Les ressources en hydrocarbures de la Terre sont épuisables, cela est clair pour tout le monde. Le fait qu’elles ne prendront pas fin de sitôt ne dégage pas la responsabilité des scientifiques conscients de la nécessité de trouver de nouvelles solutions. Les carburants alternatifs modernes sont fabriqués à partir de déchets issus du traitement de matières premières d’origine animale et végétale, de cultures agricoles et d’algues. Il existe de nombreux projets concernant de nouveaux types de biocarburants, ils sont à des degrés divers de préparation. Certains d’entre eux sont très controversés et controversés, notamment d’un point de vue environnemental. Aujourd'hui, nous informerons les lecteurs de LG des développements les plus intéressants dans ce domaine.
Au début il y avait du bois et du charbon
Le tout premier type de biocarburant était le bois de chauffage ordinaire, ou plutôt les bâtons et brindilles secs, les broussailles ordinaires, qui peuple primitif, qui ont appris à allumer et à entretenir un feu, étaient utilisés pour chauffer les maisons et cuisiner les aliments.
Un peu plus tard, les peuples anciens découvrirent le charbon de bois. Le charbon de bois est la partie non volatile des produits de décomposition thermique du bois. Historiquement, le charbon de bois est l’un des tout premiers types de carburant (et bien sûr de biocarburant) produit à dessein par l’homme. Une caractéristique du charbon de bois, contrairement à tout autre combustible, est l'absence de monoxyde de carbone dans les produits de combustion. Par conséquent, ils ont commencé par collecter du charbon de bois provenant des feux, puis en préparer et en stocker davantage par eux-mêmes. les gens des cavernes. Des méthodes primitives de préparation du charbon, consistant à chauffer du bois de chauffage spécialement empilé et recouvert de gazon, en brûlant une partie du bois dans différentes versions, existaient jusqu'à fin XIX siècle. Ce n'est pas la technologie la plus efficace. Mais c'est ainsi que l'on fabrique encore du charbon de bois dans les pays africains et l'Amérique latine. Les Européens ont modernisé cette technologie artisanale en remplaçant le gazon par du métal ou de la brique. Les appareils les plus simples pour préparer du charbon de bois sont également disponibles dans notre pays. Leurs inconvénients courants sont le dégagement de vapeurs et de gaz toxiques dans environnement, faible rendement du produit commercial et utilisation inefficace du volume de l'appareil.
Les équipements modernes de combustion du charbon de bois de haute technologie éliminent la pollution de l'environnement. Les technologies modernes permettent de produire du charbon avec différents degrés de calcination - plus riche en substances volatiles pour un usage quotidien et plus calciné pour l'industrie. La force du charbon dépend non seulement de la technologie de fabrication, mais aussi de la roche. Les bois durs produisent du charbon de bois plus durable que les autres types de bois. Exister types spéciaux charbon Le chêne vert est fabriqué à partir de chêne « vert » très dense. le charbon blanc, particulièrement prisé en Asie de l'Est. Relativement récemment, la production de charbon à partir de briquettes de sciure d'extrudeuse a été maîtrisée. En Asie et en Europe du Sud, il est préféré au charbon ordinaire.
À la première génération technologies modernes La production de biocarburants comprend également la transformation de cultures agricoles contenant de grandes quantités d'amidon, de sucres (transformés en éthanol) et de graisses (ils sont excellents pour être transformés en biodiesel).
La deuxième génération de technologies de biocarburants a commencé à utiliser des graminées, du bois et des résidus de cultures.
Une autre direction est la production de biocarburant à partir d’algues transformées. Les principaux avantages sont qu'il n'est pas nécessaire ressources foncières, vitesse de production élevée et concentration élevée de biomasse.
Il existe trois types de combustibles biologiques : liquides, gazeux et solides. Le premier concerne les alcools, le biocarburant, le biodiesel et les éthers. Le second concerne les mélanges gazeux avec de l'hydrogène, du méthane et du monoxyde de carbone, qui se forment lors de la décomposition thermique. Le troisième concerne les déchets de transformation du bois et le bois de chauffage.
La technologie de production de pellets combustibles, ainsi que de briquettes combustibles, est basée sur le processus de pressage de déchets de bois broyés, de paille, de cosses, etc.
Les matières premières entrent dans le broyeur, où elles sont broyées en farine. La masse résultante entre dans le séchoir, d'où elle passe dans un granulateur-presse, où la farine de bois est pressée en granulés. La compression lors du pressage augmente la température du matériau, la lignine contenue dans le bois ramollit et colle les particules en cylindres denses.
La production d'une tonne de pellets nécessite de 3 à 5 mètres cubes de déchets de bois. Les granulés finis sont refroidis et conditionnés en grands sacs de plusieurs tonnes ou en petits conditionnements. Il existe des granulés industriels (livrés en vrac sans emballage ou en énormes sacs - big bag) et des granulés grand public (en petits conditionnements, destinés aux particuliers et aux petits consommateurs industriels).
Selon les ordres de nos ancêtres
La distillation sèche ou pyrolyse (décomposition lorsqu'elle est chauffée à 450 degrés sans accès à l'air) du bois est l'un des premiers procédés de technologie chimique. À partir du XIIe siècle, il était largement utilisé en Russie pour produire de la résine de pin destinée au goudronnage des navires en bois et à l'imprégnation des cordages ; Ce commerce s'appelait le fumage du goudron. Avec le développement de la métallurgie, un autre commerce est apparu, également basé sur la distillation sèche du bois : la combustion du charbon de bois pour produire du charbon de bois. Le début de l'utilisation industrielle de la pyrolyse du bois remonte au XIXe siècle ; La matière première était uniquement du bois de feuillus, le produit principal étant l'acide acétique.
Pour la production de charbon de bois, on utilise actuellement généralement du bois dur (par exemple le bouleau), et moins couramment (principalement pour un traitement complexe de matières premières) du bois de conifères.
Carburant pour fientes d'oiseaux
Le biogaz est produit par des bactéries lors de la décomposition de matières organiques dans des conditions anaérobies (sans air) et est un mélange de méthane et d'autres gaz. Le pouvoir calorifique d'un mètre cube de biogaz équivaut à la combustion de 0,6 à 0,8 litre d'essence, de 1,3 à 1,7 kg de bois de chauffage ou à l'utilisation de 5 à 7 kW d'électricité.
La technologie pour produire du biogaz est simple. La biomasse (fientes d'oiseaux, déchets ménagers ou masse verte) est périodiquement introduite dans le réacteur à l'aide d'une station de pompage ou d'un chargeur. Le réacteur est une cuve chauffée et isolée équipée de mélangeurs. Des bactéries bénéfiques vivent dans le réacteur, se nourrissant de biomasse, qui libèrent du biogaz. Pour maintenir la vie des bactéries, il est nécessaire de les nourrir, de les chauffer à 35-38°C et de les agiter périodiquement. Le biogaz obtenu s'accumule dans une installation de stockage (gazomètre), puis passe par un système d'épuration et est fourni aux consommateurs (chaudière ou générateur électrique). Le réacteur fonctionne sans accès à l'air, est étanche et non dangereux.
Plaisir coûteuxà petites doses
La technologie de production de carburant biodiesel est basée sur la réaction de transestérification de toute huile végétale ou graisse animale en présence d'un catalyseur en esters méthyliques d'acides gras. L'huile de colza et un certain nombre d'autres cultures sont utilisées comme matières premières. Le coût du carburant biodiesel est évidemment plus élevé que celui des produits pétroliers similaires, mais dans les régions au climat chaud qui assure une culture réussie des graines oléagineuses et ne dispose pas de ses propres matières premières minérales, une telle production peut exister et occuper un secteur limité du marché.
La pyrolyse rapide transforme la biomasse en un liquide plus facile et moins coûteux à transporter, à stocker et à utiliser. Le liquide peut être utilisé pour produire du carburant automobile ou du carburant pour centrales électriques. Parmi les carburants biodiesel de deuxième génération vendus sur le marché, les plus connus sont le BioOil produit par la société canadienne Dynamotive et le SunDiesel par la société allemande CHOREN Industries GmbH. Cependant, ces projets se sont jusqu’à présent révélés financièrement insoutenables.
