Los recursos de hidrocarburos de la Tierra son agotables, esto lo tiene claro todo el mundo. El hecho de que no vayan a terminar pronto no exime de responsabilidad a los científicos, conscientes de la necesidad de encontrar nuevas soluciones. El combustible alternativo moderno se elabora a partir de residuos del procesamiento de materias primas de origen animal y vegetal, de cultivos agrícolas y de algas marinas. Hay bastantes proyectos sobre nuevos tipos de biocombustibles y se encuentran en distintos grados de preparación. Algunos de ellos son muy controvertidos y controvertidos, especialmente desde el punto de vista medioambiental. Hoy contaremos a los lectores de LG las novedades más interesantes en este ámbito.
Al principio había madera y carbón.
El primer tipo de biocombustible fue la leña común, o mejor dicho, palos y ramitas secas, maleza común, que gente primitiva, que aprendieron a encender y mantener un fuego, se utilizaban para calentar hogares y cocinar alimentos.
Un poco más tarde, los antiguos descubrieron el carbón vegetal. El carbón vegetal es la parte no volátil de los productos de descomposición térmica de la madera. Históricamente, el carbón vegetal es uno de los primeros tipos de combustible (y, por supuesto, biocombustible) producido intencionalmente por las personas. Una característica del carbón vegetal, a diferencia de cualquier otro combustible, es la ausencia de monóxido de carbono en los productos de combustión. Por lo tanto, primero comenzaron a recolectar carbón de las hogueras y luego a preparar y almacenar más por su cuenta. hombres de las cavernas. Los métodos primitivos de preparación de carbón, que consistían en calentar leña especialmente apilada y cubierta con césped, quemando parte de la madera en diferentes versiones, existían hasta finales del XIX siglo. Esta no es la tecnología más eficiente. Pero así es como se produce todavía el carbón vegetal en los países africanos y América Latina. Los europeos modernizaron esta tecnología artesanal reemplazando el césped por metal o ladrillo. Los dispositivos más sencillos para preparar carbón vegetal también se encuentran disponibles en nuestro país. Sus desventajas comunes son la liberación de vapores y gases tóxicos en ambiente, bajo rendimiento de producto comercial y uso ineficiente del volumen de aparatos.
Los modernos equipos de combustión de carbón de alta tecnología eliminan la contaminación ambiental. Las tecnologías modernas permiten producir carbón con diferentes grados de calcinación: más rico en sustancias volátiles para el uso diario y más calcinado para la industria. La resistencia del carbón depende no sólo de la tecnología de fabricación, sino también de la roca. Las maderas duras producen carbón vegetal que es más duradero que otros tipos de madera. Hay tipos especiales carbón La llamada encina está hecha de encina muy densa. carbón blanco, especialmente apreciado en el este de Asia. Hace relativamente poco tiempo que se domina la producción de carbón a partir de briquetas de aserrín extrusoras. En Asia y el sur de Europa se prefiere al carbón normal.
A la primera generación tecnologías modernas La producción de biocombustibles también incluye el procesamiento de cultivos agrícolas que contienen grandes cantidades de almidón, azúcares (procesados en etanol) y grasas (son excelentes para procesar en biodiesel).
La segunda generación de tecnologías de biocombustibles comenzó a utilizar pastos, madera y residuos de cultivos.
Otra dirección es la producción de biocombustibles a partir de algas procesadas. Las principales ventajas son que no es necesario recursos de la tierra, alta velocidad de producción y alta concentración de biomasa.
Hay tres tipos de combustible biológico: líquido, gaseoso y sólido. Los primeros son los alcoholes, el biocombustible, el biodiesel y los éteres. El segundo son las mezclas de gases con hidrógeno, metano y monóxido de carbono, que se forman durante la descomposición térmica. El tercero son los residuos de procesamiento de madera y la leña.
La tecnología para la producción de pellets de combustible, así como de briquetas de combustible, se basa en el proceso de prensado de residuos de madera, paja, cáscaras, etc.
Las materias primas ingresan a la trituradora, donde se trituran hasta convertirlas en harina. La masa resultante ingresa a la secadora, desde donde pasa a una prensa granuladora, donde la harina de madera se prensa hasta convertirla en gránulos. La compresión durante el prensado aumenta la temperatura del material, la lignina contenida en la madera se ablanda y pega las partículas en densos cilindros.
Para producir una tonelada de pellets se necesitan de 3 a 5 metros cúbicos de residuos de madera. Los gránulos terminados se enfrían y se envasan en bolsas grandes de varias toneladas o en envases pequeños. Hay gránulos industriales (entregados a granel sin embalaje o en bolsas enormes - big bag) y gránulos de consumo (en envases pequeños, dirigidos a consumidores privados y pequeños industriales).
Según los mandatos de nuestros antepasados.
La destilación seca o pirólisis (descomposición cuando se calienta a 450 grados sin acceso de aire) de la madera es uno de los primeros procesos de la tecnología química. A partir del siglo XII, se utilizó ampliamente en Rusia para producir resina de pino para alquitranar barcos de madera e impregnar cuerdas; Este oficio se llamaba fumar alquitrán. Con el desarrollo de la metalurgia surgió otro comercio, también basado en la destilación seca de la madera: la quema de carbón vegetal para producir carbón vegetal. El inicio del uso industrial de la pirólisis de la madera se remonta al siglo XIX; La materia prima era únicamente madera de hoja caduca, el producto principal era el ácido acético.
Para la producción de carbón vegetal, en la actualidad se suele utilizar madera dura (por ejemplo, abedul) y, con menos frecuencia (principalmente para el procesamiento complejo de materias primas), madera de coníferas.
Combustible para excrementos de pájaros
El biogás es producido por bacterias durante la descomposición de material orgánico en condiciones anaeróbicas (sin aire) y es una mezcla de metano y otros gases. El poder calorífico de un metro cúbico de biogás equivale a la combustión de 0,6 a 0,8 litros de gasolina, de 1,3 a 1,7 kg de leña o al consumo de 5 a 7 kW de electricidad.
La tecnología para producir biogás es sencilla. La biomasa (excrementos de pájaros, desechos domésticos o masa verde) se introduce periódicamente en el reactor mediante una estación de bombeo o un cargador. El reactor es un tanque calentado y aislado equipado con mezcladores. En el reactor viven bacterias beneficiosas que se alimentan de biomasa, que libera biogás. Para mantener la vida de las bacterias, se requiere alimento, calentarlo a 35-38°C y agitarlo periódicamente. El biogás resultante se acumula en una instalación de almacenamiento (recipiente de gas), luego pasa por un sistema de purificación y se suministra a los consumidores (caldera o generador eléctrico). El reactor funciona sin acceso de aire, está sellado y no es peligroso.
placer caroen pequeñas dosis
La tecnología para producir combustible biodiesel se basa en la reacción de transesterificación de cualquier aceite vegetal o grasa animal en presencia de un catalizador en ésteres metílicos de ácidos grasos. Como materia prima se utiliza aceite de colza y varios otros cultivos. El costo del combustible biodiesel es obviamente más alto que el de productos derivados del petróleo similares, pero en regiones con un clima cálido que garantiza un cultivo exitoso de semillas oleaginosas y no tienen sus propias materias primas minerales, dicha producción puede existir y ocupar un sector limitado del mercado.
La pirólisis rápida convierte la biomasa en un líquido más fácil y económico de transportar, almacenar y utilizar. El líquido se puede utilizar para producir combustible para automóviles o combustible para centrales eléctricas. De los combustibles biodiesel de segunda generación que se venden en el mercado, los más famosos son el BioOil producido por la empresa canadiense Dynamotive y el SunDiesel de la empresa alemana CHOREN Industries GmbH. Sin embargo, hasta ahora estos proyectos han demostrado ser financieramente insostenibles.
