Биотопливо: основные технологии производства

Содержание

Виды биотоплива
Переработка в биотопливо отходов производства
Плюсы и минусы биотоплива

Виды биотоплива

Одна из причин, почему человечество вновь обращает внимание на биотопливо, заключается в климатическом кризисе. Традиционные виды топлива ведут к значительным выбросам парниковых газов, что усугубляет глобальное потепление. А транспортный сектор ответственен за четверть всех выбросов углекислого газа. 

Вторая причина — это необходимость поиска других источников энергии. Запасы угля и нефти не вечны. В условиях постоянных скачков цен на углеводороды и возможного истощения традиционных источников энергии, горючее животного происхождения становится важной альтернативой. Оно способно обеспечить энергетическую безопасность и стабилизировать экономику.

Виды биотоплива делят на три основных категории по состоянию: твердое, жидкое и газообразное. 

Твердое биотопливо

На протяжении тысячелетий дрова задействовали для отопления и приготовления пищи. Но в наши дни переработка дров в чистом виде и в крупных масштабах стала редкостью. Вместо этого популярность приобрели пеллеты, которые производят из различных материалов органического происхождения:

• Древесные опилки или кора. Один из самых распространенных материалов благодаря доступности и высокому содержанию энергии.

• Оливковые косточки. Такие биотоплива используют в регионах, где в промышленных масштабах выращивают оливки.  

• Солома. Часто используют в сельскохозяйственных регионах, где много полей.

• Скорлупа от орехов. Тоже часто задействуют в процессе, к тому же это помогает утилизировать отходы пищевой промышленности.

• Шелуха семечек. Эта технология производства характерна для с/х регионов. 

• Навоз крупного рогатого скота (КРС). 

Для твердого биотоплива, и, в частности, пеллет, эксперты прогнозируют рост популярности. Ведь это перспективный и экологически чистый источник энергии. Использование органических отходов для производства пеллет не только снижает нагрузку на окружающую среду, но и обеспечивает эффективное и экономически выгодное отопление. 

Газообразное 

Топливо включает биогаз, который получают в процессе анаэробного разложения органических материалов, таких как отходы сельского хозяйства и пищевые. Биогаз состоит из метана и углекислого газа, его применяют в качестве электроэнергии, тепла и как топливо для транспортных средств. 

Жидкое биотопливо

Биоэталон, биодизель, биобутанол, диметиловый эфир лишь часть разновидностей жидкого биотоплива. Это замена традиционного бензина и дизельного топлива в двигателях внутреннего сгорания. В основе их производства лежат органические материалы. 

Сейчас инженеры активно работают над получением топлива из водорослей. 

Переработка производственных отходов 

Пока маловероятным выглядит переход на исключительно биотоплива в промышленных и бытовых целях, но этот рынок развивается, и появляются все новые технологии производства биотоплива и решения. 

Биотопливо на основе водорослей

Водоросли — перспективное сырье для производства биотоплива, так как они растут быстро и не требуют плодородных земель. Из водорослей можно получать биоэтанол, биодизель и другие виды.

Эти микроскопические организмы выращивают в крупных бассейнах или на специализированных фермах. Водоросли обладают уникальной способностью эффективно превращать свет в энергию и накапливать ее в виде масла. Процесс фотосинтеза позволяет водорослям расти быстро и производить большое количество биомассы.

После того как водоросли достигли необходимого объема, начинается извлечение масла. Существует два основных метода.

• Механическое прессование, что позволяет выделить масло из биомассы.

• Химические растворители. Водоросли обрабатывают химическими веществами, которые разрушают стенки клеток и способствуют выделению масла. Этот метод более эффективный, но требует использования специальных химикатов и последующей очистки масла.

После извлечения масла его дальше обрабатывают и очищают, чтобы удалить примеси. Очистка также позволяет улучшить характеристики биотоплива, такие как плотность энергии и стабильность при хранении. 

Топливо из древесных отходов

Эта разновидность биотоплива может быть переработана в несколько форм:

Один из наиболее популярных — это изготовление древесных пеллет и брикетов. 

Древесные отходы можно преобразовывать в газообразное биотопливо путем пиролиза или газификации. Синтез-газ можно использовать для извлечения электроэнергии или как сырье для химической промышленности.

Из них также можно получить биомасляный дизель или биоэтанол. Эти виды подходят для двигателей внутреннего сгорания или для генерации электроэнергии.

Биотопливо из отходов с/х производства

Один из наиболее распространенных видов — это биогаз. Биогаз образуется в результате анаэробного разложения органических материалов (например, навоза или кукурузных остатков) в специальных биореакторах. Полученный метан можно использовать для генерации электроэнергии или как топливо для транспортных средств.

Сельскохозяйственные отходы также могут быть переработаны в биоэтанол или биодизель. Например, сахарная свекла или кукуруза — для производства этанола, а растительные масла или жиры — для получения биодизеля.

Сельскохозяйственные остатки также могут быть переработаны в топливные брикеты или пеллеты.

Плюсы и минусы биотоплива

В условиях нарастающих экологических проблем и ограниченности ископаемых ресурсов биотопливо становится все более актуальной темой. Рассмотрим основные преимущества:

• Растения можно возделывать ежегодно, а водоросли еще и чаще, что делает биологические ресурсы теоретически бесконечно возобновляемыми.

• При сжигании сокращается выброс СО2. 

• Локальное производство снижает транспортные расходы и выбросы, а также уменьшает зависимость страны от импорта нефти. Это особенно важно для стран без собственных запасов ископаемого топлива, это способствует развитию местной экономики и энергетической независимости. 

Среди минусов можно отметить: 

• Некоторые климатические зоны не подходят для выращивания растительного топлива. Например, водоросли не могут эффективно расти в тундре или пустыне. Это ограничивает возможности для производства в определенных регионах.

• Выращивание биомассы требует зачистки территорий, что может губительно сказаться на микросистеме лесов и других местностей. Изменение ландшафта и уничтожение природных местообитаний могут негативно повлиять на биоразнообразие и экосистемы.

• Разведение сельскохозяйственной биомассы требует значительных объемов воды. В засушливых регионах это может быть проблематично, что ограничивает возможности для выращивания биотоплива в таких зонах.

Тем не менее биотопливо остается интересным и перспективным направлением для многих стран. Развитие технологий производства и устойчивое управление ресурсами могут помочь минимизировать эти недостатки и сделать его более эффективным источником энергии в будущем.