Un certain nombre d'experts estiment que les mélanges Dynamotive ne peuvent en aucun cas être considérés comme du carburant diesel. Leur acidité élevée et leur teneur en résines lourdes conduisent à une destruction rapide des moteurs. La société SunDiesel (Allemagne) tente de produire du carburant diesel à partir de matières végétales grâce à la synthèse Fischer-Tropsch. Techniquement, cela est faisable, mais économiquement, cela ne peut pas rivaliser avec les analogues minéraux.
Grandes courses bio
Ces dernières années, on a beaucoup discuté de l'utilisation d'algues pour les transformer en biocarburant pour les voitures, une alternative à ce que nous avons l'habitude de verser dans le réservoir d'essence.
Certains types d'algues ont la capacité de convertir le dioxyde de carbone en glucides, huiles et autres composants cellulaires grâce au processus de photosynthèse. Contrairement au soja ou au maïs, les algues sont exceptionnellement prolifiques ; ils peuvent être cultivés n’importe où, aussi bien en eau salée qu’en eau douce. De plus, il n’existe tout simplement pas de « saison de récolte » : les algues peuvent être cultivées toute l’année.
Il n'est pas surprenant que des représentants de Ford aient visité le laboratoire de biocarburant de la Wayne State University, qui développe des variétés optimales d'algues vertes destinées à être utilisées comme matière première pour la production de biodiesel. Et les chercheurs de Ford Motor Co. eux-mêmes. Plusieurs carburants alternatifs, comme l’alcool éthylique et butylique, sont désormais envisagés.
Selon les chercheurs eux-mêmes, un modèle productif, technologique et financier spécifique pour la production de biocarburants n'a pas encore été créé.
Des scientifiques américains étudient les caractéristiques de l'utilisation du biodiesel dans les moteurs de voitures. Le biodiesel peut être versé dans le réservoir d’une voiture diesel traditionnelle et le moteur le « digèrera ». La voiture roulera de la même manière qu’avec un moteur diesel ordinaire. Cependant, les moteurs diesel portant le préfixe « bio » présentent des inconvénients, et considérables : haut niveauémissions d’oxyde d’azote et plus – 20 % – consommation de carburant. L’augmentation du rendement en oxyde d’azote est due au fait que le carburant biodiesel contient de l’oxygène, contrairement au carburant diesel traditionnel. Pour surmonter les lacunes ci-dessus, des chercheurs de l'Université Purdue ont développé un système de surveillance du cycle complet du moteur. Les principaux éléments du nouveau système sont le mécanisme de recirculation des gaz d'échappement, qui assure la combustion des gaz d'échappement (analogue au convertisseur catalytique dans les systèmes d'échappement des moteurs à combustion interne à essence), ainsi que des « cerveaux » électroniques intelligents capables de réguler le fonctionnement du moteur en fonction de la composition du mélange, de la vitesse et d'autres facteurs. Le nouveau système de contrôle a permis de réduire la production d'oxydes d'azote au niveau d'un moteur diesel traditionnel, la consommation de carburant est également presque égale, mais selon cet indicateur, le bio est encore légèrement en retard.
L'entreprise Volkswagen a créé un prototype de voiture qui effectuera un rallye automobile à travers les étendues britanniques, en faisant le plein de méthane obtenu à partir des eaux usées.
La dernière technologie de production de biocarburants pour automobiles a été développée par des scientifiques du célèbre laboratoire national d'Argonne aux États-Unis.
Le réacteur bioénergétique Endurance du laboratoire est un système portable simple, facile à utiliser qui utilise des bactéries spécialement conçues pour ingérer divers déchets biologiques afin de produire du carburant.
Ces bactéries photosynthétiques, conçues par des scientifiques d'Argonne dirigés par le biophysicien Phil Laible, sont capables de produire du phytol (un type d'alcool) à partir de diverses sources, notamment la pâte de bois, les restes de tiges de maïs, les déchets alimentaires et même les déchets d'égouts. Une fois isolé du bouillon de fermentation, le phytol, qui possède des propriétés physiques et chimiques similaires à celles du carburant diesel, est considéré comme un « biocarburant entièrement fini », ce qui signifie qu’il peut être utilisé directement dans les moteurs et générateurs diesel sans autre traitement.
La biomasse ou les déchets sont chargés dans une cuve de fermentation spéciale. Les micro-organismes qui y vivent commencent à convertir les déchets en énergie. Une fois ce processus terminé, les bactéries sont lyophilisées, emballées et stockées avec l'équipement du réacteur pour le prochain cycle de production d'électricité. Il suffit d'ouvrir le sac de bactéries et de les verser dans la cuve de fermentation, et les bactéries sont à nouveau prêtes à travailler.
Un prototype de réacteur peut produire du combustible (jusqu'à 50 gallons par jour) pendant seulement deux à quatre jours.
Bio-aventures aériennes
Le Pentagone se prépare constamment à transition complète L'armée américaine pour les carburants alternatifs. L’armée américaine reconnaît depuis longtemps la nécessité de trouver un carburant alternatif. Et en 2006, un groupe de scientifiques dirigé par Michael Hornichek a été chargé par le Pentagone de mener une étude sur les conséquences possibles d'une pénurie de pétrole. En conséquence, un rapport intitulé « Guerre sans pétrole » a été déposé sur le bureau du secrétaire américain à la Défense, Donald Rumsfeld. Il contenait une conclusion incontestable : armée américaine doit sauter de « l’aiguille à huile » dès que possible. Ce n’est qu’ainsi, souligne le document, qu’il sera possible de maintenir la supériorité américaine sur les autres pays.
Le leader dans le développement de carburants alternatifs prometteurs est l’Air Force. Et ce n’est pas un hasard : l’Air Force représente 54 % de la consommation totale de carburant des forces armées américaines. Chaque année, l’armée de l’air brûle en moyenne 700 millions de barils de carburant. Par conséquent, d'ici 2016, il est prévu de transférer tous les avions et hélicoptères de l'US Air Force vers une utilisation partielle des biocarburants.
Le carburant ACJ pourrait devenir le premier nouveau type de carburant à recevoir un certificat d’aptitude à l’usage aéronautique. Il est produit en transformant de l'éthanol, qui, à son tour, peut être obtenu à partir de la canne à sucre ou du maïs. Le carburant ACJ est relativement facile à produire et, par conséquent, assez bon marché par rapport aux autres types. Cependant, dès la phase de développement, il a été critiqué. Certains avancent que certaines étapes hautement technologiques de la production de l'ACJ annulent presque totalement les avantages environnementaux du carburant.
Un autre type de biocarburant introduit dans l’US Air Force est l’ATJ « alcoolisé » (alcool-jet). Il est produit à partir des sucres du bois, du papier, de l'herbe et d'autres matériel végétal, contenant beaucoup de fibres. Les sucres obtenus sont fermentés en alcool, qui est ensuite hydrotraité. Ce carburant peut remplacer le carburant d’aviation standard actuellement utilisé.
Les tests sont désormais terminés avion, fonctionnant aux biocarburants produits à partir de charbon et de gaz naturel, ainsi qu'à partir d'algues, de camélines ou d'huiles d'origine animale et végétale. Ce carburant transporte Nom commun HRJ (Jet Renouvelable Hydrotraité). En décembre 2011, le Département américain de la Défense a acheté 450 000 gallons (environ 15 000 barils) de ce biocarburant, en y dépensant 12 millions de dollars.
La plupart direction prometteuse Le développement des biocarburants pour l'Armée de l'Air est désormais considéré comme la création de mélanges combinés de composants végétaux et pétroliers. En d’autres termes, un carburant semi-fini est produit à partir d’une plante qui présente de bonnes caractéristiques, mais pas suffisantes pour une utilisation dans l’aviation. Ensuite, un complexe spécial d'additifs à base de matières premières pétrolières y est ajouté. Les additifs, bien entendu, peuvent légèrement gâcher les paramètres environnementaux du mélange fini, mais augmenteront considérablement les indicateurs d'efficacité.