Varios expertos creen que las mezclas dinamotriz no pueden considerarse en modo alguno combustible diésel. Su alta acidez y su contenido en resinas pesadas provocan una rápida destrucción de los motores. La empresa SunDiesel (Alemania) está intentando producir combustible diésel a partir de materiales vegetales mediante la síntesis de Fischer-Tropsch. Técnicamente esto es factible, pero económicamente no puede competir con sus análogos minerales.
Grandes carreras biológicas
En los últimos años se ha debatido mucho sobre el uso de algas para transformarlas en biocombustible para automóviles, una alternativa a lo que estamos acostumbrados a verter en el tanque de gasolina.
Ciertos tipos de algas tienen la capacidad de convertir dióxido de carbono en carbohidratos, aceites y otros componentes celulares mediante el proceso de fotosíntesis. A diferencia de la soja o el maíz, las algas son inusualmente prolíficas; se pueden cultivar en cualquier lugar, tanto en agua dulce como salada. Además, simplemente no existe la "temporada de cosecha": las algas se pueden cultivar durante todo el año.
No sorprende que los representantes de Ford visitaran el laboratorio de biocombustibles de la Universidad Estatal de Wayne, que está desarrollando variedades óptimas de algas verdes para usarlas como materia prima para la producción de biodiesel. Y los propios investigadores de Ford Motor Co. Actualmente se están considerando varios combustibles alternativos, como el alcohol etílico y butílico.
Según los propios investigadores, aún no se ha creado un modelo productivo, tecnológico y financiero específico para la producción de biocombustibles.
Los científicos estadounidenses están estudiando las características del uso de combustible biodiesel en los motores de los automóviles. El biodiésel se puede verter en el depósito de un coche diésel tradicional y el motor lo “digiere”. El coche funcionará igual que con un motor diésel normal. Sin embargo, los motores diésel con el prefijo “bio” tienen desventajas, y considerables: alto nivel emisiones de óxidos de nitrógeno y un consumo de combustible superior (20%). El mayor rendimiento de óxido de nitrógeno se debe al hecho de que el combustible biodiesel contiene oxígeno, mientras que el combustible diesel tradicional no. Para superar las deficiencias mencionadas, investigadores de la Universidad Purdue han desarrollado un sistema de seguimiento del motor de ciclo completo. Los elementos principales del nuevo sistema son el mecanismo de recirculación de gases de escape, que garantiza la combustión de los gases de escape (análogo al convertidor catalítico en los sistemas de escape de los motores de gasolina de combustión interna), así como "cerebros" electrónicos inteligentes que pueden regular el funcionamiento del motor dependiendo de la composición de la mezcla, velocidad y otros factores. El nuevo sistema de control ha permitido reducir la producción de óxidos de nitrógeno al nivel de un motor diésel tradicional, el consumo de combustible también es casi igual, pero en este indicador el bio todavía está ligeramente por detrás.
El consorcio Volkswagen ha creado un prototipo de automóvil que recorrerá las extensiones británicas repostando con metano obtenido de aguas residuales.
La última tecnología para producir biocombustibles para automóviles fue desarrollada por científicos del famoso Laboratorio Nacional Argonne en Estados Unidos.
El reactor de bioenergía Endurance del laboratorio es un sistema portátil simple, fácil de usar que utiliza bacterias especialmente diseñadas para ingerir diversos desechos biológicos y producir combustible.
Estas bacterias fotosintéticas, que fueron diseñadas por científicos de Argonne dirigidos por el biofísico Phil Laible, son capaces de producir fitol (un tipo de alcohol) a partir de una variedad de fuentes, incluida pulpa de madera, restos de tallos de maíz, desechos de alimentos e incluso desechos de aguas residuales. Una vez aislado del caldo de fermentación, el fitol, que tiene propiedades físicas y químicas similares al combustible diesel, se considera un “biocombustible completamente terminado”, lo que significa que puede usarse directamente en motores y generadores diesel sin procesamiento adicional.
La biomasa o los residuos se cargan en un tanque de fermentación especial. Los microorganismos que viven allí comienzan a convertir los desechos en energía. Una vez que se completa este proceso, las bacterias se liofilizan, se empaquetan y se almacenan con el equipo del reactor para el siguiente ciclo de generación de energía. Basta con abrir la bolsa de bacterias y verterlas en el tanque de fermentación, y las bacterias estarán listas para trabajar nuevamente.
Un prototipo de reactor puede producir combustible (hasta 50 galones por día) durante sólo dos a cuatro días.
Bioaventuras aéreas
El Pentágono se está preparando constantemente para transición completa Ejército estadounidense en busca de combustibles alternativos. El ejército estadounidense reconoce desde hace tiempo la necesidad de encontrar combustible alternativo. Y en 2006, el Pentágono encargó a un grupo de científicos dirigido por Michael Hornichek que realizara un estudio sobre las posibles consecuencias de la escasez de petróleo. Como resultado, un informe titulado “Guerra sin petróleo” fue puesto sobre el escritorio del entonces Secretario de Defensa de Estados Unidos, Donald Rumsfeld. Contenía una conclusión indiscutible: ejercito americano Debe saltar de la “aguja del petróleo” lo antes posible. Sólo así, subraya el documento, será posible mantener la superioridad estadounidense sobre otros países.
El líder en el desarrollo de combustibles alternativos prometedores es la Fuerza Aérea. Y esto no es una coincidencia: la Fuerza Aérea representa el 54 por ciento del consumo total de combustible de las fuerzas armadas de Estados Unidos. Cada año, la fuerza aérea quema una media de 700 millones de barriles de combustible. Por lo tanto, para 2016, está previsto transferir todos los aviones y helicópteros de la Fuerza Aérea de EE. UU. al uso parcial de biocombustibles.
El combustible ACJ puede convertirse en el primer tipo nuevo de combustible en recibir un certificado de idoneidad para uso en aviación. Se produce procesando etanol, que, a su vez, se puede obtener de la caña de azúcar o del maíz. El combustible ACJ es relativamente fácil de producir y, como resultado, bastante barato en comparación con otros tipos. Sin embargo, ya en la etapa de desarrollo fue criticado. Se argumenta que algunos pasos altamente tecnológicos en la producción de ACJ anulan casi por completo los beneficios ambientales del combustible.
Otro tipo de biocombustible que se está introduciendo en la Fuerza Aérea de EE. UU. es el ATJ “alcohólico” (alcohol-to-jet). Se produce a partir de azúcares de la madera, el papel, la hierba y otros material vegetal, que contiene mucha fibra. Los azúcares resultantes se fermentan hasta obtener alcohol, que luego se hidrotrata. Este combustible puede sustituir al combustible de aviación estándar que se utiliza actualmente.
Las pruebas ya han sido completadas. aeronave, que funciona con biocombustibles producidos a partir de carbón y gas natural, así como de algas, camelina o aceites de origen animal y vegetal. Este combustible transporta nombre común HRJ (Jet Renovable Hidroprocesado). En diciembre de 2011, el Departamento de Defensa de Estados Unidos compró 450 mil galones (unos 15 mil barriles) de este biocombustible, gastando en él 12 millones de dólares.
Mayoría dirección prometedora Actualmente se considera que el desarrollo de biocombustibles para las Fuerzas Aéreas consiste en la creación de mezclas combinadas de componentes vegetales y derivados del petróleo. En otras palabras, a partir de alguna planta se produce un combustible semiacabado que tiene buenas características, pero no suficientes para su uso en la aviación. Luego se le añade un complejo especial de aditivos elaborados a partir de materias primas de petróleo. Los aditivos, por supuesto, pueden estropear ligeramente los parámetros ambientales de la mezcla terminada, pero aumentarán significativamente los indicadores de eficiencia.
En marzo de este año, la fragata Ford de la Marina estadounidense, alimentada con 94.600 litros de combustible nuevo, que consistía en la mitad de combustible HRD-76 derivado de algas y la mitad de combustible de petróleo F-76, zarpó de su puerto base en Everett, estado de Washington. Maniobró hasta que sus turbinas “digirieron” completamente el nuevo combustible.
