Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Alternativa tradicionalnim energetskim virom so različne vrste biogoriv, za proizvodnjo katerih se uporabljajo rastlinske ali živalske surovine, industrijski odpadki in rezultati vitalne dejavnosti organizmov.

Predlagamo, da razumemo prednosti in slabosti uporabe takšnega goriva, da se naučimo značilnosti proizvodnje, funkcionalne značilnosti in ocenjujemo učinkovitost uporabe različnih vrst biogoriv. Te informacije bodo pomagale pri izbiri alternativnih virov energije.

Kaj je biogorivo

Najobetavnejša področja v energetskem sektorju so tehnologije, ki uporabljajo obnovljive vire, vključno z biogorivi.

Najpogostejša vrsta biogoriv so običajna drva za ogrevanje. 38% svetovnega prebivalstva jih uporablja za ogrevanje in kuhanje

Kot surovino za svojo proizvodnjo lahko vzamete biomaso rastlinskega / živalskega izvora, vključno z industrijskimi odpadki ali živalskimi ostanki.

Obdelava teh snovi je termokemična ali biološka metoda, v drugem primeru se gorivo pridobiva z uporabo različnih vrst mikroorganizmov.

Delež biogoriv se stalno povečuje, kar prispeva k ohranjanju fosilnih virov ogljikovodikov (+)

V mnogih državah obstajajo posebni programi za povečanje deleža biogoriv v nacionalni in regionalni porabi energije. V številnih državah obstajajo tudi obvezne norme za uporabo tega energetskega vira.

Prednosti in slabosti biogoriv

Biološke vrste goriva imajo svoje pozitivne in negativne strani. Zanimanje za uporabo te vrste surovin zaradi svojih nedvomnih prednosti.

Te vključujejo:

  • Stroški proračuna . Čeprav v tem trenutku cene biogoriv praktično sovpadajo s stroški bencina, se biološke snovi štejejo za bolj donosno vrsto goriva, saj pri izgorevanju proizvajajo manj emisij. Biogoriva so primerna za uporabo v različnih pogojih, lahko pa jih prilagodimo motorjem različnih oblik. Druga prednost je optimizacija motorja, ki ostane čista zaradi majhne količine saj in izpušnih plinov.
  • Mobilnost . Biogorivo se od drugih možnosti alternativne energije razlikuje po svoji mobilnosti. Oblikovanje sončnih in vetrnih elektrarn običajno vključuje težke baterije, zato se najpogosteje uporabljajo v mirovanju, medtem ko se biogorivo lahko prevaža iz ene regije v drugo brez veliko težav.
  • Obnovljivi vir energije . Čeprav, po mnenju raziskovalcev, bodo obstoječe vloge surove nafte trajale vsaj nekaj sto let, zaloge rudnin so še vedno omejene. Biogoriva iz rastlinskih in živalskih odpadkov spadajo med obnovljive vire, ki jim v bližnji prihodnosti ne grozi izumrtje.
  • Zaščita zemeljskega ozračja . Glavna pomanjkljivost tradicionalnih ogljikovodikov je velik odstotek CO 2, ki se sprošča med izgorevanjem. Ta plin ustvarja učinek tople grede v ozračju našega planeta in ustvarja pogoje za globalno segrevanje. Med izgorevanjem bioloških snovi se količina ogljikovega dioksida zmanjša na 65%. Poleg tega pridelki, ki se uporabljajo pri proizvodnji biogoriv, porabijo ogljikov monoksid, kar zmanjšuje njegov delež v zraku.
  • Gospodarska varnost . Rezerve ogljikovodikov so neenakomerno porazdeljene, zato so nekatere države prisiljene kupiti nafto ali zemeljski plin, porabiti velike količine denarja za nakup, prevoz in skladiščenje. Različne vrste biološkega goriva se lahko pridobijo v skoraj vsaki državi. Ker bo za njegovo proizvodnjo in predelavo potrebno ustvariti nova podjetja in s tem delovna mesta, bo to koristilo nacionalnemu gospodarstvu in bo pozitivno vplivalo na blaginjo ljudi.

Izboljšanje tehnologije in razvoj novih metod bo povečalo pozitivne učinke biogoriv. Tako bo razvoj tehnologij, ki uporabljajo plankton in alge, znatno znižal njegovo ceno.

Hkrati je na sedanji stopnji razvoja znanosti in tehnologije proizvodnja biogoriv povezana s številnimi težavami in neprijetnostmi. Prvič, to so naravne omejitve pri gojenju rastlin.