En mars de cette année, la frégate Ford de l'US Navy, ravitaillée avec 94 600 litres de carburant neuf, composé pour moitié de carburant HRD-76 dérivé d'algues et pour moitié de carburant pétrolier F-76, a quitté son port d'attache à Everett, dans l'État de Washington. Il a manœuvré jusqu'à ce que ses turbines « digèrent » complètement le nouveau carburant.
À leur tour, à la base navale de Norfolk, les essais en mer du bateau expérimental des forces d'opérations spéciales côtières RCB-X ont été menés à bien. Il utilisait un carburant composite composé à moitié de carburant F-76 et à moitié de carburant HRD, fabriqué à partir d'algues.
La possibilité d'utiliser du biocarburant à base d'algues a été testée lors de l'exercice naval Rimpak-2012, organisé en juillet de l'année dernière. L'armée américaine (forces terrestres) a également ses propres plans pour la transition vers des sources d'énergie alternatives. En particulier, d’ici 2025, les forces terrestres américaines prévoient de fournir à leurs frais jusqu’à un quart de leurs besoins en électricité. Pour les besoins des forces terrestres, une version hybride du véhicule tout-terrain Humvee de l'armée est en cours de création, capable de fonctionner à la fois au carburant conventionnel et à l'électricité.
La question environnementale liée à l’utilisation du carburant est extrêmement importante. Et les créateurs du biodiesel ont été les plus près de résoudre ce problème. Il s'agit d'un carburant relativement sûr, peu coûteux et pouvant être produit à partir de sources renouvelables - plantes et déchets industriels. C’est pourquoi il est considéré comme un pas vers un avenir respectueux de l’environnement.
Qu'est-ce que le biodiesel
Le biodiesel est appelé ester méthylique. Il est obtenu à la suite d’une réaction chimique basée sur les huiles végétales et les graisses animales. Bien qu'il soit créé à partir de sources naturelles et renouvelables, il propriétés physiquesà peine inférieur au vrai carburant diesel. La puissance du moteur fonctionnant au diesel n’est que de 8 % supérieure à celle du même moteur fonctionnant au biodiesel.
Pour créer un tel carburant, vous pouvez utiliser diverses huiles végétales ; il n'y a pratiquement aucune restriction. Les huiles de soja, de tournesol, de palme et de nombreuses autres huiles conviennent pour cela, mais le colza est considéré comme optimal. La raison n'est pas Propriétés chimiques, mais le faible coût d'une telle ressource.
Intéressant! Environ 1 000 litres d'huile sont obtenus à partir d'un hectare de colza, elle est donc considérée comme optimale pour la production de biodiesel.
L'utilisation du biodiesel augmente rapidement avec la diffusion des technologies de production. Plus de 40 pays développent activement cette idée, car la simplicité de production permettra de réduire le coût du carburant et le volume des émissions dans l'environnement sera considérablement réduit.
Avantages
Les avantages par rapport aux autres types de carburant sont évidents. Il s’agit d’une solution de transport respectueuse de l’environnement et fabriquée à partir de sources renouvelables.
Il présente de nombreux avantages, notamment :
- minimum de déchets toxiques lors de la combustion ;
- bonnes propriétés lubrifiantes;
- décomposition rapide du carburant lorsqu'il est rejeté dans l'environnement extérieur ;
- organisation simple de la production;
- faibles émissions de dioxyde de carbone lors de la combustion.
De plus, l’utilisation de biodiesel réduit la quantité de suie et les gaz d’échappement ne dégagent pas d’odeur désagréable. Ses propriétés lubrifiantes sont supérieures au diesel minéral, et sa décomposition lors environnement externe minimisera sa contamination lors d’accidents et de fuites.
Un autre avantage important de la production est le faible coût d'un litre de biodiesel. Si l'on ne tient pas compte des coûts d'installation, etc., il faut environ 0,3 $ ou 20 roubles pour obtenir un litre de liquide. Compte tenu de l’abondance de terres fertiles en Russie et du faible coût des produits agricoles, ce chiffre peut encore être réduit.
La facilité de production du biodiesel signifie qu’il peut être produit même à la maison. Pour ce faire, il suffit de prendre les composants appropriés, puis d'effectuer une série de manipulations avec eux, ce qui rend le biodiesel accessible à tous.
Production en Russie
Plus de 40 pays soutiennent la production et la distribution de ce type de moteur diesel. Il s’agit d’une énergie propre de type biologique, produite à partir de sources d’énergie renouvelables. Cependant, en Russie, cette direction n’est pas soutenue au niveau de l’État.
Dans notre pays, il n'existe aucun programme de production ou de vulgarisation du biodiesel avec le soutien du gouvernement. Mais certaines régions promeuvent cette solution de leur propre chef. Principalement non pas en raison du respect de l’environnement du carburant, mais en raison de l’énorme élan qu’il apportera à la production agricole. À l'avenir, il est prévu de construire diverses usines de production de biodiesel en Russie.
Intéressant! Il y a environ 10 ans, les chemins de fer russes avaient également l'intention de passer à un tel moteur diesel dans les locomotives diesel, mais ils n'ont pas mis en œuvre cette idée.
La faible intensité de développement de cette région en Russie est également due au fait que le pays tire d'importants revenus de l'extraction de matières premières énergétiques. La vulgarisation d’une telle solution pourrait donc nuire à l’économie.
Les perspectives de développement de la Russie dans le domaine de la bioindustrie sont très élevées si l'État s'engage dans cette direction. Le pays est capable de produire annuellement jusqu'à 5 millions de tonnes de matières premières pour le biodiesel, notamment l'huile de colza. Sur cette somme, environ la moitié peut être exportée et le reste peut être utilisé dans le pays.
Mais Étant donné que le biodiesel est à base d’éthanol, il est soumis à la taxe d’accise gouvernementale sur l’alcool.. Si cette nuance n'est pas corrigée, les investissements dans cette direction ne se justifieront pas, car un seul droit d'accise dépasse plusieurs fois les coûts de production.
Biodiesel à la maison
Créer du biodiesel à la maison est possible, bien que assez difficile. Cela peut être une simple expérience ou une tentative de vous procurer vous-même du carburant bon marché. N'oubliez pas que vous travaillez avec du méthanol et des alcalis, ce qui est extrêmement dangereux pour la santé. Il est donc nécessaire de respecter les précautions de sécurité et d’utiliser des équipements de protection.
La création de biodiesel comprend les étapes suivantes :
Pour produire du biodiesel, n'importe quelle huile est utilisée, ainsi que des alcalis (l'hydroxyde de potassium ou de sodium est recommandé). Lors de la cuisson, vous devez utiliser un catalyseur pour démarrer le processus, qui peut être du méthanol.
Important! Si de l'huile usagée est utilisée, les impuretés doivent être éliminées par filtration.
Avant de commencer, vous devez retirer toute l’eau du liquide. Pour ce faire, il faut le chauffer à 120°C pour qu'il bout. L'huile éclaboussera pendant le processus, il est donc important de s'évaporer dans un récipient à moitié vide, loin du feu.
Ensuite, de l'alcali et de l'éthanol sont ajoutés à l'huile. La proportion d'alcali dépend de la masse du fluide de travail et est de 1 %. Ainsi, par litre d'huile végétale, il y a environ 3,5 grammes d'alcali. Au cours de ce processus, un titrage est effectué, au cours duquel la quantité d'acides gras et la proportion requise d'alcali sont déterminées.
Vient ensuite la transestérification. Au cours de ce processus, le mélange est chauffé à 70°C, ce qui est nécessaire pour accélérer la réaction. Un chauffage à 80°C est autorisé, ce qui augmente considérablement la vitesse de réaction, mais est dangereux pour les autres. Il est important de couvrir le récipient pour réduire l’évaporation de l’alcool, mais aussi de s’assurer que la pression soit relâchée pour éviter une explosion.
En conséquence, le biodiesel flotte au-dessus et la glycérine est placée en dessous. Il est facile de les distinguer car, en raison de leurs densités différentes, il existe une ligne claire entre eux. La glycérine est beaucoup plus foncée que le carburant et durcit à des températures inférieures à 38°C.. Vous pouvez le retirer avec un tuyau supplémentaire.
