Часто цитируется, что зерна, использованного при производстве полного бака этанола для большой машины, было бы достаточно, чтобы кормить одного человека целый год.

Существуют неоспоримые доказательства, что, хотя биотопливо гораздо более выгодно для окружающей среды, его использование имеет свои социальные и экономические последствия. В краткосрочной перспективе основные последствия будут включать более высокую потребность в зерновых культурах - соответственно можно ожидать и роста цен на продовольствие.

Источник: Авто Релиз.ру.

autorelease.ru

Поколения биотоплива | Биотопливо | Теоретические сведения

Биотопливо первого поколения

Биотопливо первого поколения изготовляют из сахара, крахмала, растительного масла и животного жира, используя традиционные технологии. Основными источниками сырья являются семена или зерна. Например, семена подсолнуха прессуют для получения растительного масла, которое затем может быть использовано в биодизеле. Из пшеницы получают крахмал, после его сбраживания – биоэтанол. Однако такие источники сырья занимают место в пищевой цепочке людей и животных. А т.к. население земли растет и требует все больше пищи, то использование их для производства биотоплива уменьшит количество доступных продуктов питания и увеличит их стоимость, что недопустимо на фоне сегодняшнего голода во многих странах мира.

Также многие виды биотоплива первого поколения зависят от субсидий и не могут соперничать по цене с существующими ископаемыми видами топлива (например, нефтью). Некоторые из них предоставляют лишь небольшое сокращение выбросов парниковых газов. Если принимать во внимание выбросы от производства и транспортировки, оценка жизненного цикла биотоплив часто превосходит таковую у традиционных ископаемых видов топлива.

Биотоплива второго поколения способны разрешить вышеназванные проблемы.

Биотопливо второго поколения

Главная задача технологий биотоплива второго поколения – увеличить количество выпускаемого экологически устойчивого биотоплива, используя биомассу, состоящую из остаточных непищевых частей растений, таких как стебли, листья, шелуха, оставляемых после извлечения пищевой части. Также годятся непищевые растения (просо, ятрофа) и производственный мусор: древесная стружка, кожура и мякоть от прессовки фруктов и т.п.

Технологии биотоплива второго поколения призваны извлекать полезное сырье из древесной или волокнистой биомассы, содержащей полезные сахара в целлюлозе и лигнине. Все растения содержат целлюлозу и лигнин. Они представляют собой составные углеводы (молекулы, основанные на сахаре). Лигноцеллюлозный этанол получают путем отделения молекул сахаров от целлюлозы, используя энзимы, нагревание паром и другие дообработки. С помощью брожения из данных сахаров можно получить этанол таким же путем, как и биоэтанол первого поколения. Побочным продуктом этого процесса является лигнин, которой может быть сожжен как не влияющий на концентрацию углекислого газа в атмосфере для выработки тепла и энергии. Также лигноцеллюлозный этанол сокращает выбросы парниковых газов на 90% по сравнению с ископаемой нефтью.

Биотопливо третьего поколения

Биотопливо третьего поколения или водорослевое топливо изготовляется из водорослей. Водоросли – одновременно дешевое и высокопродуктивное сырье для получения биотоплива. По данным экспериментов заявляют, что можно произвести в 30 раз больше энергии с акра водорослей, чем с акра наземных растений, таких как соя. На фоне растущих цен на ископаемые виды топлива (например, нефть), проявляют все больше интереса к разведению водорослей. Одно из превосходств биотоплива над другими видами топлива – это его биологическая разложимость и относительная безопасность для окружающей среды при его утечке. Тем не менее, водорослевое топливо имеет и свои трудности при производстве: необходима большая площадь для выращивания водорослей. Министерство энергетики США полагает, что если заменить все нефтяное топливо в США на водорослевое, то на водорослевые фермы потребуется около 15000 кв. миль (38,849 кв. километров), что примерно соответствует площади штата Мэриленд или 1/7 площади, отведенной под зерновые культуры в 2000 году.

Большинство биотоплива получают путем преобразования органического вещества в топливо, однако существует альтернативный подход, основанный на том, что некоторые водоросли от природы вырабатывают этанол, который можно собирать без уничтожения самого растения. На данный момент компания Алгенол пытается поставить данный метод на коммерческую основу.

{odnaknopka}

energycraft.org

Виды биотоплива

Биотопливо - это топливо, которое получают, как правило, из биологи

 

ческого сырья, в качестве которой используют стебли сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Могут также использоваться целлюлоза и различные типы органических отходов.

 

Различают твердое биотопливо (дрова, солома), жидкое биотопливо (этанол, метанол, биодизель), и газообразное биотопливо (биогаз, водород).

Твердое биотопливо

Дрова - древнейшее топливо. Сейчас для производства дров или биомассы выращивают энергетические леса, состоящие из быстрорастущих растений. Из-за значительного роста цен на нефть в последнее время население многих стран сокращает потребление нефтяных топлив и увеличивает использование дров. Это приводит к истреблению лесов.