Za rast pridelkov, ki se uporabljajo za proizvodnjo biomase, je treba upoštevati številne dejavnike, in sicer:

  • Uporaba vode . Kmetijske rastline porabijo veliko vode, ki je omejen vir, zlasti na suhih mestih.
  • Invazivnost Kulture gojene za gorivo so pogosto agresivne. Iztrebijo verodostojno floro, ki lahko vpliva na biotsko raznovrstnost in ekosistem v regiji.
  • Gnojila . Rast številnih rastlin zahteva dodajanje hranil, ki lahko škodujejo drugim kulturam ali splošnemu ekosistemu.
  • Podnebje Ločene podnebne cone (na primer puščava ali tundra) niso primerne za gojenje rastlin za biogoriva.

Aktivno gojenje kmetijskih rastlin je povezano tudi z izčrpanjem kmetijskih virov, kar lahko povzroči zmanjšanje vsebnosti koristnih sestavin tal in posledično njihovo zmanjšanje, kar bo poslabšalo problem prehranjevanja.

Prišlo je do motenj v ekosistemu. Za proizvodnjo biomase je običajno potrebno širjenje ozemelj, vključenih v kmetijstvo.

Pogosto se v ta namen izvaja čiščenje ozemlja, kar vodi do uničenja mikroekosistema (na primer gozdov), smrti rastlin in živali.

Za proizvodnjo biogoriv se že zdaj prideluje velik obseg kmetijskih pridelkov. Več kot 50% oljne ogrščice, proizvedene v Evropi, več kot tretjina ameriških žit in skoraj polovica sladkornega trsa, ki se prideluje v Braziliji, se uporablja za proizvodnjo biomase.

Obstajajo težave z gojenjem monokultur. Da bi pridobili večji donos biomase, proizvajalci pogosto posejejo zemljišče z določeno rastlino. Ta praksa se ne odraža zelo dobro v stanju kmetijskih zemljišč, saj monokultura vodi v spremembo okolja.

Na poljih z eno vrsto rastlin navadno parazitirajo posebne vrste škodljivcev. Poskus nadzorovanja z insekticidi in pesticidi vodi le v razvoj odpornosti na ta sredstva.

Da bi se izognili zgoraj opisanim težavam, znanstveniki svetujejo, da ne zanemarjamo biotske raznovrstnosti pridelkov, ki združujejo več rastlin na njivah in uporabljajo lokalne sorte rastlin.

Generacije alternativnih goriv

Široko paleto rastlinskih surovin, ki se uporabljajo za biomaso, lahko razdelimo na več generacij.

Prva generacija . V to kategorijo spadajo rastline, ki vsebujejo visok odstotek škroba, sladkorjev, maščob. To so tako priljubljene rastline, kot so koruza, sladkorna pesa, kanola, soja.

Ker je gojenje teh pridelkov škodljivo za podnebje in njihovo odstranjevanje s trga vpliva na oblikovanje cen proizvodov, jih znanstveniki poskušajo nadomestiti z drugimi vrstami biomase.

Od kmetijskih rastlin prve generacije surovin se trenutno proizvajajo skoraj vse vrste sodobnih tekočih goriv (biodizel, etanol).

Druga generacija Skupina biomase vključuje les, trave, kmetijske odpadke (lupina, lupina). Pridobivanje biogoriv iz takih surovin je drago, vendar rešuje problem recikliranja neživilskih ostankov s sočasno proizvodnjo gorljivih materialov.

Značilnost kultur, vključenih v to sorto, je prisotnost lignina in celuloze v njih. Zaradi njih se biomasa lahko sežge in uplinja ter tudi pirolizira, pri čemer se pridobiva tekoče gorivo.

Glavna pomanjkljivost druge generacije biomase je pomanjkanje donosa na enoto površine, zato je treba za te pridelke dodeliti znatna zemljišča.

Tretja generacija Surovina za proizvodnjo biogoriv so alge, ki se gojijo v industrijskem obsegu, na primer v odprti vodi.

Najbolj obetavna možnost so biogoriva, pridobljena iz enoceličnih alg. Te rastline hitro pridobijo maso, medtem ko za njihovo gojenje ne potrebuje rodovitne zemlje

Ta praksa ima velike možnosti, vendar se trenutno te tehnologije razvijajo. Znanstveniki prav tako izvajajo raziskave o ustvarjanju tehnik, ki omogočajo pridobivanje biogoriv četrte in celo pete generacije.