Le carburant obtenu n’est pas parfaitement propre ; il contient des résidus de savon dissous résultant du processus de réaction. Dans des conditions optimales, lorsque l'eau s'est complètement évaporée, le savon n'apparaît pas, mais lorsqu'on le prépare soi-même, c'est un problème régulier. Il existe plusieurs façons d’éliminer les résidus, mais la plus efficace consiste à décanter le biodiesel obtenu. Il suffit de laisser le carburant pendant une semaine, après quoi toutes les impuretés couleront au fond.
Vous pouvez vérifier la qualité du biodiesel obtenu à l’aide d’un simple test d’acidité. Il est nécessaire de tremper du papier de tournesol dans le liquide et de déterminer l'état du milieu. L'indicateur idéal est une acidité neutre de 7,0.
Production par les plantes
Si vous choisissez le biodiesel comme carburant permanent pour votre voiture, vous pouvez acheter une installation spéciale pour économiser de l'argent et simplifier le processus de production. Il permet de créer ce produit chez soi, en le rapprochant le plus possible des conditions industrielles. Cette option est optimale pour des économies à long terme, car produire du carburant sans équipement approprié est difficile et le coût de la solution est faible.
Le biodiesel obtenu à partir de telles installations a beaucoup meilleures caractéristiques et de pureté, plutôt que produits dans des conditions « artisanales ». Il contient une plus faible proportion d'eau, ce qui réduit les dommages au moteur pendant le fonctionnement. De telles installations sont de plus en plus courantes, considère-t-on choix optimal en l’absence d’accès au biodiesel.
Il décrit la production de carburant à partir d'huiles usées et les caractéristiques de ce processus. Pour meilleur compréhension production de biodiesel et ses caractéristiques, il est recommandé de regarder cette vidéo :
Biodiesel est un ester méthylique obtenu à la suite d'une réaction chimique à partir d'huiles végétales et de graisses animales. Le biodiesel est chimiquement un mélange d’esters méthyliques (ou éthyliques) d’acides gras. Les matières premières (graisses) sont chimiquement des esters de glycérol d’acides gras.
Le principal avantage du biodiesel est qu’il est produit à partir de ressources rapidement récupérées.
Le biodiesel subit une décomposition biologique presque complète : les micro-organismes présents dans le sol ou dans l'eau transforment 99 % du biodiesel en un mois. Ce produit est si sûr que même le sel de cuisine ordinaire peut être considéré comme plus toxique.
Le biodiesel constitue une avancée majeure dans le domaine des carburants alternatifs. C’est sûr, efficace et propre. Il est facile à préparer et à utiliser, ce qu’on ne peut pas dire dans la même mesure des autres carburants, alternatifs ou minéraux.
Le biodiesel est une découverte étonnante qui peut opérer un changement fondamental dans la mentalité des gens et les rendre moins dépendants de ces carburants nocifs pour l'environnement, limités en quantité et coûteux, contrairement au biodiesel.
Biodiesel, colza
L’attrait particulier du colza réside dans le fait qu’en tant que culture à haute teneur énergétique, il constitue la matière première la plus prometteuse pour la production de carburant biologique.
En Russie, en Ukraine, en Biélorussie et dans d'autres pays de la CEI, en raison de conditions naturelles et climatiques particulières, un rendement assez élevé de cette culture est assuré. L'huile de colza est la moins chère des huiles végétales. En plus du colza, d'autres cultures oléagineuses peuvent être utilisées pour la production - tournesol, maïs, etc., mais le colza est technologiquement plus simple et plus rentable économiquement. La combustion de 1 gramme de biodiesel produit 9,5 mille calories. Il s’agit d’un énorme potentiel énergétique.
Le carburant biodiesel (biodiesel) est un type relativement nouveau de carburant respectueux de l'environnement. Le biodiesel est généralement produit à partir d’huile végétale et constitue donc une source d’énergie renouvelable. Le biodiesel peut être utilisé dans les moteurs à combustion interne conventionnels sans modifier leur conception. Il est possible d'utiliser le biodiesel comme type de carburant indépendant ou en mélange avec du carburant diesel (minéral) conventionnel.
Le biodiesel est un ester méthylique obtenu à la suite d’une réaction chimique à partir d’huiles végétales et de graisses animales. Le biodiesel est chimiquement un mélange d’esters méthyliques (ou éthyliques) d’acides gras. Les matières premières (graisses) sont chimiquement des esters de glycérol d’acides gras.
Le biodiesel est un liquide doré ou brun foncé selon la matière première. Il ne se mélange pratiquement pas avec l'eau, car sa densité est faible, ne dépassant pas 0,88 g/cm3. La viscosité de ces technologies et équipements de production de carburant biodiesel 8
La viscosité du carburant alternatif est presque identique à celle du carburant produit à partir de produits pétroliers.
Il est utilisé dans les véhicules sous forme pure et sous forme de divers mélanges avec du carburant diesel. Aux États-Unis, un mélange de carburant diesel et de biodiesel est désigné par la lettre B ; Le chiffre à côté de la lettre indique le pourcentage de biodiesel. B2 - 2 % de biodiesel, 98 % de gazole. B100 - 100 % biodiesel.
L'utilisation de mélanges ne nécessite aucune modification du moteur.
Technologie de production de biodiesel:
La première étape est la plantation et la récolte du colza : fournir des semences de qualité avant... d'acheter du colza.
La deuxième étape est la réception des matières premières : les matières premières sont testées pour la teneur en acide érucique, en impuretés de mauvaises herbes et en humidité. Le coût des matières premières en dépend.
Étape suivante : La matière première (les graines de colza) entre dans la baratte, où l'huile est séparée du tourteau. Presses à vis Reinartz. Productivité de 40 à 1800 kg par heure. La farine est utilisée dans l'industrie de l'alimentation animale. L'huile est ensuite transférée vers une usine d'éthérification. Les molécules de graisse qui composent l’huile de colza sont composées de triglycérides, composés de l’alcool trivalent glycérol avec trois acides gras. Pour obtenir de l'ester méthylique, du méthanol (dans un rapport de 9:1) et une petite quantité d'un catalyseur alcalin sont ajoutés à l'huile de colza. Le processus d'érythification se déroule dans des colonnes spéciales. À la suite de la réaction chimique, de l’éther méthylique ou du biodiesel se forme et du glycérol est formé comme sous-produit. La glycérine, purifiée à 99,8%, est indispensable dans les industries cosmétologie et pharmaceutique. Une fois traité, on obtient du sulfate de calcium, qui est utilisé avec succès dans les champs comme engrais. Il existe également une demande en acides gras séparés.
Utiliser la bonne technologie et les meilleures variétés Vous pouvez récolter jusqu'à 2 à 4 tonnes de colza par hectare, et en traitant 2 à 3 tonnes de graines, vous pouvez obtenir environ 1 tonne de biodiesel.
Le biodiesel issu du colza présente une bonne inflammabilité, assurée par un indice de cétane plus élevé que le gazole classique (« pétrole »), 56,58 au lieu de 50,52.
Lorsqu'il est brûlé, par rapport au carburant diesel conventionnel, il émet 10 % de dioxyde de carbone en moins et 50 % de suie en moins.
Le leader mondial de la sélection du colza est l'Allemagne. Ses variétés occupent près de la moitié de la superficie des pays de la Communauté européenne. La production de biodiesel en Allemagne augmente chaque année de 40 à 50 %.
Les principaux exportateurs de colza sont l'Europe, le Canada et l'Australie ; importateurs - Chine, Mexique, Japon. Bangladesh, Pakistan et plusieurs autres pays.
Procédé chimique de production de biodiesel
Pour produire du biodiesel, on utilise n'importe quel type d'huile végétale : tournesol, colza, lin, etc. Dans le même temps, le biodiesel obtenu à partir de différentes huiles présente certaines différences. Par exemple, le biodiesel de palme a la teneur en calories la plus élevée, mais aussi la filtrabilité et le point d’écoulement les plus élevés. Le biodiesel de colza est quelque peu inférieur au biodiesel de palme en termes de teneur calorique, mais il tolère mieux le froid, il est donc le plus approprié pour pays européens et la Russie.
Chimiquement, le biodiesel est un ester méthylique, produit de la réaction d'estérification de l'huile végétale à une température d'environ 50 °C en présence d'un catalyseur.