A su vez, en la Base Naval de Norfolk se completaron con éxito las pruebas en el mar del barco experimental de operaciones especiales costeras RCB-X. Utilizaba combustible compuesto, que era mitad combustible F-76 y mitad combustible HRD, producido a partir de algas.
La posibilidad de utilizar biocombustibles a base de algas fue probada en el ejercicio naval Rimpak 2012, celebrado en julio del año pasado. El ejército estadounidense (fuerzas terrestres) también tiene sus propios planes para la transición a fuentes de energía alternativas. En particular, para 2025, las fuerzas terrestres estadounidenses planean cubrir hasta una cuarta parte de sus necesidades de electricidad a su cargo. Para satisfacer las necesidades de las fuerzas terrestres, se está creando una versión híbrida del vehículo todoterreno Humvee del ejército, capaz de funcionar tanto con combustible convencional como con electricidad.
La cuestión medioambiental a la hora de utilizar combustible es extremadamente importante. Y los creadores del biodiesel estuvieron más cerca de solucionarlo. Se trata de un combustible relativamente seguro, de bajo coste y que puede producirse a partir de fuentes renovables: plantas y residuos industriales. Por eso se considera un paso hacia un futuro respetuoso con el medio ambiente.
¿Qué es el biodiésel?
El biodiesel se llama éster metílico. Se obtiene como resultado de una reacción química, que se basa en aceites vegetales y grasas animales. Aunque se crea a partir de fuentes naturales y renovables, propiedades fisicas sólo ligeramente inferior al combustible diésel real. La potencia del motor cuando funciona con combustible diesel es sólo un 8% mayor que la del mismo motor que funciona con biodiesel.
Para crear dicho combustible, se pueden utilizar varios aceites vegetales; prácticamente no existen restricciones. Para esto son adecuados los aceites de soja, girasol, palma y muchas otras opciones, pero el aceite de colza se considera óptimo. La razón de esto no es propiedades quimicas, pero el bajo costo de dicho recurso.
¡Interesante! De una hectárea de colza se obtienen unos 1.000 litros de aceite, por lo que se considera óptimo para la producción de biodiesel.
El uso de biodiesel está aumentando rápidamente con la expansión de la tecnología de producción. Más de 40 países están desarrollando activamente esta idea, porque la simplicidad de la producción permite reducir el costo del combustible y el volumen de emisiones al medio ambiente se reducirá significativamente.
Ventajas
Las ventajas respecto a otros tipos de combustible son evidentes. Es una solución de transporte respetuosa con el medio ambiente elaborada a partir de fuentes renovables.
Tiene una serie de ventajas, que incluyen:
- residuos tóxicos mínimos durante la combustión;
- buenas propiedades lubricantes;
- rápida descomposición del combustible cuando se libera al ambiente externo;
- organización sencilla de la producción;
- Bajas emisiones de dióxido de carbono durante la combustión.
Además, el uso de biodiesel reduce la cantidad de hollín y el escape no tiene olor desagradable. Sus propiedades lubricantes son superiores al diesel mineral, y su descomposición durante ambiente externo minimizará su contaminación durante accidentes y fugas.
Otra ventaja importante de la producción es el bajo coste de un litro de biodiesel. Si no se tienen en cuenta los costes de instalación, etc., se necesitan aproximadamente 0,3 dólares o 20 rublos para obtener un litro de líquido. Teniendo en cuenta la abundante cantidad de tierra fértil en Rusia, así como el bajo coste de los productos agrícolas, esta cifra se puede reducir aún más.
La facilidad de producción del biodiesel significa que se puede producir incluso en casa. Para ello, basta con tomar los componentes adecuados y luego realizar una serie de manipulaciones con ellos, lo que hace que el biodiesel esté disponible para todos.
Producción en Rusia
Más de 40 países apoyan la producción y distribución de este tipo de motor diésel. Se trata de energía limpia de tipo biológico, que se produce a partir de fuentes de energía renovables. Sin embargo, en Rusia esta dirección no cuenta con el apoyo del nivel estatal.
En nuestro país no existen programas que produzcan o popularicen el biodiesel con apoyo gubernamental. Pero algunas regiones están promoviendo esta solución por sí solas. Principalmente no por el respeto al medio ambiente del combustible, sino por el enorme impulso que dará a la producción agrícola. En el futuro está previsto construir en Rusia varias plantas de producción de biodiésel.
¡Interesante! Hace unos 10 años, los Ferrocarriles Rusos también tenían la intención de cambiar a un motor diésel de este tipo en las locomotoras diésel, pero no implementaron la idea.
La débil intensidad del desarrollo de esta zona en Rusia también se debe al hecho de que el país recibe grandes ingresos por la extracción de materias primas energéticas. Por tanto, la popularización de una solución de este tipo podría socavar la economía.
Las perspectivas para el desarrollo de Rusia en la bioindustria son muy altas si el Estado avanza en esta dirección. El país es capaz de producir anualmente hasta 5 millones de toneladas de materia prima para biodiésel, en particular aceite de colza. De esta cantidad, aproximadamente la mitad se puede exportar y el resto se puede utilizar dentro del país.
Pero Dado que el biodiesel tiene una base de etanol, está sujeto al impuesto especial del gobierno sobre el alcohol.. Si este matiz no se corrige, las inversiones en esta dirección no se justificarán, porque un solo impuesto especial excede varias veces los costos de producción.
Biodiésel en casa
Crear biodiesel en casa es posible, aunque bastante complicado. Esto podría ser un simple experimento o un intento de conseguir usted mismo combustible económico. Solo hay que recordar que se trabaja con metanol y álcali, lo que es extremadamente peligroso para la salud. Por tanto, es necesario seguir las precauciones de seguridad y utilizar equipo de protección.
La creación de biodiesel consta de los siguientes pasos:
Para producir biodiesel se utiliza cualquier aceite, así como álcali (se recomienda hidróxido de potasio o sodio). Al cocinar, es necesario utilizar un catalizador para iniciar el proceso, que puede ser metanol.
¡Importante! Si se utiliza aceite usado, las impurezas deben eliminarse mediante filtración.
Antes de comenzar, debes quitar toda el agua del líquido. Para ello hay que calentarlo a 120°C para que hierva. El aceite salpicará durante el proceso, por lo que es importante evaporarlo en un recipiente medio vacío y alejado del fuego.
A continuación, se añaden álcali y etanol al aceite. La proporción de álcali depende de la masa del fluido de trabajo y es del 1%. Entonces, por litro de aceite vegetal hay aproximadamente 3,5 gramos de álcali. Durante este proceso se realiza una titulación, en la que se determina la cantidad de ácidos grasos y la proporción necesaria de álcali.
El siguiente es la transesterificación. Durante este proceso, la mezcla se calienta a 70°C, lo cual es necesario para acelerar la reacción. Se permite calentar a 80°C, lo que aumenta significativamente la velocidad de reacción, pero no es seguro para otros. Es importante tapar el recipiente para reducir la evaporación del alcohol, pero asegurar que se libere la presión para evitar una explosión.
Como resultado, el biodiesel flota encima y la glicerina se coloca debajo. Es fácil distinguirlos porque, debido a las diferentes densidades, existe una línea clara entre ellos. La glicerina es mucho más oscura que el combustible y se endurece a temperaturas inferiores a 38°C.. Puedes quitarlo con una manguera adicional.
El combustible resultante no está perfectamente limpio; contiene residuos de jabón disueltos resultantes del proceso de reacción. En condiciones óptimas, cuando el agua se ha evaporado por completo, no aparece jabón, pero al prepararlo tú mismo, este es un problema habitual. Hay varias formas de eliminar los residuos, pero la más eficaz es sedimentar el biodiesel resultante. Basta con dejar el combustible durante una semana, después de lo cual todas las impurezas se hundirán hasta el fondo.
Puedes comprobar la calidad del biodiesel resultante mediante una sencilla prueba de acidez. Es necesario sumergir papel tornasol en el líquido y determinar el estado del medio. El indicador ideal es una acidez neutra de 7,0.
