Производство биотоплива: возможные источники сырья и технология

Содержание

Оборудование для производства биотоплива – Справочник металлиста

Производство биотоплива: возможные источники сырья и технология

Вряд ли когда-либо биотопливо потеряет свою актуальность, ведь это не только экологически чистый продукт, но и экономия по всем параметрам. Многие предприниматели задумывались над тем, чтобы открыть своё небольшое дело в данном направлении.

Если вы один из них, то должны правильно выбрать оборудование для производства биотоплива, ведь именно от техники зависит большая часть успеха. Тут нет ничего сложного, хотя на поиск и покупку может уйти достаточно большое количество времени.

Оборудование для производства биотоплива

большое количество видов данного продукта сгорания. Например, гранулы, брикеты различной формы, древесный уголь и щепа, а также дрова.

Итак, давайте поговорим о технике, которую предстоит купить.

Во-первых, это цепной разобщитель брёвен, с которого начинается технологическая линия, далее идёт рубочная машина, позволяющая получить мелкую фракцию.

В это же время от древесины отделяется кора, так как её в качестве топлива использовать не предполагается. Нам также не обойтись и без теплогенератора, с помощью которого будет осуществляться сушка.

Что касается сушилки, то тут у нас есть возможность выбора между барабанной и ленточной. Для окончательного измельчения используется дробилка (молотковая мельница).

Из оборудования остаётся приобрести пресс-формы и шнековые смесители для увеличения влаги в сырье.

Твердое биотопливо: производство и технология

Можно сказать, что капиталовложения будут относительно небольшими, так как процесс простой и не занимает много времени. В это же время технологическая линия довольно серьёзная и габаритная.

Всего есть 6 этапов производства, это: измельчение, сушка, окончательное измельчение, водоподготовка, прессование и охлаждение. Каждый из пунктов должен выполняться квалифицированными специалистами.

Измельчение осуществляется в дробилках до получения фракции 25 х 25 х 2, хотя можно немного и меньше. Сушка, как было отмечено выше, может осуществляться в ленточных и барабанных сушилках.

Вторые менее дорогостоящие, но с пониженной безопасностью. По окончании процесса влажность должна быть в пределах 8-12%. Следующий этап — доизмельчение до фракции 4 мм и подача на водоподготовку. Шнековые смесители подают пар, поэтому сырьё с влажностью менее 8% насыщается водой для улучшенного прессования.

Основное оборудование

В сердце всего производства лежит пресс, который и является самым дорогостоящим оборудованием. Всего есть два варианта. Это купить пресс с круглой или плоской матрицей. Каждый из видов обладает своими преимуществами и недостатками. Принцип работы, по сути, ничем не отличается.

Сырье подвергается смятию и через специальные отверстия в матрице продавливается, а затем обрезается ножами. Данная установка по производству биотоплива выполняется из самых твёрдых материалов и сплавов, это касается как корпуса, так и всей рабочей части. Зачастую используется закалённая износостойкая сталь.

Это обусловлено тем, что температура во время работы агрегата повышается примерно в 3 раза и достигает 100 градусов по Цельсию, если она превышает отметку в 120, то качество изделия значительно падает из-за протекающих в нём необратимых процессов.

Немного полезной информации

Не стоит упускать из виду такой важный этап производства, как охлаждение. Для этого могут быть использованы специальные холодильники или обдувные устройства.

Если вы планируете заниматься таким бизнесом всерьёз, то рекомендуется установить системы очистки готовых гранул от пыли, что улучшает их качество. Далее идёт расфасовка продукции. Сегодня большую популярность получают топливные брикеты, которые изготавливаются из отходов аграрной деятельности.

Это и шелуха от подсолнухов, гречихи и многое другое. Технология тут гораздо проще, нежели вышеописанная. Сам по себе процесс заключается в том, что сырье сжимается на прессе (поршневом, шнековом).

Такой станок для производства биотоплива можно использовать и для гранулирования. К примеру, шнековый пресс имеет небольшой вес и работает постоянно, в то время как поршневой носит циклический характер, но цена на него на порядок меньше.

Заключение

Вот мы и поговорили о том, какое необходимо оборудование для производства биотоплива. Помимо этого, вкратце была рассмотрена и технология.

По большому счёту, процессы гранулирования и брикетирования между собой схожи. Что будете использовать вы, зависит только от количества доступных средств.

Если их достаточно, то можно наладить выпуск как гранул, так и брикетов, что поможет на порядок быстрее окупить вложения в бизнес.

В любом случае, в России производство биотоплива находится только в процессе развития, и рынок еще не насыщен подобными предложениями.

Следовательно, это отличная возможность заработать неплохие деньги, тем более что это очень перспективное направление.

Особенно если учесть тот факт, что когда закончится нефть и газ, это будет основным видом топлива.