Le processus lui-même est en principe assez simple. Il est nécessaire de réduire la viscosité de l'huile végétale, ce qui peut être obtenu différentes façons. Toute huile végétale est un mélange de triglycérides, c'est-à-dire d'esters associés à une molécule de glycérol avec de l'alcool trihydrique (C3H8O3). C'est la glycérine qui donne viscosité et densité à l'huile végétale. La tâche lors de la préparation du biodiesel est d'éliminer la glycérine et de la remplacer par de l'alcool. Ce processus est appelé transestérification.
La réaction globale ressemble à ceci :
CH2OC=OR1
CHOC=OR2 + 3 CH3OH → (CH2OH)2CH-OH + CH3COO-R1 + CH3COO-R2 + CH3OC=O-R3
CH2COOR3
Triglycérides + méthanol → glycérol + éthers, MA "Navigator" Technologies et équipements pour la production de carburant biodiesel 10
Où R1, R2, R3 : groupes alkyles.
À la suite de l'utilisation de méthanol, de l'éther méthylique se forme et à la suite de l'utilisation d'éthanol, de l'éther éthylique se forme.
À partir d'une tonne d'huile végétale et de 111 kg d'alcool (en présence de 12 kg de catalyseur), on obtient environ 970 kg (1 100 l) de biodiesel et 153 kg de glycérine primaire.
L'alcali utilisé est l'hydroxyde de potassium KOH ou l'hydroxyde de sodium - NaOH. Pour les débutants, il est recommandé d'utiliser NaOH.
Norme de qualité européenne DIN EN 14214.
TU U 24.1-34582279-002:2006 « BIOCARBURANT DIESEL »
Non.
Méthode de détermination de la valeur de l’indicateur
1 indice de cétane, pas moins de 56 selon GOST 3122 ou EN ISO 5165
2 Viscosité cinématique à une température de 40ºС, mm2/s, comprise entre 3,5 et 5,0 selon GOST 33 ou EN ISO 3104
3 Densité à une température de 15ºС, kg/m3 entre 860 et 900 selon GOST 3900 ou ISO 3675:1993
4 Point d'éclair ºС, pas moins de 120 selon DSTU 4455
5 Fraction massique de soufre, %, pas plus de 0,001 selon GOST 19121
6 Capacité de cokéfaction de 10 % de résidus, pas plus de 0,3 selon GOST 19932 ou EN ISO 10370
7 Teneur en cendres, %, pas plus de 0,02 selon GOST 1461 ou DSTU ISO 6884 ou ISO 3987
8 Teneur en eau, %, pas plus de 0,05 selon GOST 2477 ou DSTU ISO 662 ou DSTU ISO 8534 ou
EN ISO 12937
9 Réussit les tests sur une plaque de cuivre selon GOST 6321 ou ISO 2160
10 Stabilité à l'oxydation à une température de 110ºС, heures, pas moins de 6,0 selon DSTU ISO 6886 ou EN 14112:2003
11 Indice d'acide, mg KOH par g, pas plus de 0,50 selon DSTU 4350 ou EN 14104:2003
12 Indice d'iode, g d'iode pour 100 g, pas plus de 120 selon GOST 2070 ou DSTU ISO 3961:2004 ou EN 14111:2003
13 Fraction massique d'esters, %, pas moins de 96,5 selon DSTU ISO 5508
14 Partie massique de l'ester méthylique de l'acide linoléique, %, pas plus de 12,0 selon DSTU ISO 5508
15 Fraction massique de méthanol, %, pas plus de 0,20 selon DSTU ISO 5508
16 Fraction massique de monoglycéride, %, pas plus de 0,80 selon DSTU ISO 5508
17 Fraction massique de diglycéride, %, pas plus de 0,20 selon DSTU ISO 5508
18 Fraction massique de triglycéride, %, pas plus de 0,20 selon DSTU ISO 5508
19 Fraction massique de glycérine libre, %, pas plus de 0,02 selon DSTU ISO 5508
20 Glycérine totale, %, pas plus de 0,25 selon DSTU ISO 5508
21 Fraction massique de phosphore, %, pas plus de 10,0 selon DSTU ISO 5508
22 Aucune impureté mécanique selon GOST 6370
Avantages de l'utilisation du biodiesel par rapport au carburant diesel conventionnel.
Le principal avantage du biodiesel est qu’il est produit à partir de ressources rapidement restituées (les réserves de pétrole par exemple sont pratiquement irremplaçables). Par exemple, cette question est très pertinente pour les fermes collectives qui transforment le pétrole ; tout le monde se pose une question urgente : où se procurer du gazole en début de saison. La réponse est simple : fabriquer du biodiesel à partir de vos propres matières premières et être totalement autonome en matière de consommation de carburant.
Origine végétale. Nous soulignons que le biodiesel n'a pas d'odeur de benzène et est fabriqué à partir d'huiles dont les matières premières sont des plantes qui améliorent la composition structurelle et chimique des sols dans les systèmes de rotation des cultures. Les matières premières pour la production de biodiesel peuvent être diverses huiles végétales : tournesol, colza, soja, arachide, palme, coton, lin, noix de coco, maïs, moutarde, ricin, chanvre, sésame, huiles usagées (utilisées par exemple en cuisine). ), ainsi que les graisses animales.
Écologie. La force du biodiesel est aussi que lors de sa combustion, il émet des gaz beaucoup moins nocifs dans l'atmosphère (le biodiesel, par rapport à son homologue minéral, ne contient quasiment pas de soufre (< 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.
Innocuité biologique. Comparé à l'huile minérale, dont 1 litre peut polluer 1 million de litres d'eau potable et entraîner la mort de la flore et de la faune aquatiques, le biodiesel, comme le montrent les expériences, ne nuit ni aux plantes ni aux animaux lorsqu'il pénètre dans l'eau. De plus, il subit une décomposition biologique presque complète : dans le sol ou l'eau, les micro-organismes transforment 99 % du biodiesel en un mois, ce qui permet de parler de minimisation de la pollution des rivières et des lacs lors du transfert. le transport de l'eau pour les carburants alternatifs.
Moins d'émissions de CO2. Lorsque le biodiesel est brûlé, la quantité de dioxyde de carbone libérée est exactement la même que celle consommée dans l'atmosphère par la plante, qui est la matière première pour la production de pétrole, pendant toute sa durée de vie. Il convient toutefois de noter qu’il serait incorrect de qualifier le biodiesel de carburant respectueux de l’environnement. Il produit moins d’émissions de dioxyde de carbone que le carburant diesel conventionnel, mais il n’atteint toujours pas zéro émission.
Bonnes propriétés lubrifiantes. On sait que le carburant diesel minéral, lorsque les composés soufrés en sont éliminés, perd ses propriétés lubrifiantes. Le biodiesel, malgré sa teneur en soufre nettement inférieure, se caractérise par de bonnes propriétés lubrifiantes. Cela est dû à son composition chimique et sa teneur en oxygène.
Durée de vie du moteur augmentée. Lorsqu'un moteur fonctionne au biodiesel, ses pièces mobiles sont lubrifiées simultanément, ce qui a pour conséquence, comme le montrent les tests, d'augmenter la durée de vie du moteur lui-même et de la pompe à carburant de 60 % en moyenne. Il est important de noter qu’il n’est pas nécessaire de mettre à niveau le moteur.
Point d'éclair élevé. Autre indicateur technique intéressant pour les organismes stockant et transportant des carburants et lubrifiants : le point d’éclair. Pour le biodiesel, sa valeur dépasse 150°C, ce qui permet de qualifier le biocarburant de substance relativement sûre. Cependant, cela ne signifie pas qu’il puisse être traité avec négligence.
Les avantages du biodiesel comprennent :
· Bonnes propriétés lubrifiantes. Carburant diesel minéral à
Lorsque les composés soufrés en sont éliminés, il perd ses propriétés lubrifiantes.
Le biodiesel, malgré sa teneur en soufre nettement inférieure, se caractérise
bonnes propriétés lubrifiantes, ce qui prolonge la durée de vie du moteur. Ce
causée par sa composition chimique et sa teneur en oxygène. Par exemple,
un camion allemand est entré dans le Livre Guinness des Records après avoir parcouru plus de 1,25
millions de kilomètres au biodiesel avec son original
moteur.