Producción a través de plantas.
Si elige biodiesel como combustible permanente para su automóvil, puede adquirir una instalación especial para ahorrar dinero y simplificar el proceso de producción. Le permite crear este producto en casa, acercándolo lo más posible a las condiciones industriales. Esta opción es óptima para ahorrar a largo plazo, porque producir combustible sin el equipo adecuado es difícil y el costo de la solución es bajo.
El biodiesel obtenido de este tipo de instalaciones tiene mucho mejores caracteristicas y pureza, en lugar de producirse en condiciones “artesanales”. Contiene una menor proporción de agua, lo que reduce los daños al motor durante el funcionamiento. Este tipo de instalaciones son cada vez más comunes, según se considera elección óptima ante la falta de acceso al biodiesel.
Aquí se describe la producción de combustible a partir de aceites usados y las características de este proceso. Para mejor comprensión Producción de biodiesel y sus características, se recomienda ver este video:
Biodiésel es un éster metílico obtenido como resultado de una reacción química de cualquier aceite vegetal y grasa animal. El biodiesel es químicamente una mezcla de ésteres metílicos (o etílicos) de ácidos grasos. Los materiales de partida (grasas) son químicamente ésteres de glicerol de ácidos grasos.
La principal ventaja del biodiesel es que se produce a partir de recursos que se recuperan rápidamente.
El biodiesel sufre una descomposición biológica casi completa: los microorganismos del suelo o del agua procesan el 99% del biodiesel en un mes. Este producto es tan seguro que incluso la sal de cocina normal puede considerarse más tóxica.
El biodiesel es un gran avance en el campo de los combustibles alternativos. Es seguro, eficaz y limpio. Es fácil de preparar y utilizar, lo que no se puede decir en la misma medida de otros combustibles, alternativos o minerales.
El biodiésel es un descubrimiento sorprendente que puede provocar un cambio fundamental en la forma de pensar de las personas y hacerlas menos dependientes de aquellos combustibles que, a diferencia del biodiésel, son perjudiciales para el medio ambiente, limitados en cantidad y caros.
Biodiesel, colza
El atractivo especial de la colza es que, como cultivo de alto contenido energético, constituye la materia prima más prometedora para la producción de combustible biológico.
En Rusia, Ucrania, Bielorrusia y otros países de la CEI, debido a las condiciones naturales y climáticas especiales, se garantiza un rendimiento bastante alto de este cultivo. El aceite de colza es el más barato de los aceites vegetales. Además de la colza, se pueden utilizar para la producción otros cultivos que contienen aceite: girasol, maíz, etc., pero la colza es tecnológicamente más sencilla y económicamente más rentable. La combustión de 1 gramo de biodiesel produce 9,5 mil calorías. Este es un enorme potencial energético.
El combustible biodiesel (biodiesel) es un tipo relativamente nuevo de combustible ecológico. El biodiesel se produce normalmente a partir de aceite vegetal y, por tanto, es una fuente de energía renovable. El biodiesel se puede utilizar en motores de combustión interna convencionales sin cambiar su diseño. Es posible utilizar biodiesel como tipo de combustible independiente o en mezcla con combustible diesel convencional (mineral).
El biodiesel es un éster metílico que se obtiene como resultado de una reacción química de aceites vegetales y grasas animales. El biodiesel es químicamente una mezcla de ésteres metílicos (o etílicos) de ácidos grasos. Los materiales de partida (grasas) son químicamente ésteres de glicerol de ácidos grasos.
El biodiesel es un líquido dorado o marrón oscuro según la materia prima. Prácticamente no se mezcla con agua, ya que tiene una densidad baja, no superando los 0,88 g/cm3. La viscosidad de estas tecnologías y equipos de producción de combustible biodiesel 8
El combustible alternativo tiene una viscosidad casi idéntica a la del combustible producido a partir de productos derivados del petróleo.
Se utiliza en vehículos en forma pura y en forma de diversas mezclas con combustible diésel. En Estados Unidos, una mezcla de combustible diésel y biodiésel se designa con la letra B; El número al lado de la letra indica el porcentaje de biodiesel. B2: 2% biodiesel, 98% combustible diesel. B100 - 100% biodiésel.
El uso de mezclas no requiere modificaciones en el motor.
Tecnología de producción de biodiésel.:
La primera etapa es plantar y cosechar colza: proporcionar semillas de calidad antes... de comprar colza.
La segunda etapa es la recepción de las materias primas: en las materias primas se analiza el contenido de ácido erúcico, impurezas de malezas y humedad. El coste de las materias primas depende de esto.
Siguiente etapa: La materia prima (semillas de colza) ingresa a la mantequera, donde se separa el aceite de la harina de aceite. Prensas de tornillo Reinartz. Productividad de 40 a 1800 kg por hora. La harina se utiliza en la industria de piensos. Luego el aceite se transfiere a una planta de eterificación. Las moléculas de grasa que componen el aceite de colza están compuestas de triglicéridos, compuestos del alcohol trivalente glicerol con tres ácidos grasos. Para obtener éster metílico, se añaden al aceite de colza metanol (en una proporción de 9:1) y una pequeña cantidad de un catalizador alcalino. El proceso de eritificación se lleva a cabo en columnas especiales. Como resultado de la reacción química se forma éter metílico o biodiesel y como subproducto se forma glicerol. La glicerina, purificada al 99,8%, es indispensable en la industria cosmética y farmacéutica. Cuando se procesa se obtiene sulfato de calcio, que se utiliza con éxito en los campos como fertilizante. También existe una demanda de ácidos grasos separados.
Utilizando la tecnología adecuada y las mejores variedades De una hectárea se pueden recolectar hasta 2-4 toneladas de colza y, al procesar 2-3 toneladas de semillas, se puede obtener aproximadamente 1 tonelada de biodiesel.
El biodiésel obtenido a partir de colza tiene una buena inflamabilidad, lo que está garantizado por un índice de cetano más alto que el del combustible diésel convencional (“petróleo”): 56,58 en lugar de 50,52.
Cuando se quema, en comparación con el combustible diésel convencional, emite un 10% menos de dióxido de carbono y un 50% menos de hollín.
El líder mundial en el cultivo de colza es Alemania. Sus variedades ocupan casi la mitad de la superficie de los países de la Comunidad Europea. La producción de biodiesel en Alemania aumenta cada año entre un 40 y un 50%.
Los principales exportadores de colza son Europa, Canadá y Australia; importadores: China, México, Japón. Bangladesh, Pakistán y varios otros países.
Proceso químico para producir biodiesel.
Para producir biodiesel se utiliza cualquier tipo de aceite vegetal: girasol, colza, linaza, etc. Al mismo tiempo, el biodiesel obtenido a partir de diferentes aceites tiene algunas diferencias. Así, por ejemplo, el biodiésel de palma tiene el mayor contenido calórico, pero también la mayor filtrabilidad y temperatura de solidificación. El biodiésel de colza es algo inferior al biodiésel de palma en cuanto a contenido calórico, pero tolera mejor el frío, por lo que es más adecuado para paises europeos y Rusia.
Químicamente, el biodiesel es un éster metílico, que es producto de la reacción de esterificación del aceite vegetal a una temperatura de aproximadamente 50 °C en presencia de un catalizador.
El proceso en sí es, en principio, bastante sencillo. Es necesario reducir la viscosidad del aceite vegetal, lo que se puede lograr. de varias maneras. Cualquier aceite vegetal es una mezcla de triglicéridos, es decir, ésteres combinados con una molécula de glicerol con alcohol trihídrico (C3H8O3). Es la glicerina la que da viscosidad y densidad al aceite vegetal. La tarea al preparar biodiesel es eliminar la glicerina, reemplazándola por alcohol. Este proceso se llama transesterificación.