Источник: https://BusinessMan.ru/new-texnologiya-i-oborudovanie-dlya-proizvodstva-biotopliva.html

Производство биотоплива: возможные источники сырья и технология – Stroim24.info

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.

Источник: https://ssk2121.com/oborudovanie-dlya-proizvodstva-biotopliva/

Как производят биотопливо?

Производство биотоплива: возможные источники сырья и технология

8 декабря 2014

Биотопливо относится к альтернативным источникам энергии. Впрочем, к подобным источникам относят любые, которые не являются производными от классических ископаемых углеводородов – природного газа и нефти. Фактически даже древесина, которую человечество использует столетиями для получения тепловой энергии, по этой классификации является альтернативным вариантом.

Альтернативные источники энергии отличаются экологичностью и возобновляемостью, а в некоторых случаях и бесконечностью, как, к примеру, солнечная энергия или энергия движения воздушных масс. Биотопливо относится к возобновляемым и экологически чистым источникам энергии.

Оно представляет собой продукт биологического происхождения, твердый, жидкий или газообразный.

Изготовление и применение биотоплива на базе собственного хозяйства позволяет получить автономию от покупных энергетических источников, а заодно и решить проблему утилизации разнообразных органических отходов, начиная от содержимого выгребной ямы и заканчивая сорняками, удаленными с грядок.

В использовании биологического топлива есть свои минусы и одним из них является высокая стоимость, которую требует производство биотоплива.

При решении организовать получение энергии из биосырья, необходимо просчитать, сколько средств уйдет на строительство завода по производству топлива, сколько будет стоить оборудование, сколько можно будет иметь прибыли, и какова будет экономия потребителей при использовании биотоплива. Практика показывает, что завод, выпускающий биотопливо, довольно рентабелен, если налажен сбыт продукции потребителям.

Производство топливных гранул (пеллет)

Пеллеты, топливные гранулы, как и топливные брикеты, производятся из опилок, других древесных отходов, шелухи подсолнечника, соломы.

Растительная масса помещается в биоустановки, то есть емкости, где происходит измельчение. Получается практически мука из отходов растительного производства.

Эта масса поступает в сушилку, где выпаривается жидкость. Именно этот процесс подготавливает массу к качественной прессовке.

В прессе-грануляторе при сжатии растительной муки повышается температура массы. В растительных частицах содержится лигнин, по составу схожий со смолой. Он растапливается и склеивает высушенные частички растений, получаются гранулы того размера, который задан при настройке оборудования.

Для гранулирования используют специальные пресс-формы, так называемые кольцевые штампы. Они вращаются с помощью роторных вальцов, и при вращении растительная масса поступает в круглые отверстия пресс-формы, то есть в фильеры. Схема аппарата напоминает обычную мясорубку с ножом, который снаружи срезает цилиндрики гранул.

Это простое описание технологии, которое завершается охлаждением и упаковкой. Объем одной упаковки минимум 2 кг, но каждый завод, как правило, продает гранулы и врассыпную, это удобно покупателям – промышленным предприятиям.

Производство топливных брикетов

Технология изготовления топливных брикетов во многом напоминает производство пеллет. Различие в форме готового продукта. Отходы сельскохозяйственного и деревообрабатывающего производства также мелко рубятся и при высоком давлении прессуются.

Некоторые виды сырья для производства брикетов необходимо нагревать до очень высокой температуры – до 350 градусов. В древесном сырье очень много лигнина, поэтому прессование идет отлично. При использовании однолетних растений лигнина не хватает, поэтому производство топливных брикетов из соломы идет с добавлением связующих веществ.

При высокой температуре больше всего оплавляется поверхность брикетов, что делает их прочными. Это очень важно, так как транспортировка может существенно травмировать биотопливо.

Цилиндрические брикеты получают с помощью ударных механизмов, длина производимых брикетов может быть бесконечна, нарезка на куски производится по желанию. Различают цельные брикеты и брикеты с отверстием внутри. Плотность прессовки очень высока, близка к каменному углю. Объем произведенного брикета в 10 раз меньше, чем объем первоначального сырья, взятого для производства.

Производство биогаза

Биогаз, как биотопливо, очень ценный продукт, который существенно удешевляет обычное топливо и делает его экологически более безопасным и чистым. Процесс производства биогаза – это создание условий, в которых без доступа воздуха идет разложение биологических отходов при помощи биобактерий.

Производство биотоплива — биогаза требует специального устройства. Первый этап – измельчение сырья. Определенное количество соломы, шелухи, опилок и пр. поступает в реактор, то есть резервуар, в котором оно нагревается.

К этому резервуару идет специальный загрузчик, иногда используется насосная установка. Все оборудование серьезно утеплено для сохранения температуры внутри. Измельчение и периодическое перемешивание осуществляется вмонтированными миксерами.