Rentabilité de la production de biodiesel
A partir de 150 hectares. vous pouvez récolter 400 tonnes de colza, à partir desquelles seront obtenues 180 tonnes d'huile et 210 tonnes de tourteaux.
Après avoir transformé 180 tonnes de pétrole en biodiesel, un sous-produit est formé - du glycérol en quantité de 27,5 tonnes.
Nous recevons 198 000 litres de biodiesel.
La production nécessitera 20 000 litres d'alcool, soit 2 160 kg. catalyseur.
Nous réservons 28 000 litres de biodiesel pour nos propres besoins.
Nous vendons 170 000 carburants au prix de 20 roubles. pour 1 litre = 3 400 000 roubles.
Nous vendons 210 tonnes de gâteaux au prix de 5 roubles. pour 1 kg. = 1050000 roubles.
Nous vendons 27,5 tonnes de glycérine au prix de 25 roubles le kg. = 687500 frotter.
les revenus s'élèveront à 5 137 500 roubles.
dépenses:
20 000 litres d'alcool au prix de 49 roubles. pour 1 litre = 980 000 roubles.
2160 kg. catalyseur au prix de 23 roubles pour 1 kg. = 49680 frotter.
salaire 3 personnes 15 000 roubles chacun par mois pour l'année = 540 000 roubles.
électricité 32 000 kW au prix de 4,5 roubles pour 1 kW = 144 000 roubles.
total: 1713680 frotter.
Conclusion
Biodiesel et sa production est l'une des plus prometteuses et rentables
orientations pour les petites entreprises, cela vous permet d'obtenir des profits élevés, avec
Cela préserve un environnement écologique favorable. Cycle de production
pratiquement sans déchets, les matières premières peuvent être cultivées sur les terres utilisées.
Après la production de biocarburant, il reste du gâteau qui est utilisé comme
l'alimentation animale et la phase glycérol, qui lors de la purification se transforme en
glycérine pure.
La rentabilité de cette production est très élevée, le profit est la différence entre
les coûts des matières premières et le montant reçu de la vente de carburant. Rentabilité
Ce type d'activité est élevé, car la demande de biocarburant augmente de jour en jour.
Disponibilité espèce biologique la place du carburant dans le bilan énergétique de chaque pays devient une question de plus en plus pressante dans le contexte de la sécurité énergétique et environnementale. L’agriculture joue donc un rôle important en tant que source de matières premières non seulement pour l’industrie alimentaire, mais aussi pour l’industrie énergétique. Compte tenu du grand potentiel agricole de l’Ukraine, il est possible de se doter en partie de ses propres ressources bioénergétiques, ce qui contribuera à réduire la dépendance à l’égard des importations énergétiques et à améliorer l’environnement.
Une meilleure compréhension du marché des biocarburants et de ses perspectives de croissance nécessite de prendre en compte les caractéristiques fondamentales du biodiesel et des huiles végétales, en tenant compte des caractéristiques du processus technologique.
Le biodiesel est un type de carburant issu de sources renouvelables. Il est généralement produit à partir de graines oléagineuses, de graisses animales et, comme alternative, des déchets pétroliers provenant de l'industrie alimentaire sont utilisés.
Les graines de colza sont le plus souvent utilisées comme matière première pour la production de biodiesel. Jusqu'à récemment, le colza occupait une place insignifiante dans les rotations des cultures - il était semé principalement pour les besoins techniques des industries légères et alimentaires. Aujourd'hui, cette culture revêt une importance prioritaire principalement pour les entreprises agricoles, compte tenu de la rentabilité élevée de la production.
En Ukraine, le loir est cultivé pour la production de produits alimentaires, et le ripak et le soja peuvent potentiellement être largement utilisés techniquement comme sirop pour la production d'huile bio-brûlée. En 2014 La récolte brute de reconditionnement a atteint près de 2198 mille. t, soit 6,5% de moins que le niveau atteint en 2013, même s'il est peut-être deux fois plus faible dans les périodes analysées précédemment (figure).
Les graines produites en Ukraine sont entièrement exportées, une petite partie reste destinée à la consommation intérieure. Ainsi, en 2014, les exportations de colza se sont élevées à 1 900 mille tonnes, ce qui correspond à environ 84,3 % offre générale graines, tandis que la transformation nationale ne représentait que 6,8% (consommation intérieure - 153 000 tonnes) (tableau).
Ainsi, on peut dire que la demande intérieure de colza est insignifiante, puisque le tournesol est utilisé à des fins alimentaires et que les conditions suffisantes - économiques, techniques, législatives - n'ont pas été créées pour la production de biocarburant.
Cependant, une augmentation des prix mondiaux des graines oléagineuses et des huiles végétales devrait contribuer à une nouvelle expansion des superficies, ainsi qu'à une augmentation de leurs rendements bruts. Le biodiesel est produit par la réaction chimique de l’huile végétale et de l’éthanol ou du méthanol alcoolisé par le processus d’estérification. Le méthanol est largement utilisé car il est comparativement moins cher que l'éthanol (la part dans le processus de production est de 7,5 %). Lors de l’utilisation de l’éthanol, il peut être difficile de séparer le sous-produit (glycérol) du biodiesel et entraîner une augmentation des coûts énergétiques.
Techniquement, le biodiesel est caractérisé comme un ester méthylique de l’acide oléique. L'huile de colza est la matière première dominante pour sa production en Europe. Aux États-Unis, le biodiesel est produit principalement à partir d’huile de soja, même si elle est présente en même quantité que toutes les autres huiles et graisses végétales réunies. Dans les pays tropicaux et subtropicaux, un grand nombre de graines oléagineuses sont cultivées, notamment l'huile de palme, l'huile de coco et le jatropha sont utilisés pour la production de biodiesel.
Où le biodiesel est-il utilisé ?
Le biodiesel peut être facilement utilisé en mélange avec le carburant diesel dans les moteurs modernes. Un mélange de biodiesel avec une part de 20 % dans le carburant diesel (B20) a gagné en popularité, bien que des mélanges avec une part plus faible de biodiesel - 1, 2, 5 % - soient également utilisés. Le biodiesel pur (B100) est très demandé dans de nombreux pays, notamment en Allemagne. Cependant, à basse température, comme pour les carburants mixtes, il nécessite l'utilisation d'équipements de sécurité antigel spéciaux, car le carburant se stratifie avec formation de couches de glace. Un inconvénient est également l'hygroscopique du carburant, c'est-à-dire sa capacité à absorber l'humidité de l'atmosphère, ce qui provoque la corrosion des éléments du système de carburant. Le biodiesel est agressif envers les pièces en caoutchouc, c'est pourquoi certains moteurs doivent être modifiés.
En général, le biodiesel est sûr à utiliser et biodégradable. Son utilisation permet de réduire les émissions de monoxyde de carbone, d'hydrocarbures et d'autres gaz toxiques dans l'atmosphère, d'améliorer les propriétés lubrifiantes du carburant diesel et d'augmenter l'indice de cétane du carburant minéral.
La qualité du biodiesel doit répondre aux exigences prescrites par les standards et normes. Par exemple, dans l'UE, la qualité de ce type de carburant est déterminée par la norme EN 14214, en vigueur depuis novembre 2003 dans tous les pays de l'UE, et en Allemagne - DIN EN 14214. Ces normes sont fondamentales pour les constructeurs automobiles. d'autoriser la production de moteurs consommant du biodiesel. En Allemagne, cette norme est incluse comme base technique dans le décret gouvernemental « Sur les exigences en matière de carburant et son étiquetage ». Le contrôle qualité s'effectue depuis la production jusqu'à la vente, le transport et l'utilisation. En Allemagne, le biodiesel ne peut être vendu que dans une qualité répondant à cette norme. Le respect des exigences de qualité est régulièrement contrôlé par les autorités compétentes du Land. En plus du contrôle de l'État, l'Allemagne a créé Groupe de travail pour la gestion de la qualité du biodiesel (allemand : Arbeitsgemeinschaft Qualitа..tsmanagement Biodiesel e.V. (AGQM)), dont les membres effectuent un contrôle en cinq étapes du système de qualité du biodiesel (sur une base volontaire). Sur les quelque 1 900 stations-service disponibles, plus de 1 300 font partie de ce groupe et la qualité du biodiesel est surveillée depuis la production jusqu'à la consommation. L'exigence de qualité de ce système est encore plus élevée que celle exigée par les normes européennes.