La reacción general se ve así:
CH2OC=OR1
CHOC=OR2 + 3 CH3OH → (CH2OH)2CH-OH + CH3COO-R1 + CH3COO-R2 + CH3OC=O-R3
CH2COOR3
Triglicéridos + metanol → glicerol + éteres, MA "Navigator" Tecnologías y equipos para la producción de combustible biodiesel 10
Donde R1, R2, R3: grupos alquilo.
Como resultado del uso de metanol, se forma éter metílico y, como resultado del uso de etanol, se forma éter etílico.
De una tonelada de aceite vegetal y 111 kg de alcohol (en presencia de 12 kg de catalizador) se obtienen aproximadamente 970 kg (1100 l) de biodiesel y 153 kg de glicerina primaria.
El álcali utilizado es hidróxido de potasio KOH o hidróxido de sodio - NaOH. Para principiantes, se recomienda utilizar NaOH.
Norma de calidad europea DIN EN 14214.
TU U 24.1-34582279-002:2006 "BIOCOMBUSTIBLE DIESEL"
No.
Método de determinación del valor del indicador
1 Número de cetano, no menos de 56 según GOST 3122 o EN ISO 5165
2 Viscosidad cinemática a una temperatura de 40ºС, mm2/s, dentro de 3,5-5,0 según GOST 33 o EN ISO 3104
3 Densidad a una temperatura de 15ºС, kg/m3 dentro de 860-900 según GOST 3900 o ISO 3675:1993
4 Punto de inflamación ºС, no menos de 120 según DSTU 4455
5 Fracción masiva de azufre, %, no más de 0,001 según GOST 19121
6 Capacidad de coquización del 10% del residuo, no más de 0,3 según GOST 19932 o EN ISO 10370
7 Contenido de cenizas, %, no más de 0,02 según GOST 1461 o DSTU ISO 6884 o ISO 3987
8 Contenido de agua, %, no más de 0,05 según GOST 2477 o DSTU ISO 662 o DSTU ISO 8534 o
EN ISO 12937
9 Pasa las pruebas en una placa de cobre según GOST 6321 o ISO 2160
10 Estabilidad a la oxidación a una temperatura de 110ºС, horas, no menos de 6,0 según DSTU ISO 6886 o EN 14112:2003
11 Índice de acidez, mg de KOH por g, no más de 0,50 según DSTU 4350 o EN 14104:2003
12 Índice de yodo, g de yodo por 100 g, no más de 120 según GOST 2070 o DSTU ISO 3961:2004 o EN 14111:2003
13 Fracción de masa de ésteres, %, no menos de 96,5 según DSTU ISO 5508
14 Parte en masa de éster metílico del ácido linoleico, %, no más del 12,0 según DSTU ISO 5508
15 Fracción de masa de metanol, %, no más de 0,20 según DSTU ISO 5508
16 Fracción de masa de monoglicérido, %, no más de 0,80 según DSTU ISO 5508
17 Fracción de masa de diglicérido, %, no más de 0,20 según DSTU ISO 5508
18 Fracción de masa de triglicéridos, %, no más de 0,20 según DSTU ISO 5508
19 Fracción de masa de glicerina libre, %, no más de 0,02 según DSTU ISO 5508
20 Glicerina total, %, no más de 0,25 según DSTU ISO 5508
21 Fracción de masa de fósforo, %, no más de 10,0 según DSTU ISO 5508
22 Sin impurezas mecánicas según GOST 6370
Ventajas del uso de biodiesel frente al combustible diesel convencional.
La principal ventaja del biodiesel es que se produce a partir de recursos que se recuperan rápidamente (las reservas de petróleo, por ejemplo, son prácticamente insustituibles). Por ejemplo, esta cuestión es muy relevante para las granjas colectivas que procesan petróleo; todos tienen una pregunta urgente: dónde conseguir combustible diesel al comienzo de la temporada. La respuesta es sencilla, fabricar biodiesel a partir de tus propias materias primas y ser completamente autónomo en el consumo de combustible.
Origen vegetal. Destacamos que el biodiesel no tiene olor a benceno y se elabora a partir de aceites, cuya materia prima son plantas que mejoran la composición estructural y química de los suelos en sistemas de rotación de cultivos. Las materias primas para la producción de biodiesel pueden ser diversos aceites vegetales: girasol, colza, soja, maní, palma, algodón, linaza, coco, maíz, mostaza, ricino, cáñamo, sésamo, aceites usados (utilizados, por ejemplo, en la cocina). ), así como grasas animales.
Ecología. La ventaja del biodiésel es también que durante la combustión emite gases mucho menos nocivos a la atmósfera (el biodiésel, en comparación con su homólogo mineral, casi no contiene azufre (< 0,001 %, тогда как минеральное дизтопливо < 0,2 %)). В мировой практике лимитируется ряд компонентов выхлопных газов, среди них: монооксид углерода СО, несгоревшие углеводороды, окислы азота NOX и сажа. Очевидны преимущества биодизеля по показателям продуктов сгорания: монооксида углерода, углеводородов, остаточных частиц и сажи. В ЕС производство биодизеля давно получило поддержку правительства, так как рассматривается как стратегическое направление развития топливной отрасли.
Inocuidad biológica. En comparación con el aceite mineral, 1 litro del cual puede contaminar 1 millón de litros de agua potable y provocar la muerte de la flora y la fauna acuáticas, el biodiésel, como demuestran los experimentos, no daña ni a las plantas ni a los animales cuando entra en el agua. Además, sufre una descomposición biológica casi completa: en el suelo o en el agua, los microorganismos procesan el 99% del biodiesel en un mes, lo que permite hablar de minimizar la contaminación de ríos y lagos durante su traslado. transporte acuático para combustible alternativo.
Menos emisiones de CO2. Cuando se quema biodiesel, se libera exactamente la misma cantidad de dióxido de carbono que fue consumido de la atmósfera por la planta, que es la materia prima para la producción de petróleo, durante todo el período de su vida. Sin embargo, cabe señalar que sería incorrecto llamar al biodiésel un combustible respetuoso con el medio ambiente. Produce menos emisiones de dióxido de carbono que el combustible diésel convencional, pero aún no es cero emisiones.
Buenas propiedades lubricantes. Se sabe que el combustible diesel mineral, cuando se le eliminan los compuestos de azufre, pierde sus propiedades lubricantes. El biodiesel, a pesar de su contenido de azufre significativamente menor, se caracteriza por buenas propiedades lubricantes. Esto se debe a su composición química y su contenido de oxígeno.
Mayor vida útil del motor. Cuando un motor funciona con biodiésel, sus partes móviles se lubrican simultáneamente, lo que se traduce, como demuestran las pruebas, en un aumento medio de un 60% de la vida útil del propio motor y de la bomba de combustible. Es importante señalar que no es necesario actualizar el motor.
Alto punto de inflamación. Otro indicador técnico de interés para las organizaciones que almacenan y transportan combustibles y lubricantes: el punto de inflamación. En el caso del biodiesel, su valor supera los 150°C, lo que permite considerar al biocombustible una sustancia relativamente segura. Sin embargo, esto no significa que pueda tratarse con negligencia.
Las ventajas del biodiesel incluyen:
· Buenas propiedades lubricantes. Combustible diesel mineral en
Cuando se le eliminan los compuestos de azufre, pierde sus propiedades lubricantes.
El biodiesel, a pesar de su contenido de azufre significativamente menor, se caracteriza
Buenas propiedades lubricantes, lo que prolonga la vida útil del motor. Este
causado por su composición química y contenido de oxígeno. Por ejemplo,
un camión procedente de Alemania entró en el Libro Guinness de los Récords, habiendo recorrido más de 1,25
millones de kilómetros con combustible biodiesel con su original
motor.
Rentabilidad de la producción de biodiesel
A partir de 150 hectáreas. podrás recolectar 400 toneladas de colza, de las cuales se obtendrán 180 toneladas de aceite y 210 toneladas de torta.
Después de procesar 180 toneladas de petróleo en biodiesel, se forma un subproducto: glicerina en una cantidad de 27,5 toneladas.