Tri vrste biogoriv

Glede na agregatno stanje snovi obstajajo tri glavne vrste biogoriv:

  1. Trdne snovi : drva, šota, živalski odpadki in kmetijska proizvodnja.
  2. Tekočina : biodizel, dimetil eter, bioetanol, biobutanol.
  3. Plin : bioplin, metan, biovodik.

Vsaka vrsta snovi ima svoje posebnosti, o katerih bomo razpravljali v nadaljevanju.

Vrsta # 1: Trdna

Najbolj priljubljene trdne vrste biogoriv so les, šota, živalski odpadki.

Les (drva, sekanci, žagovina)

Starodavna oblika biogoriv je dobro znana drva, ki se že dolgo uporabljajo za ogrevanje domov in kuhanje. Do sedaj se v različnih državah aktivno uporabljajo za proizvodnjo toplote / električne energije, zlasti velika avstrijska termoelektrarna z zmogljivostjo 66 megavatov deluje na drva.

Hkrati imajo takšne surovine slabosti. Energetska vrednost drv je razmeroma majhna: pri sežiganju se del snovi nabira v obliki saj, zaradi česar je potrebno redno čiščenje kaminov in peči. Poleg tega je potreben čas za dopolnitev zalog lesa - nova drevesa bodo rasla le v 15-20 letih.

Odlična alternativa konvencionalnim lesom za kurjavo so peleti (zrnca), za proizvodnjo katerih se uporablja podstandardni les: lubje, čips, stisnjena žagovina, veje.

Peleti, pridobljeni iz lesa, šote in različnih odpadkov, imajo drugačno barvo. Svetle barve se uporabljajo za ogrevanje kaminov in peči, medtem ko so temne, z visoko vsebnostjo lubja, namenjene kotlom na trda goriva.

Pri proizvodnji peletov za gorivo se surovine zmeljejo v prah, ki se nato posuši in stisne pri visoki temperaturi. Zaradi lignina, ki ga vsebuje les, se tvori lepljiva masa, iz katere se tvori majhne valje dolžine 5-70 mm in premera 6-10 mm.

Sodobna alternativa tradicionalnim lesom za kurjavo je gorivni briketi s štirimi, šestimi ali oktaedričnimi oblikami. Ta okolju prijazen material ima visok prenos toplote.

Sami lahko izdelate pelete s pritiskom na brikete za gorivo.

Med priljubljenimi vrstami biogoriv so lesni sekanci, ki pogosto služijo kot vir energije za evropske termoelektrarne. Proizvodnja te surovine se izvaja na sečiščih ali na posebnih proizvodnih linijah, opremljenih s stroji za drobljenje.

Šotna barja in gozdno gorivo

To je običajna oblika biogoriv, ki se že stoletja uporabljajo v gospodinjstvu in industriji. Šota je plast mahu, ki se v razmerah močvirja ni popolnoma razgradila in se nabira v številnih državah po svetu: Rusiji, Belorusiji, Kanadi, Švedski, Indoneziji in drugih.

Šota, ki vsebuje 50-60% ogljika, velja za priljubljen plinski material. Ta dragocena surovina se lahko uporablja ne le kot gorivo, ampak tudi kot gnojilo ali toplotni izolator.

Za udobje proizvodnega procesa se biomasa običajno predeluje na mestu ekstrakcije. Postopek je sestavljen iz čiščenja (presejanja) surovin iz tujih zaprtij, čemur sledi sušenje in oblikovanje v obliki briketov ali zrnc.

Kmetijsko odpadno gorivo

V kmetijski pridelavi se praviloma zbira veliko število raznovrstnih rastlinskih odpadkov: zunanji lupini rastlin, lupine, slama.

Takšne surovine lahko tudi stisnemo in granuliramo, da dobimo gorivne pelete, katerih lastnosti se praktično ne razlikujejo od peletov iz lesne biomase.

Biogoriva živalskega izvora

Skupaj z lesom za olje v starih časih so ljudje začeli uporabljati gorivo živalskega izvora, in sicer gnoj - posušen gnoj domačih živali. Sodobne tehnologije sušenja in predelave podobnih surovin omogočajo pridobivanje trdnih sort biogoriv, ki so popolnoma brez neprijetnega vonja.

Dolgo časa so nomadski narodi uporabljali suhi gnoj za konje, kamele in govedo kot gorivo. Trenutno se biogorivo proizvaja iz odpadkov domačih živali v obliki briketov ali peletov.