L'huile végétale est également utilisée comme carburant, mais les propriétés de l'huile de colza diffèrent considérablement de celles du carburant diesel, principalement par sa viscosité élevée à basse température. L'huile végétale ne peut pas être utilisée pour un moteur diesel conventionnel - pour cela, elle nécessite une conversion spéciale ou même un remplacement par le moteur dit Elsbett (anglais - moteur Elsbett, dérivé du nom de l'ingénieur de développement).
Pour de nombreuses raisons techniques, mélanger de l’huile végétale avec du carburant traditionnel est difficile. Cependant, certaines huiles végétales tropicales, comme l’huile de coco, plus saturées, peuvent être mélangées directement au gazole. Dans les régions tropicales, il existe un grand potentiel d'utilisation d'un mélange d'huile végétale et de carburant diesel sans conversion technique du moteur. Cependant, les motoristes ne garantissent pas le fonctionnement des moteurs utilisant de l’huile végétale. En outre, le développement de moteurs modernes vise à améliorer les systèmes de commande électronique du moteur et la régulation du processus de combustion, qui, en règle générale, ne sont pas adaptés au fonctionnement à l'huile végétale.
Comment stimuler la production de biocarburants ?
Pour stimuler le développement de la production de biocarburants, les gouvernements de nombreux pays mettent en place des mécanismes de soutien à ce domaine et la poursuite du développement l'industrie à court ou à long terme. Les objectifs fixés et les résultats attendus de l'utilisation des carburants biologiques diffèrent d'un pays à l'autre, mais en général ils sont unis par une triple motivation :
L’épuisabilité du pétrole et la dépendance croissante du pays à l’égard de ses importations, ainsi que la hausse des prix des produits pétroliers ;
Augmentation des émissions de carbone et d'autres substances nocives en tant que principaux facteurs du changement climatique et de l'équilibre de l'écosystème ;
Développement de nouveaux marchés pour Agriculture.
À notre avis, il est important de déterminer les priorités pour le développement de l'industrie des biocarburants et les objectifs de la politique de l'État dans ce domaine, qui influenceront certainement l'élaboration et l'adoption de décisions législatives pertinentes et contribueront à augmenter la production. espèce individuelle les biocarburants.
Le besoin urgent de développer des sources d’énergie alternatives dans le pays est lié à problèmes aigus modernité - forte dépendance à l'égard des ressources énergétiques importées, ce qui affecte l'instabilité des prix et le bien-être de la population du pays, ainsi que l'aggravation de la situation environnementale en raison de l'augmentation annuelle des émissions de substances nocives dans l'atmosphère.
Ainsi, dans ce contexte, l’agriculture joue un rôle important dans le développement des carburants biologiques, puisque ce sont des matières premières d’origine végétale qui servent de source à leur production. À son tour, la concurrence accrue pour les matières premières agricoles issues de la production industrielle de biocarburants conduit à des discussions animées entre les gouvernements de nombreux pays sur la diversification de la production agricole.
O. Makartchouk, doctorat. éco. Sciences, professeur agrégé, NUBiP d'Ukraine
Un terme comme " biodiesel", est compréhensible pour la plupart des gens de manière purement intuitive. Mais il y a souvent une certaine confusion. Ce n'est pas grave, mais il vaut quand même mieux s'en passer et découvrir ce qu'est le biodiesel. Un peu de théorie Pendant le fonctionnement, de l'essence ou du carburant diesel est brûlé dans ses cylindres. Tous deux sont des produits du raffinage du pétrole dont les réserves sont limitées ; de plus, lorsque ces types de carburants sont brûlés, des substances nocives pour l'homme et l'environnement se forment. Une option pour éviter cela consiste à utiliser le biodiesel comme carburant pour les moteurs. Il faut expliquer de quoi il s'agit. Le fait est que la production de biodiesel repose sur l’utilisation de graisses animales et d’huiles végétales comme matière première. Une analogie simple peut être établie : l'essence et le carburant diesel sont obtenus à partir du pétrole ; le carburant pour faire fonctionner un moteur à combustion interne peut être obtenu à partir d'huile ou de graisse.
Une petite précision : ils peuvent être utilisés comme carburant pour faire fonctionner les moteurs. différentes substances, par exemple, le même alcool obtenu à partir de sciure de bois, mais en dans ce cas Nous envisageons un carburant spécifiquement pour les moteurs diesel, et la matière première du biodiesel, comme on appelle ce type de carburant, est constituée de résidus d'huile ou de graisse.
Comment utiliser le biocarburant ?
L'utilisation de graisses et d'huiles comme carburant peut se faire des manières suivantes : ✔ Directement, en versant de l'huile dans le réservoir. L'inconvénient de cette approche sera sa combustion incomplète, son mélange avec le lubrifiant et la détérioration de ses propriétés lubrifiantes, ainsi que l'apparition de dépôts sur les injecteurs, segments, pistons dus à la viscosité accrue du carburant végétal. ✔ Mélangez-le avec du kérosène ou du carburant diesel. ✔ En transformant de l'huile végétale, dont la source peut être le colza, le maïs, le tournesol, etc., et en obtenant à terme du biodiesel. La technologie de conversion du pétrole est considérée comme la plus complexe de celles mentionnées, mais elle est néanmoins si simple qu'elle est facilement mise en œuvre, grâce à laquelle vous pouvez obtenir du biodiesel à la maison.Qu’est-ce que le biodiesel ?
En fait, le biodiesel est un mélange d’esters, principalement d’ester méthylique, résultant d’une réaction chimique. Ses avantages incluent : ✔ origine végétale, grâce à la possibilité de faire pousser des plantes, nous obtenons une source de carburant renouvelable ; ✔ sécurité biologique, le biodiesel est respectueux de l'environnement, son rejet dans l'environnement ne lui cause aucun dommage ; ✔ réduction des émissions de dioxyde de carbone et d'autres substances toxiques ; ✔ faible teneur en soufre des gaz d'échappement des moteurs utilisant du biodiesel ; ✔ bonnes caractéristiques de lubrification.Essentiellement, l’huile végétale est un mélange d’esters avec de la glycérine, ce qui lui confère de la viscosité. Le processus de production de biodiesel consiste à éliminer la glycérine et à la remplacer par de l'alcool. Il convient de noter que l'inconvénient d'un tel carburant est la nécessité de le chauffer à basse température ou d'utiliser un mélange de biodiesel et de carburant diesel ordinaire.
Technologie de production
La technologie de production de biodiesel est assez simple. Il est généralement fabriqué à partir de différents types d’huiles végétales. Pour cela, le colza, le soja, le maïs, etc. peuvent être utilisés ; la liste générale des substances adaptées à l'obtention de matières premières est assez importante. L’huile issue de la cuisson convient également à la production de biodiesel. Un schéma d'un tel processus peut être vu dans la figure ci-dessous.
Puisque nous envisageons un combustible d’origine végétale, la technologie pour sa production devrait couvrir le processus de croissance de la matière première. Le colza est considéré comme le plus approprié pour cela, car il nécessite moins de coûts de production. Bien qu'il existe désormais de grandes perspectives pour le biodiesel issu d'algues. Dans ce cas, les terres consacrées aux cultures de carburant ne sont pas utilisées et le coût du biodiesel sera inférieur à celui des autres cas. Ainsi, les graines (colza, soja, tournesol, etc.) après contrôle qualité sont fournies à la baratte. La farine restant après la production d'huile peut être utilisée par l'industrie de l'alimentation animale et l'huile obtenue, comme le permet la technologie, est soumise à un traitement ultérieur. C'est ce qu'on appelle l'estérification et, une fois réalisée, la composition du biodiesel doit contenir plus de quatre-vingt-seize pour cent d'esters méthyliques. La technologie elle-même est simple, ce qui permet d'organiser la production de biodiesel à domicile. Du méthanol (9 : 1) est ajouté à l’huile et une petite quantité d’alcali est utilisée comme catalyseur. Le méthanol peut être obtenu à partir de sciure de bois, et de l'alcool isopropylique ou de l'éthanol peut également être utilisé à la place. La procédure d'estérification a lieu à des températures élevées et peut durer plusieurs heures. Une fois la réaction terminée, une stratification liquide est observée dans le récipient - biodiesel en haut, glycérine en bas. La glycérine est éliminée (vidangée par le bas) et peut être utilisée comme matière première dans certains autres processus. Le biodiesel obtenu doit être purifié ; parfois, l'évaporation, la décantation et la filtration ultérieure suffisent. Le processus de production industrielle est présenté plus en détail dans la vidéo.