Изготавливается установка из железобетона, иногда используется сталь со специальным устойчивым покрытием.

Внутри реактора создается питательная для бактерий среда, то есть туда помещаются растительные отходы производства. А вырабатывают бактерии биогаз.

Итак, для производства биологического газа требуется растительное сырье, тепло (до +38 градусов), и перемешивание миксером.

Образующийся газ поступает в газгольдер, там он очищается и затем транспортируется к котлу потребителя или на электрогенератор. Доступ воздуха в реактор перекрыт, поэтому никакой опасности взрыва не существует.

Описание технологии с использованием птичьего помета или навоза несколько отличается, оно включает дополнительную фазу фильтрации.

Производство биоэтанола

Промышленная технология получения биоэтанола предполагает переработку растительного сырья, которое очень похоже на производство обычного спирта. Первая стадия процесса – подготовка сырья, его измельчение.

Главное условие для гарантии успешного получения биоэтанола – высокое содержание крахмалов в сырье. Именно поэтому для биоэтанола лучше всего подходят злаковые культуры. После измельчения сырье подвергается ферментации, то есть крахмалы расщепляются при взаимодействии с дрожжами.

Получается спирт, в отходы идут сивушные масла и барда. Последняя используется в изготовлении кормов.

Качество производства биоэтанола и сходного с ним биобутанола постепенно повышается, так как ученые выводят все новые виды бактерий, которые улучшают и удешевляют процесс производства. Преимущество такого биотоплива – легкость хранения, не требуется специальное оборудование для транспортировки, так как биоэтанол не смешивается с водой.

Производство биодизеля

Мини-завод по производству биодизеля

Биодизель производится также из растительного сырья при помощи реакции переэтерификации. Растительное масло или жир под воздействием катализатора превращается в эфир метила. Производство биодизеля предполагает использование масел рапса, сои и некоторых других растений.

Основная задача технологов в этом процессе – правильно подобрать катализатор. Тогда реакция идет быстрее и на выходе получается качественный биодизель. На данный момент уже освоена технология получения биодизеля не только из соломы, но и из древесного сырья, из опилок и щепы.

На крупных заводах применяется самая современная технология производства биодизеля, в корне отличающаяся от домашних способов.

Вместо устаревших рекуперации и мойки топлива водой применяется струйная гидродинамическая кавитация, ультразвуковая, высокочастотная и полностью управляемая.

Современные установки могут производить до 16 тысяч литров биотоплива в час! Гидродинамическая кавитация в прошлом служила только военным, и теперь нашла свое мирное применение в производстве биодизеля.

В отдельный вид биотоплива на сегодняшний день выделяется дизель из водорослей, то есть топливо третьего поколения. Для производства используют биоустановки — биореакторы, в которые в качестве питательной среды помещается двуокись углерода. Особый вид водорослей богат маслами, из которых и производится биотопливо.

Е.Щугорева

Эволюция биогазовых систем:

Источник: https://altenergiya.ru/bio/kak-proizvodyat-biotoplivo.html

Производство биотоплива: возможные источники сырья и технология – Stroim24.info

Производство биотоплива: возможные источники сырья и технология

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.

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.

Источники и производство биотоплива

Производство биотоплива: возможные источники сырья и технология

Замена ископаемого и производство биотоплива из биомассы является важной продвигаемой стратегией для уменьшения воздействия изменения климата и повышения безопасности поставок и диверсификации источников энергии.

Большие ожидания в отношении альтернативных источников энергии и тот факт, что большинство стран в связи с увеличением использования энергетических культур предполагают необходимость проведения более детального анализа производства биоэнергии.

Транспортное топливо, полученное из биологического материала, или биотопливо, является привлекательной возобновляемой альтернативой ископаемому топливу. Оно является устойчивым, снижает зависимость от нефти и потенциально генерирует более низкие выбросы парниковых газов, чем ископаемое топливо.

Однако  вклад в энергетические запасы стран будет в значительной степени зависеть от энергоэффективности технологии производства биотоплива, законов и политики, включая сельскохозяйственную практику и субсидии.

Энергоэффективность биомассы

Чистая энергоэффективность биомассы рассчитывается как отношение получаемой к энергии, используемой при ее производстве. Затраты энергии на производство являются суммой ресурсов, используемых для производства семян, удобрений, пестицидов, агропроизводства, использования техники, хранения биомассы, а также транспортировки.

Полученную энергию рассчитывают как отношение выхода сухого вещества и валовой калорийности биомассы. Произведенная чистая энергия должна быть уменьшена на 10% неизбежных потерь урожая.

Наибольшая чистая энергия была получена при выращивании зерна кукурузы и пшеницы, а также травянистого растения мискантуса, благодаря  высокой урожайности этих культур.