Твердые энергоносители биологического происхождения (главным образом навоз, отходы древесина, торф) брикетируют, сушат и сжигают в каминах жилых домов и топках тепловых электростанций, вырабатывая дешевое электричество для бытовых и производственных нужд. Отходы древесины с минимальной степенью подготовки к сжиганию (опилки, кора, шелуха, солома и т.д.) прессуют в топливные брикеты или пеллеты, которые имеют форму цилиндрических или сферических гранул диаметром 8-23 мм и длину 10-30 мм.

Жидкое биотопливо

Биоэтанол - это обычный этанол, получаемый путем переработки растительного сырья и используемый как биотопливо. Этанол (этиловый спирт) - C2H5OH или Ch4-Ch3-OH, второй представитель гомологического ряда одноатомных спиртов, в просторечии - спирт или алкоголь. Существует 2 основных способа получения этанола - микробиологический (спиртовое брожение) и синтетический (гидратация этилена). Следствием брожения является раствор, содержащий не более 15% этанола, поскольку в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрирования, обычно путем дистилляции. В промышленных масштабах этиловый спирт получают из сырья, содержащего целлюлозу (древесина, солома), которую предварительно гидролизуют. Смесь, образовавшаяся при этом, подвергают спиртовом брожению.

Этанол по сравнению с бензином является менее «энергонасыщенным» источником энергии. Пробег машин, работающих на Е85 (смесь 85% этанола и 15% бензина; буква «Е» от английского Ethanol), на единицу объема топлива составляет около 75% от пробега стандартных машин. Обычные машины не могут работать на Е85, хотя двигатели внутреннего сгорания работают на Е10. На «настоящем» этаноле могут работать только т. н. «Flex-Fuel» машины. Эти автомобили могут работать на обычном бензине или на произвольной смеси того и другого.

Серьезным недостатком биоэтанола является то, что при сгорании этанола в выхлопных газах двигателей появляются альдегиды (формальдегид и ацетальдегид), которые наносят живым организмам не меньший ущерб, чем ароматические углеводороды.

Биометанол - вид жидкого биотоплива на основе метилового (древесного) спирта, получаемого путем сухой перегонки отходов древесины и конверсией метана из биогаза. Производство биомассы может осуществляться путем культивирования фитопланктона в искусственных водоемах, создаваемых на морском побережье. Вторичные процессы представляют собой метановое брожение биомассы и последующее гидроксилирование метана с получением метанола.

Несмотря на высокое октановое число - более 100, теплотворная способность метанола вдвое меньше, чем у бензина. Это, а также недостаточная летучесть чистого спирта, объясняет необходимость смешивания метанола с бензином. Стандартом является биометанол М85 (буква «М» от англ. Methanol), содержащий 85% метилового спирта и 15% бензина.

Биометанол М85 не получил распространение как вследствие низкого энергосодержание, так и через исключительную коррозионную активность метанола, которая требует применения специальных материалов.

С точки зрения получения энергии данная биосистема имеет существенные экономические преимущества по сравнению с другими способами преобразования солнечной энергии.

Биобутанол-C4h20O - бутиловый спирт. Бесцветная жидкость с характерным запахом. Широко используется в промышленности. Производство бутанола началось в начале XX века. В 50-х годах из-за падения цен на нефть бутанол начали изготовлять из нефтепродуктов.

Бутанол не обладает коррозионными свойствами, может передаваться существующей инфраструктурой. Может, но не обязательно должен, смешиваться с традиционным топливом. Энергоемкость бутанола близка к энергоемкости бензина. Бутанол может использоваться в топливных элементах, а также как сырье для производства водорода.

Сырьем для производства биобутанола могут быть сахарный тростник, свекла, кукуруза, пшеница, а в будущем и целлюлоза.

Диметиловый эфир (ДМЭ) - C2H6O может производиться как из угля, природного газа, так и из биомассы. Большое количество диметилового эфира производится из отходов целлюлозно-бумажного производства. Сжижается при небольшом давлении.

Диметиловый эфир - экологически чистое топливо без содержания серы, содержание оксидов азота в выхлопных газах на 90% меньше, чем в бензине. Применение диметилового эфира не требует специальных фильтров, но необходима переделка систем питания (установка газобалонного оборудования, корректировка смесеобразования) и зажигания двигателя. Без переработки возможно применение на автомобилях с LPG-двигателями при 30% содержании в топливе.

Биодизель - топливо на основе жиров животного, растительного и микробного происхождения, а также продуктов их этерификации.

Для получения биодизельного топлива используются растительные или животные жиры. Сырьем могут быть рапсовое, соевое, пальмовое, кокосовое масло, или любое другое масло-сырец, а также отходы пищевой промышленности. Разрабатываются технологии производства биодизеля из водорослей.

Биотопливо второго поколения - топливо, полученное разными методами пиролиза биомассы, или другие топлива, отличные от метанола, этанола, биодизеля.

Быстрый пиролиз позволяет превратить биомассу в жидкость, которую легче и дешевле транспортировать, хранить и использовать. Из жидкости можно сделать автомобильное топливо или топливо для электростанций.

Газообразное биотопливо

Биогаз - продукт сбраживания органических отходов (биомассы), представляющий смесь метана и углекислого газа. Разложение биомассы происходит под воздействием бактерий класса метаногенов.