Recibimos 198.000 litros de biodiesel.
Para la producción se necesitarán 20.000 litros de alcohol, 2.160 kg. catalizador.
Reservamos 28.000 litros de biodiesel para nuestras propias necesidades.
Vendemos 170.000 unidades de combustible al precio de 20 rublos. por 1 litro = 3.400.000 rublos.
Vendemos 210 toneladas de tarta al precio de 5 rublos. por 1 kg. = 1050000 rublos.
Vendemos 27,5 toneladas de glicerina a un precio de 25 rublos el kg. = 687500 frotar.
Los ingresos ascenderán a 5.137.500 rublos.
costo:
20.000 litros de alcohol a un precio de 49 rublos. por 1 litro = 980.000 rublos.
2160 kilos. catalizador a un precio de 23 rublos por 1 kg. = 49680 frotar.
salario 3 personas 15.000 rublos cada uno. por mes durante el año = 540.000 rublos.
electricidad 32.000 kW a un precio de 4,5 rublos por 1 kW = 144.000 rublos.
total: 1713680 frotar.
Conclusión
Biodiésel y su producción es una de las más prometedoras y rentables.
instrucciones para pequeñas empresas, le permite obtener altas ganancias, con
Esto preserva un entorno ecológico favorable. Ciclo de producción
Las materias primas se pueden cultivar prácticamente sin residuos en tierras usadas.
Después de la producción de biocombustibles quedan restos de torta, que se utilizan como
alimento para animales y la fase de glicerol, que durante la purificación se convierte en
glicerina pura.
La rentabilidad de esta producción es muy alta, la ganancia es la diferencia entre
costos de materias primas y el monto recibido por la venta de combustible. Rentabilidad
Este tipo de negocio es elevado, porque la demanda de biocombustibles aumenta día a día.
Disponibilidad especies biológicas La inclusión del combustible en el balance energético de cada país se está convirtiendo en una cuestión cada vez más acuciante en el contexto de la seguridad energética y medioambiental. Por tanto, la agricultura juega un papel importante como fuente de materias primas no sólo para la industria alimentaria, sino también para la industria energética. Teniendo en cuenta el gran potencial agrícola de Ucrania, es posible dotarse parcialmente de sus propios recursos bioenergéticos, lo que ayudará a reducir la dependencia de las importaciones de energía y mejorará el medio ambiente.
Una mejor comprensión del mercado de los biocombustibles y sus perspectivas de crecimiento requiere considerar las características básicas del biodiesel y los aceites vegetales, teniendo en cuenta las características del proceso tecnológico.
El biodiesel es un tipo de combustible procedente de fuentes renovables. Suele producirse a partir de semillas oleaginosas, grasas animales y, como alternativa, se utilizan residuos de aceite de la industria alimentaria.
Las semillas de colza se utilizan con mayor frecuencia como materia prima para la producción de biodiesel. Hasta hace poco, la colza ocupaba un lugar insignificante en la rotación de cultivos: se sembraba principalmente para necesidades técnicas de las industrias ligera y alimentaria. Hoy en día, este cultivo es de importancia prioritaria principalmente para las empresas agrícolas, dada la alta rentabilidad de la producción.
El lirón en Ucrania crece para su uso en la producción de alimentos, y el ripak y la soja pueden usarse ampliamente técnicamente como jarabe para la producción de aceite biocombustible. En 2014 La cosecha bruta de repack alcanzó cerca de 2.198 mil. t, lo que supone un 6,5% menos que el nivel alcanzado en 2013, aunque es casi el doble, inferior a los anteriores periodos analizados (gráfico).
Las semillas producidas en Ucrania se exportan en su totalidad, una pequeña parte queda para el consumo interno. Así, en 2014, las exportaciones de colza ascendieron a 1.900.000 toneladas, lo que corresponde aproximadamente al 84,3% oferta general semillas, mientras que el procesamiento nacional representó sólo el 6,8% (consumo interno - 153 mil toneladas) (tabla).
Por tanto, podemos decir que la demanda interna de colza es insignificante, ya que el girasol se utiliza con fines alimentarios y no se han creado las condiciones suficientes (económicas, técnicas, legislativas) para la producción de biocombustibles.
Sin embargo, un aumento de los precios mundiales de las semillas oleaginosas y los aceites vegetales debería contribuir a una mayor expansión de las superficies, así como a un aumento de sus rendimientos brutos. El biodiesel se produce mediante la reacción química de aceite vegetal y etanol o alcohol metanólico mediante el proceso de esterificación. El metanol se utiliza ampliamente porque es comparativamente más barato que el etanol (su participación en el proceso de producción es del 7,5%). Cuando se utiliza etanol, puede haber cierta dificultad para separar el subproducto (glicerol) del biodiesel y mayores costos de energía.
Técnicamente, el biodiesel se caracteriza por ser un éster metílico del ácido oleico. El aceite de colza es la materia prima dominante para su producción en Europa. En Estados Unidos, el biodiesel se produce principalmente a partir de aceite de soja, aunque está presente en la misma cantidad que todos los demás aceites y grasas vegetales combinados. En los países tropicales y subtropicales se cultiva una gran cantidad de semillas oleaginosas; en particular, el aceite de palma, el aceite de coco y la jatrofa se utilizan para la producción de biodiesel.
¿Dónde se utiliza el biodiésel?
El biodiesel se puede utilizar fácilmente como mezcla con combustible diesel en los motores modernos. Una mezcla de biodiesel con una proporción del 20% en el combustible diesel (B20) ha ganado gran popularidad, aunque también se utilizan mezclas con una proporción menor de biodiesel (1, 2, 5%). El biodiesel puro (B100) tiene una gran demanda en muchos países, especialmente en Alemania. Sin embargo, a bajas temperaturas, al igual que los combustibles mixtos, se requiere el uso de equipos especiales de seguridad anticongelante, ya que el combustible se estratifica con formación de capas de hielo. Otra desventaja es la higroscopicidad del combustible, es decir, su capacidad para absorber humedad de la atmósfera, lo que provoca la corrosión de los elementos del sistema de combustible. El biodiesel es agresivo con las piezas de caucho, por lo que algunos motores deben modificarse.
En general, el biodiesel es seguro de usar y biodegradable. Su uso ayuda a reducir las emisiones de monóxido de carbono, hidrocarburos y otros gases tóxicos a la atmósfera, mejorar las propiedades lubricantes del combustible diesel y aumentar el número de cetano del combustible mineral.
La calidad del biodiesel debe cumplir con los requisitos prescritos por las normas y estándares. Por ejemplo, en la UE, la calidad de este tipo de combustible está determinada por la norma EN 14214, vigente desde noviembre de 2003 en todos los países de la UE, y en Alemania, DIN EN 14214. Estas normas son fundamentales para los fabricantes de automóviles. autorizar la producción de motores que consuman biodiesel. En Alemania, esta norma se incluye como base técnica en el decreto gubernamental "Sobre los requisitos del combustible y su etiquetado". El control de calidad se lleva a cabo desde la producción hasta la venta, transporte y uso. En Alemania sólo se puede vender biodiésel con una calidad que cumpla esta norma. Las autoridades estatales federales competentes controlan periódicamente el cumplimiento de los requisitos de calidad. Además del control estatal, Alemania ha creado grupo de trabajo para la gestión de la calidad del biodiesel (alemán: Arbeitsgemeinschaft Qualitа..tsmanagement Biodiesel e.V. (AGQM)), cuyos miembros llevan a cabo un control en cinco etapas del sistema de calidad del biodiesel (de forma voluntaria). De las aproximadamente 1.900 gasolineras disponibles, más de 1.300 están incluidas en este grupo, y se monitorea la calidad del biodiesel desde la producción hasta el consumo. Los requisitos de calidad para este sistema son incluso mayores que los exigidos por las normas europeas.