Ker se trenutno živalski odpadki kopičijo v industrijskem obsegu, proizvodnja goriva iz njih istočasno rešuje problem njihove uporabe.

Vrsta # 2: tekočina

Varne in okolju prijazne variante tekočih biogoriv se večinoma uporabljajo kot nadomestek za bencin in druga podobna sredstva. Najpogostejše možnosti so bioetanol, biometanol, biobutanol, biodizel, dimetil eter.

Bioetanol iz rastlin

To je običajno tekoče biogorivo, ki se uporablja za polnjenje avtomobilov. Čeprav se čista snov ne uporablja kot gorivo, njen dodatek k bencinu pomaga izboljšati zmogljivost motorja, povečati njegovo moč, nadzorovati ogrevanje motorja in zmanjšati emisije izpušnih plinov.

Na številnih bencinskih črpalkah v Evropi, Aziji, Severni in Južni Ameriki se ne ponujajo le tradicionalna goriva, ampak tudi različne vrste biogoriv, predvsem mešanice, ki vsebujejo bioetanol.

Bioetanol so cenili tudi ljubitelji kaminov. Ta snov ima dober prenos toplote, poleg tega pa se pri sežiganju ne ustvarja saj ali dima, količina ogljikovega dioksida pa se zmanjša.

Zaradi takih lastnosti se lahko gorivo uporablja tudi za ogrevanje ognjišča v večstanovanjskih stavbah. Preberite več o biogorivih za kamine v tem članku.

Bioetanol se proizvaja iz prve generacije surovin, ki vsebujejo škrob ali sladkor. Žitarice, koruza, sladkorni trs, pesa se predelujejo s tehnologijo alkoholnega vrenja.

Biobutanol za avtomobile z gorivom

Biobutanol je biološko proizveden butanolni analog. Brezbarvna tekočina, ki ima značilen vonj, se pogosto uporablja kot kemična surovina v industriji in se lahko uporablja tudi kot transportno gorivo.

Energijska vsebnost butanola je blizu bencinu, kar omogoča delno nadomestitev slednjega v gorivnih celicah. Za razliko od bioetanola, se biobutanol lahko uporablja samostojno, brez dodajanja tradicionalnih vrst goriva.

Surovine za proizvodnjo te bio-snovi so različne rastline: pese, kasava, pšenica, koruza.

Dimetil eter (C2H6O)

Je tudi okolju prijazno gorivo. Ko se v izpušnih plinih zgori, ni žveplovih spojin, vsebnost dušikovih spojin pa je 90% nižja kot pri izgorevanju bencina.

Dimetil eter se lahko uporablja brez posebnih filtrov, vendar je treba konstrukcijo avtomobila (elektroenergetski sistem, vžig motorja) dramatično spremeniti.

Dimetil eter velja za obetavno možnost za avtomobilsko gorivo. Stroje z motorji, ki so zasnovani za to gorivo, so razvili tako velika podjetja, kot so Volvo, SAIC Motor, KAMAZ, Nissan.

Brez kakršnih koli sprememb se lahko kombinirano gorivo, ki vsebuje 30% dimetil etra, uporablja v strojih, ki so opremljeni z motorji na LPG.

Tekoče gorivo se lahko proizvaja iz različnih surovin: zemeljskega plina, premogovega prahu, biomase in predvsem proizvodnje celuloze in papirja, ki se z rahlim pritiskom spremenijo v tekočino.

Biometanol iz enoceličnih alg

Ta snov je analog običajnega metanola, ki se pogosto uporablja za proizvodnjo številnih kemičnih spojin (ocetna kislina, formaldehid), uporablja pa se tudi kot antifriz in topilo.

Prvič se je vprašanje proizvodnje te vrste biogoriva dvignilo v osemdesetih letih prejšnjega stoletja, ko je skupina znanstvenikov predlagala pridobitev tekoče snovi s pomočjo biokemične transformacije morskega fitoplanktona, ki se bo gojil v posebnih rezervoarjih.

Biometanol ima več možnih koristi:

  • visoka energetska učinkovitost - 14, če se proizvaja metan, 7 pri proizvodnji metanola;
  • odlična produktivnost fitoplanktona - do 100 ton na hektar na leto;
  • nezahtevne enocelične organizme, za gojenje katerih ni potrebna sladka voda, rodovitna zemlja;
  • 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

To je tekoče motorno biogorivo, ki je sestavljeno iz zmesi estrov maščobnih kislin. Snov je varna za ljudi in živali, skoraj popolnoma razpade v zemlji 28 dni in ima tudi relativno visoko (<100) vžigno temperaturo.