Производство каждой культуры сопряжено с определенными затратами, в случае известных растений выращивание картофеля характеризовалось наибольшими затратами.

Таким образом, энергоэффективность сельскохозяйственных культур выражалась как соотношение между энергетической ценностью урожая и инвестициями в выращивание. Эта величина во многом обусловлена интенсивностью производства и условиями произрастания растений.

Используемое биотопливо

Преобладающим биотопливом, используемым в настоящее время, является этанол на основе зерна, обычно производимый из кукурузы или пшеницы.

Однако производство этанола требует большого количества земли и воды, а также затрат удобрений и энергии. Это приводит к потенциальной конкуренции с источниками продовольствия для землепользования и с другими промышленными и коммерческими потребностями в воде.

Нынешняя технология является достаточно энергоемкой, и большая часть энергии поступает от электричества или отопления на основе ископаемого топлива, компенсируя некоторые преимущества. По некоторым оценкам, это исключает все преимущества и массовое производство биотоплива как источника биоэнергии имеет низкую энергетическую рентабельность.

Таким образом, производство этанола требует большого количества земли и воды, а также затрат удобрений и энергии.

Один из анализов ученых показал что, если бы все мировое производство зерновых культур было преобразовано в этанол, не оставляя ничего для продовольствия, общий объем производства составил бы приблизительно 14 миллионов баррелей нефтяного эквивалента в день. В отличие от этого, текущая добыча сырой нефти составляет примерно 85 миллионов баррелей нефтяного эквивалента в день.

Сокращения выбросов парниковых газов от биоэнергии

Согласно исследованию, касающемуся сокращения выбросов парниковых газов, использование биотоплива по отношению к бензину и дизельному топливу только этанол, производимый из лигноцеллюлозных установок, может сократить выбросы парниковых газов на требуемые учеными 60%.

Этанол, получаемый из пшеницы, позволяет снизить выбросы парниковых газов на 30-60% , а биодизель из растительного масла на 40-55%.

Однако выбросы N2O в результате производства биотоплива не приводят к сокращению глобального потепления.

Относительные темпы потепления климата, вызванные выбросами N2O из производства кукурузы, рапса и пшеницы, позволяют предположить, что использование жидкого биотоплива негативно скажется на глобальном потеплении.

Целью исследования явилась предварительная попытка сравнить экологическое воздействие различных культур на производство биотоплива с использованием анализа жизненного цикла. Результаты и обсуждение расчетных выбросов парниковых газов составляют 1,2-2,7 т экв. CO2  на гектар.

Тесты показывают очень большое расхождение результатов от исследований. Выбросы парниковых газов рассчитывались на основе энергетического баланса с использованием показателей.

Преобразования целлюлозы

Для достижения заявленных целей в области возобновляемого топлива разработана технология преобразования целлюлозы (содержащейся в древесине, траве, коммунальных отходах и других непищевых источниках) в топливо вместо использования растительных продуктов.

Целлюлозный этанол (этиловый спирт)  можно получить из волокон растений – целлюлозы. Однако рентабельность этого биотоплива убыточна.

На сегодняшний день производство биотоплива на основе целлюлозного этанола из-за энергоэффективности очень мало.

Водорослевое биодизельное топливо

К другим технологиям, готовящимся к внедрению после 2020 года, относятся, в частности, водорослевое биодизельное топливо, топливо, получаемое из водорослей, и биобутанол, топливо, получаемое в настоящее время из сахаров и крахмалов, но потенциально из целлюлозной биомассы.

В отличие от этанола или этилового спирта, который должен транспортироваться грузовиками и баржами, водорослевое биодизельное топливо и биобутанол имеют более высокое содержание энергии, чем этанол.

Водорослевое биодизельное топливо может транспортироваться через существующую инфраструктуру, такую как нефтепроводы.

Как недостаток, проблема использования в холодное время года и невозможность длительного хранения.

Однако для обеспечения важной роли любого из этих видов биотоплива в нашем энергетическом будущем необходимо решить значительные технические и стоимостные проблемы.

В любом случае ежегодная энергетическая перспектива предусматривает сохранение незначительной роли биотоплива в течение следующих 25 лет. Их вклад в общий объем поставляемой энергии ничтожен.

Выводы

Анализ производства биотоплива из сельскохозяйственных культур и водорослей для производства энергии является предварительной попыткой выяснить энергетический менеджмент производства.

Очевидно, что обычное производство биоэнергии из растительных культур не может оказать существенного влияния на мировой спрос на нефтяные виды топлива, химические вещества и материалы.

Возможно производство биоэнергии из лигноцеллюлозы, как из отходов, так и из целенаправленно выращиваемых энергетических культур появится в промышленных масштабах в ближайшие десятилетия.

Источник: https://beelead.com/proizvodstvo-biotopliva/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.