El aceite vegetal también se utiliza como combustible, pero las propiedades del aceite de colza en comparación con el combustible diésel difieren significativamente, principalmente en su alta viscosidad a bajas temperaturas. El aceite vegetal no se puede utilizar para un motor diésel convencional; para ello, se requiere una conversión especial o incluso un reemplazo por el llamado motor Elsbett (inglés: motor Elsbett, derivado del nombre del ingeniero de desarrollo).
Por muchas razones técnicas, mezclar aceite vegetal con combustible tradicional resulta difícil. Sin embargo, algunos aceites vegetales tropicales, como el aceite de coco, que están más saturados, se pueden mezclar directamente con combustible diésel. En las regiones tropicales existe un gran potencial para utilizar una mezcla de aceite vegetal y diesel sin necesidad de realizar una modificación técnica del motor. Sin embargo, los fabricantes de motores no garantizan el funcionamiento de motores que funcionan con aceite vegetal. Además, el desarrollo de motores modernos tiene como objetivo mejorar los sistemas electrónicos de control del motor y la regulación del proceso de combustión, que, por regla general, no son adecuados para funcionar con aceite vegetal.
¿Cómo estimular la producción de biocombustibles?
Para estimular el desarrollo de la producción de biocombustibles, los gobiernos de muchos países están introduciendo mecanismos para apoyar esta área y mayor desarrollo industria a corto o largo plazo. Los objetivos marcados y los resultados esperados del uso de combustibles biológicos difieren de un país a otro, pero en general los une una triple motivación:
La agotabilidad del petróleo y la creciente dependencia del país de sus importaciones, así como el aumento de los precios de los productos derivados del petróleo;
Aumento de las emisiones de carbono y otras sustancias nocivas como principales factores del cambio climático y del equilibrio del ecosistema;
Desarrollo de nuevos mercados para agricultura.
En nuestra opinión, es importante determinar las prioridades para el desarrollo de la industria de los biocombustibles y los objetivos de la política estatal en esta área, lo que sin duda influirá en el desarrollo y adopción de las decisiones legislativas pertinentes y contribuirá al aumento de la producción. especies individuales biocombustibles.
La urgente necesidad de desarrollar fuentes de energía alternativas dentro del país está relacionada con problemas agudos modernidad - alta dependencia de los recursos energéticos importados, lo que incide en la inestabilidad de precios y afecta el bienestar de la población del país, así como el agravamiento de la situación ambiental debido al aumento anual de las emisiones de sustancias nocivas a la atmósfera.
Por lo tanto, en este contexto, la agricultura juega un papel importante en el desarrollo de los combustibles biológicos, ya que son las materias primas de origen vegetal las que se utilizan como fuente para su producción. A su vez, la mayor competencia por las materias primas agrícolas procedentes de la producción industrial de biocombustibles está provocando acalorados debates entre los gobiernos de muchos países sobre la diversificación de la producción agrícola.
O. Makarchuk, Doctorado. economía. Ciencias, Profesor Asociado, NUBiP de Ucrania
Un término como " biodiésel", es comprensible para la mayoría de la gente de forma puramente intuitiva. Pero a menudo hay cierta confusión. Está bien, pero es mejor prescindir de él y descubrir qué es el biodiesel. una pequeña teoría Durante el funcionamiento, en sus cilindros se quema gasolina o diesel. Ambos son productos del refinado del petróleo, cuyas reservas son limitadas, además, cuando se queman este tipo de combustibles se forman sustancias nocivas para las personas y el medio ambiente; Una opción para evitarlo es utilizar biodiesel como combustible para motores. Es necesario explicar qué es. El caso es que la producción de biodiesel se basa en el uso de grasas animales y aceites vegetales como materia prima. Se puede establecer una analogía sencilla: la gasolina y el diésel se obtienen a partir del petróleo; el combustible para hacer funcionar un motor de combustión interna se puede obtener a partir de aceite o grasa.
Una pequeña aclaración: se pueden utilizar como combustible para motores en funcionamiento. diferentes sustancias, por ejemplo, el mismo alcohol obtenido del aserrín, pero en en este caso Estamos considerando combustibles específicos para motores diésel, y la materia prima del biodiesel, como se llama a este tipo de combustible, son los residuos de aceites o grasas.
¿Cómo utilizar el biocombustible?
El uso de grasas y aceites como combustible se puede realizar de las siguientes formas: ✔ Directamente, vertiendo aceite en el depósito. La desventaja de este enfoque será su combustión incompleta, mezcla con el lubricante y deterioro de sus propiedades lubricantes, así como la aparición de depósitos en inyectores, aros, pistones debido a la mayor viscosidad del combustible vegetal. ✔Mezclándolo con queroseno o combustible diesel. ✔ Mediante la conversión de aceites vegetales, cuya fuente puede ser colza, maíz, girasol, etc., y en última instancia obteniendo biodiesel. La tecnología de conversión de petróleo se considera la más compleja de las mencionadas, pero aún así es tan sencilla que se puede implementar fácilmente, gracias a la cual se puede obtener biodiesel en casa.¿Qué es el biodiésel?
De hecho, el biodiesel es una mezcla de ésteres, principalmente éster metílico, como resultado de una reacción química. Entre sus ventajas destacan: ✔ origen vegetal, gracias a la capacidad de cultivar plantas, obtenemos una fuente renovable de combustible; ✔ seguridad biológica, el biodiesel es respetuoso con el medio ambiente, su liberación al medio ambiente no le causa ningún daño; ✔ menores emisiones de dióxido de carbono y otras sustancias tóxicas; ✔ bajo contenido de azufre en los gases de escape de los motores que utilizan biodiesel; ✔ buenas características de lubricación.Básicamente, el aceite vegetal es una mezcla de ésteres con glicerina, lo que le confiere viscosidad. El proceso de producción de biodiesel implica eliminar la glicerina y sustituirla por alcohol. Vale la pena señalar que la desventaja de dicho combustible es la necesidad de calentarlo a bajas temperaturas o utilizar una mezcla de biodiesel y combustible diesel normal.
Tecnología de producción
La tecnología para producir biodiesel es bastante sencilla. Suele elaborarse a partir de varios tipos de aceite vegetal. Para ello se pueden utilizar colza, soja, maíz, etc.; la lista general de sustancias aptas para la obtención de materias primas es bastante significativa. El aceite sobrante de la cocina también es apto para producir biodiesel. En la siguiente figura se puede ver un diagrama de dicho proceso.
Dado que estamos considerando combustible de origen vegetal, la tecnología para su producción debe abarcar el proceso de cultivo de la materia prima. La colza se considera la más adecuada para ello, ya que requiere menos costes de producción. Aunque ahora existen grandes perspectivas para el biodiesel a partir de algas. En este caso, la tierra destinada a cultivos no se utiliza como combustible y el coste del biodiésel será menor que en otros casos. Así, las semillas (colza, soja, girasol, etc.) después del control de calidad se suministran a la mantequera. La harina que queda después de la producción de aceite puede ser utilizada por la industria de piensos y el aceite resultante, según lo permite la tecnología, se procesa más. Se llama esterificación y, una vez realizada, la composición del biodiesel debe contener más del noventa y seis por ciento de ésteres metílicos. La tecnología en sí es sencilla, lo que permite organizar la producción de biodiesel en casa. Se añade metanol (9:1) al aceite y se utiliza una pequeña cantidad de álcali como catalizador. El metanol se puede obtener del aserrín y, en su lugar, también se puede utilizar alcohol isopropílico o etanol. El proceso de esterificación se lleva a cabo a temperaturas elevadas y dura varias horas. Una vez completada la reacción, se observa estratificación del líquido en el recipiente: biodiesel arriba y glicerina abajo. La glicerina se elimina (se drena desde abajo) y puede usarse como materia prima en algunos otros procesos. El biodiesel resultante debe ser depurado; en ocasiones es suficiente con la evaporación, la decantación y la posterior filtración. El proceso de producción industrial se muestra con más detalle en el vídeo.