Biodizel zmanjšuje odstotek emisij škodljivih plinov in podaljšuje življenjsko dobo motorja, saj vsebuje mazalne komponente.

Gorivo se uporablja za polnjenje avtomobilskih motorjev neodvisno in v kombinaciji s konvencionalnim gorivom. Upoštevati je treba le kratek rok uporabnosti biološke snovi: po treh mesecih se razgradnja biološke snovi začne s popolno izgubo lastnosti.

Za biodizel v EU je bil sprejet poseben standard EN14214. V številnih državah velja tudi standard EN590, ki omogoča dodajanje 5% biodizla drugim gorivom.

Tip 3: Plin

Glavne vrste plinastih biogoriv vključujejo bioplin in bio-vodik.

Bioplin kot nadomestek za zemeljski plin

Bioplin je praktično popoln analog zemeljskega plina: vsebuje 13-50% CO 2, 49-87% metana, kakor tudi nečistoče H 2 in H 2 S. Če je ta snov očiščena ogljikovega dioksida, lahko dobite biometan.

Plinasto biogorivo se proizvaja iz biomase s fermentacijo vodika ali metana. Slednje povzročajo tri vrste mikroorganizmov: prvič, surovina je izpostavljena delovanju hidroliznih bakterij, ki jih nato nadomestijo mikrobi, ki tvorijo kislino in tvorijo metan.

Proizvodnja bioplina se lahko izvaja na industrijskih in obrtnih napravah. Najpogostejša metoda proizvodnje je aerobna presnova v metanskih rezervoarjih.

Kot surovine se lahko uporabijo različni materiali: silaža, gnoj, alge, kanalizacija, odpadki, fekalni ostanki, gospodinjski odpadki. Vhodno snov vnesemo v homogeno stanje, nato pa ga damo v reaktor s pomočjo nakladalnika.

Ohranja prijetno temperaturo + 35-38 ° C, potrebno za izvedbo procesa fermentacije metana.

Surovine se nenehno mešajo, nastali plinasti produkt pa se odvaja v rezervoar (skladišče), od koder vstopi v generator.

Več informacij o pridobivanju bioplina iz gnoja in priprava bioplinske naprave je zapisano v člankih:

  1. Kako narediti biogorivo z lastnimi rokami iz gnoja doma
  2. Namestitev bioplina za zasebno hišo z lastnimi rokami: priporočila za napravo in primer ureditve domače opreme

Biološki vodik, pridobljen s kemično metodo

Iz biomase se z biokemičnimi ali termokemičnimi metodami pridobiva vrsta plinastega biogoriva, ki je analog običajnega vodika.

Pri termokemični metodi se pripravljena surovina (npr. Lesni odpadki) segreje na temperaturo 500–800 ° C brez dostopa s kisikom, izpuščajo pa se plini H 2, CO, CH 4 .

Obetavna metoda za proizvodnjo bio-vodika je bioftalaza. V tem primeru se plin proizvaja s pomočjo alg, ki so nameščene v morsko vodo in kanalizacijo

Pri biokemični metodi se surovina vzdržuje v udobnih pogojih pri normalnem tlaku in temperaturi okoli 30 ° C.

Posebni mikroorganizmi Enterobacter cloacae, Rodobacter speriodes se vnašajo v biomaso, ki razkraja izvirni produkt in sprošča vodik. Encimi lahko pospešijo proizvodnjo z uporabo polisaharidov.

Zaključki in koristen videoposnetek o tej temi

Na spodnjem video posnetku si lahko ogledate postopek izdelave priljubljene vrste biogoriva - lesnih briketov:

Vrste biogoriv se razlikujejo ne le v agregatnem stanju, ampak tudi po svojih značilnostih. Pri izbiri takega materiala je treba upoštevati njihovo načrtovano uporabo, učinkovitost, funkcionalne lastnosti in stroške.

Imate izkušnje z uporabo alternativnega goriva? Ali bi radi zastavili vprašanja o biogorivih? Prosimo, da komentirate objavo in sodelujete v razpravah. Blok za povratne informacije se nahaja spodaj.

Pomagajte razvoju spletnega mesta, delite članek s prijatelji!

Kategorija:

Gradnja