Биотопливо третьего поколения

Биотоплива третьего поколения - топливо, полученное из водорослей. Кроме выращивания водорослей в открытых прудах существуют технологии выращивания водорослей в малых биореакторах, расположенных вблизи электростанций. Сбросного тепла ТЭЦ способно покрыть до 77% потребностей в тепле, необходимом для выращивания водорослей. Эта технология не требует жаркого тропического климата.

 альтернативная энергия, биотопливо, биогаз

alternativenergy.ru

www.ecotoc.ru

Альтернативные источники энергии и виды транспорта на нем Биологическое топливо

Автор: kolinos | Рубрика: Биологическое топливо

В соответствии с последними исследованиями, проведенными учеными из университета Аделаиды, Австралия, и австралийского научного совета, пустынное растение, из которого в Мексике производят известный горячительный напиток текилу, может рассматриваться в качестве устойчивого альтернативного источника биотоплива и других биохимических продуктов.

Читать далее »

Автор: kolinos | Рубрика: Биологическое топливо

Всего через несколько недель после производства первой партии синтетического дизельного топлива, изготовленного из диоксида углерода и воды, немецкая автомобилестроительная компания Audi AG представила другое синтетическое топливо, произведенное без использования нефти, которое получило название «e-benzin» (е-бензин). Этот вид топлива был разработан французским партнером проекта, компанией Global Bioenergies.

Читать далее »

Автор: kolinos | Рубрика: Биологическое топливо

Немецкий автомобилестроительный концерн Audi на днях объявил о разработке новой технологии производства топлива для двигателей внутреннего сгорания. Как утверждает компания, новое синтетическое топливо абсолютно экологически чистое, поскольку оно изготавливается из простой воды и углекислого газа.

Читать далее »

Автор: kolinos | Рубрика: Биологическое топливо

Водоросли являются потенциальным источником для производства биотоплива, но они также нашли применение и в других областях, таких как производство пищевых добавок и косметических средств. Когда водоросли выращиваются на коммерческой основе, их обычно подпитывают химическими удобрениями. Стоимость этих химических веществ, безусловно, сокращает чистую прибыль от производства биотоплива, а также преуменьшает его экологическую значимость. Но ученые из университета Райса в Хьюстоне придумали способ выращивать водоросли, используя удобрения, которые имеются в достаточном количестве… в муниципальных сточных водах. Водоросли не только будут питаться удобрениями, но и попутно очищать воду для дальнейшего использования.

Читать далее »

Автор: kolinos | Рубрика: Биологическое топливо

Ученые из Центра исследований и прикладных технологий и моделей штата Халиско (CIATEJ), Мексика, разработали новую технологию получения биоэтанола из отходов обработки зерновых культур и недавно представили прототип установки, которая способна производить до 500 литров этого экологически чистого топлива в день.

Читать далее »

Автор: kolinos | Рубрика: Биологическое топливо

Два года назад авиалайнер Boeing 787 Dreamliner стал первым самолетом, который перелетел через Тихий океан на биотопливе. На самом деле, это было не чистое биотопливо, а смесь из обычного авиатоплива и биологического, полученного из использованного масла для жарки. А недавно в целях обеспечения постоянных поставок этого биотоплива компания Боинг (Boeing Inc.) заключила с китайской корпорацией гражданского самолетостроения Commercial Aircraft Corp. of China (COMAC) соглашение по его производству на пилотном заводе.

Читать далее »

Автор: kolinos | Рубрика: Биологическое топливо

В целях снижения «углеродного следа» и более широкого использования биологического топлива в авиационной промышленности, компания-производитель Боинг недавно объявила о сотрудничестве с авиаперевозчиками South African Airways и SkyNRG по производству авиатоплива из нового, практически не содержащего никотин табачного растения. Выращивание нового табака уже налажено на экспериментальных фермах, а теперь Боинг планирует расширить посадки на местные табачные плантации Южноафриканской республики.

Читать далее »

Автор: kolinos | Рубрика: Биологическое топливо

Исследователи из технологического института Джорджии и института биоэнергетики от Департамента энергетики США недавно объявили о разработке бактерии, которая будет использоваться для производства высокоэнергетического углеводородного топлива, используемого в ракетной технике и для других нужд аэрокосмической промышленности.

Читать далее »

Автор: kolinos | Рубрика: Биологическое топливо

Американская компания Proterro разработала процесс получения недорогих промышленных сахаров нового поколения, которые, как полагает компания, позволят обеспечить независимость рынка биотоплива от обычных сахаров, производимых из сельскохозяйственных культур, в частности, из сахарного тростника.

Читать далее »

Автор: kolinos | Рубрика: Биологическое топливо

Несмотря на то, что низкотемпературные топливные элементы, работающие на метаноле или водороде, уже хорошо изучены, существующие технологии не позволяют этим источникам питания напрямую использовать биомассу в качестве топлива из-за отсутствия эффективного катализатора для полимерных материалов.

Читать далее »

www.cheburek.net


Смотрите также