Biodiésel en casa
Como se desprende de la descripción presentada, la tecnología de producción es bastante sencilla y permite producir biodiesel con tus propias manos, hasta el punto de que puedes obtener combustible en casa, y en ocasiones no solo para tus propias necesidades. Las razones para emprender este tipo de trabajo pueden ser diferentes para cada uno, pero sin mencionarlas, vale la pena señalar que el consumo de biodiesel no hace más que crecer en todo el mundo. Cuando haces biodiesel con tus propias manos en casa, problema principal No será una cuestión de su producción, sino de asegurar la calidad del producto terminado. Los proveedores de materias primas pueden ser empresas de restauración pública que tengan una cantidad suficiente de aceite usado y se puedan adquirir a un precio asequible. El cultivo de colza debe realizarse cuando se consume biodiesel en grandes cantidades, por ejemplo, para ventas externas o la presencia de una gran flota de equipos. Al organizar la producción en casa, los problemas más urgentes serán: ✔ Producción deficiente, es decir. no más del noventa y tres por ciento del producto terminado se obtiene de las materias primas originales. Esto puede deberse a las características de la instalación utilizada en casa o a los modos de transesterificación. ✔ Filtración de mala calidad. Este proceso es bastante complejo y para obtener biodiésel de alta calidad en casa hay que prestarle especial atención. Para ello se utilizan tecnologías especiales o adsorbentes. La instalación para la producción de dicho combustible se puede ver directamente en el vídeo.
Existen otras opciones de instalaciones para la producción casera de biodiesel, fabricado industrialmente.
Perspectivas
Como ya se señaló, la producción de este tipo de combustible no hace más que crecer. Y aunque la materia prima para ello es el aceite vegetal, se obtiene en distintos lugares y de distintos cultivos. En Europa, colza, en Indonesia, aceite de palma, en América, soja, etc. Sin embargo, la más prometedora es la producción de biodiesel a partir de algas. Para su cultivo se pueden utilizar tanto estanques separados como biorreactores especiales, así como parcelas. costa del mar. Además, esto no sólo aumenta la producción de combustible, sino que también libera tierra para cultivar alimentos. Aunque el biodiesel se elabora a partir de aceite vegetal y no de aserrín, es un excelente sustituto del combustible diésel convencional. Especialmente en condiciones de reservas de petróleo limitadas. Y además, no se puede excluir una ventaja como la posibilidad de producir en casa. A pesar de que en la producción industrial es más caro que el combustible diésel, sigue siendo un excelente combustible alternativo para los motores diésel.Proceso químico para producir biodiesel.
Para producir biodiesel se utiliza cualquier tipo de aceite vegetal: girasol, colza, linaza, etc. Al mismo tiempo, el biodiesel obtenido a partir de diferentes aceites tiene algunas diferencias. Así, por ejemplo, el biodiésel de palma tiene el mayor contenido calórico, pero también la mayor filtrabilidad y temperatura de solidificación. El biodiésel de colza es algo inferior al biodiésel de palma en términos de contenido calórico, pero tolera mejor el frío, por lo que es más adecuado para los países europeos y Rusia. Químicamente, el biodiesel es un éster metílico, que es producto de la reacción de esterificación del aceite vegetal a una temperatura de aproximadamente 50 C en presencia de un catalizador. El proceso en sí es, en principio, bastante sencillo. Es necesario reducir la viscosidad del aceite vegetal, lo que se puede conseguir de varias formas. Cualquier aceite vegetal es una mezcla de triglicéridos, es decir, ésteres combinados con una molécula de glicerol con alcohol trihídrico ( C3H8O3). Es la glicerina la que da viscosidad y densidad al aceite vegetal. El objetivo al preparar biodiesel es eliminar la glicerina, reemplazándola por alcohol. Este proceso se llama transesterificación. La reacción general se ve así: CH2OC=OR1 | CHOC=OR2 + 3 CH3OH > (CH2OH)2CH-OH + CH3COO-R1 + CH3COO-R2 + CH3OC=O-R3 | CH2COOR3 | Triglicéridos + metanol > glicerol + éteres, MA "Navigator" Tecnologías y equipos para la producción de combustible biodiesel 10 Donde R1, R2, R3: grupos alquilo. Como resultado del uso de metanol, se forma éter metílico, como resultado del uso de etanol, se forma éter etílico. De una tonelada de aceite vegetal y 111 kg de alcohol (en presencia de 12 kg de catalizador) se obtienen aproximadamente 970 kg (1100 l) de biodiesel y 153 kg de glicerina primaria. El álcali utilizado es hidróxido de potasio KOH o hidróxido de sodio - NaOH. Para principiantes, se recomienda utilizar NaOH.Beneficios del biodiésel
La principal ventaja del biodiesel– este es el hecho de que se produce a partir de recursos que se recuperan rápidamente (las reservas de petróleo, por ejemplo, son prácticamente insustituibles). Por ejemplo, esta cuestión es muy relevante para las granjas colectivas que procesan petróleo; todos tienen una pregunta urgente: dónde conseguir combustible diesel al comienzo de la temporada. La respuesta es sencilla, fabricar biodiesel a partir de tus propias materias primas y ser completamente autónomo en el consumo de combustible. Origen vegetal. Destacamos que el biodiesel no tiene olor a benceno y se elabora a partir de aceites, cuya materia prima son plantas que mejoran la composición estructural y química de los suelos en sistemas de rotación de cultivos. Las materias primas para la producción de biodiesel pueden ser diversos aceites vegetales: girasol, colza, soja, maní, palma, algodón, linaza, coco, maíz, mostaza, ricino, cáñamo, sésamo, aceites usados (utilizados, por ejemplo, en la cocina). ), así como grasas animales. Ecología. La ventaja del biodiesel es también que durante la combustión emite gases mucho menos nocivos a la atmósfera (el biodiesel, en comparación con su homólogo mineral, casi no contiene azufre (inocuidad biológica. En comparación con el aceite mineral, 1 litro del cual puede contaminar 1 millón de litros de agua potable y provocar la muerte de la flora y la fauna acuática, el biodiesel, como muestran los experimentos, cuando se libera al agua no daña ni a las plantas ni a los animales. Además, sufre una descomposición biológica casi completa: los microorganismos en el suelo o el agua procesan el 99% de los alimentos. biodiesel dentro de un mes , lo que nos permite hablar de minimizar la contaminación de ríos y lagos al cambiar el transporte acuático a combustibles alternativos. Menos emisiones de CO2. Cuando se quema biodiesel, se libera exactamente la misma cantidad de dióxido de carbono que fue consumido de la atmósfera por la planta, que es la materia prima para la producción de petróleo, durante todo el período de su vida. Sin embargo, cabe señalar que sería incorrecto llamar al biodiésel un combustible respetuoso con el medio ambiente. Produce menos emisiones de dióxido de carbono que el combustible diésel convencional, pero aún no es cero emisiones. Buenas propiedades lubricantes. Se sabe que el combustible diesel mineral, cuando se le eliminan los compuestos de azufre, pierde sus propiedades lubricantes. El biodiesel, a pesar de su contenido de azufre significativamente menor, se caracteriza por buenas propiedades lubricantes. Esto se debe a su composición química y al contenido de oxígeno que contiene. Por ejemplo, un camión procedente de Alemania entró en el Libro Guinness de los Récords tras recorrer más de 1,25 millones de kilómetros con biodiésel y su motor original. Mayor vida útil del motor. Cuando un motor funciona con biodiésel, sus partes móviles se lubrican simultáneamente, lo que se traduce, como demuestran las pruebas, en un aumento medio de un 60% de la vida útil del propio motor y de la bomba de combustible. Es importante señalar que no es necesario actualizar el motor. Punto de inflamación alto. Otro indicador técnico de interés para las organizaciones que almacenan y transportan combustibles y lubricantes: el punto de inflamación. En el caso del biodiesel, su valor supera los 150°C, lo que permite considerar al biocombustible una sustancia relativamente segura. Sin embargo, esto no significa que pueda tratarse con negligencia.