Biodiesel à la maison
Comme le montre la description présentée, la technologie de production est assez simple et vous permet de produire du biodiesel de vos propres mains, au point que vous pouvez obtenir du carburant chez vous, et parfois pas seulement pour vos propres besoins. Les raisons qui poussent à entreprendre de tels travaux peuvent être différentes pour chacun, mais sans les aborder, il convient de noter que la consommation de biodiesel ne fait qu'augmenter dans le monde. Lorsque vous fabriquez du biodiesel de vos propres mains à la maison, problème principal Il ne s’agira pas de sa production, mais de s’assurer de la qualité du produit fini. Les fournisseurs de matières premières peuvent être des entreprises de restauration publique qui disposent d'une quantité suffisante d'huile usagée et celles-ci peuvent être achetées à un prix abordable. La culture du colza doit être pratiquée lors de la consommation de biodiesel grandes quantités, par exemple, pour des ventes externes ou la présence d'un parc important de matériel. Lors de l'organisation de la production à domicile, les problèmes les plus urgents seront : ✔ Un mauvais rendement, c'est-à-dire pas plus de quatre-vingt-treize pour cent du produit fini est obtenu à partir des matières premières d'origine. Cela peut être dû aux caractéristiques de l'installation utilisée à domicile ou aux modes de transestérification. ✔ Filtration de mauvaise qualité. Ce processus est assez complexe et afin d'obtenir du biodiesel de haute qualité à la maison, une attention particulière doit y être accordée. À cette fin, des technologies spéciales ou des adsorbants sont utilisés. Vous pouvez voir l'installation pour la production d'un tel carburant directement dans la vidéo.
Il existe d'autres options pour les installations de production de biodiesel à domicile, fabriqué industriellement.
Perspectives
Comme nous l'avons déjà indiqué, la production de ce carburant ne fait que croître. Et bien que la matière première soit l'huile végétale, elle est obtenue à différents endroits à partir de différentes cultures. En Europe - colza, en Indonésie - huile de palme, en Amérique - soja, etc. Toutefois, la production de biodiesel à partir d’algues est la plus prometteuse. Pour leur culture, des étangs séparés et des bioréacteurs spéciaux, ainsi que des parcelles peuvent être utilisés côte de la mer. En outre, cela augmente non seulement la production de carburant, mais libère également des terres pour la culture de denrées alimentaires. Bien que le biodiesel soit fabriqué à partir d’huile végétale et non de sciure de bois, il constitue un excellent substitut au carburant diesel conventionnel. Surtout dans des conditions de réserves pétrolières limitées. Et d’ailleurs, on ne peut exclure un avantage tel que la possibilité de produire chez soi. Malgré le fait qu'en production industrielle, il soit plus cher que le carburant diesel, il constitue néanmoins un excellent carburant alternatif pour les moteurs diesel.Procédé chimique de production de biodiesel
Pour produire du biodiesel, on utilise n'importe quel type d'huile végétale : tournesol, colza, lin, etc. Dans le même temps, le biodiesel obtenu à partir de différentes huiles présente certaines différences. Par exemple, le biodiesel de palme a la teneur en calories la plus élevée, mais aussi la filtrabilité et le point d’écoulement les plus élevés. Le biodiesel de colza est quelque peu inférieur au biodiesel de palme en termes de teneur calorique, mais il tolère mieux le froid, il convient donc mieux aux pays européens et à la Russie. Chimiquement, le biodiesel est un ester méthylique, qui est un produit de la réaction d'estérification de l'huile végétale à une température d'environ 50 °C en présence d'un catalyseur. Le processus lui-même est en principe assez simple. Il est nécessaire de réduire la viscosité de l'huile végétale, ce qui peut être réalisé de différentes manières. Toute huile végétale est un mélange de triglycérides, c'est-à-dire d'esters associés à une molécule de glycérol avec de l'alcool trihydrique ( C3H8O3). C'est la glycérine qui donne viscosité et densité à l'huile végétale. L’objectif de la préparation du biodiesel est d’éliminer la glycérine et de la remplacer par de l’alcool. Ce processus est appelé transestérification. La réaction globale ressemble à ceci : CH2OC=OR1 | CHOC=OR2 + 3 CH3OH > (CH2OH)2CH-OH + CH3COO-R1 + CH3COO-R2 + CH3OC=O-R3 | CH2COOR3 | Triglycérides + méthanol > glycérol + éthers, MA "Navigator" Technologies et équipements pour la production de carburant biodiesel 10 Où R1, R2, R3 : groupes alkyles. À la suite de l'utilisation de méthanol, de l'éther méthylique se forme, à la suite de l'utilisation d'éthanol, de l'éther éthylique se forme. À partir d'une tonne d'huile végétale et de 111 kg d'alcool (en présence de 12 kg de catalyseur), on obtient environ 970 kg (1 100 l) de biodiesel et 153 kg de glycérine primaire. L'alcali utilisé est l'hydroxyde de potassium KOH ou l'hydroxyde de sodium - NaOH. Pour les débutants, il est recommandé d'utiliser NaOH.Avantages du biodiesel
Le principal avantage du biodiesel– c'est le fait qu'il est produit à partir de ressources rapidement reconstituées (les réserves de pétrole, par exemple, sont pratiquement irremplaçables). Par exemple, cette question est très pertinente pour les fermes collectives qui transforment le pétrole ; tout le monde se pose une question urgente : où se procurer du gazole en début de saison. La réponse est simple : fabriquer du biodiesel à partir de vos propres matières premières et être totalement autonome en matière de consommation de carburant. Origine végétale. Nous soulignons que le biodiesel n'a pas d'odeur de benzène et est fabriqué à partir d'huiles dont les matières premières sont des plantes qui améliorent la composition structurelle et chimique des sols dans les systèmes de rotation des cultures. Les matières premières pour la production de biodiesel peuvent être diverses huiles végétales : tournesol, colza, soja, arachide, palme, coton, lin, noix de coco, maïs, moutarde, ricin, chanvre, sésame, huiles usagées (utilisées par exemple en cuisine). ), ainsi que les graisses animales. Écologie. La force du biodiesel est aussi que lors de sa combustion, il émet des gaz beaucoup moins nocifs dans l'atmosphère (le biodiesel, par rapport à son homologue minéral, ne contient quasiment pas de soufre (Innocuité biologique. Par rapport à l'huile minérale, dont 1 litre peut polluer 1 million de litres d'eau). l'eau potable et entraîne la mort de la flore et de la faune aquatiques, le biodiesel, comme le montrent les expériences, lorsqu'il est rejeté dans l'eau, ne nuit ni aux plantes ni aux animaux. De plus, il subit une décomposition biologique presque complète : les micro-organismes présents dans le sol ou dans l'eau traitent 99 % de. biodiesel d'ici un mois , ce qui nous permet de parler de minimiser la pollution des rivières et des lacs lors du passage du transport par eau à des carburants alternatifs. Moins d'émissions de CO2. Lorsque le biodiesel est brûlé, la quantité de dioxyde de carbone libérée est exactement la même que celle consommée dans l'atmosphère par la plante, qui est la matière première pour la production de pétrole, pendant toute sa durée de vie. Il convient toutefois de noter qu’il serait incorrect de qualifier le biodiesel de carburant respectueux de l’environnement. Il produit moins d’émissions de dioxyde de carbone que le carburant diesel conventionnel, mais il n’atteint toujours pas zéro émission. Bonnes propriétés lubrifiantes. On sait que le carburant diesel minéral, lorsque les composés soufrés en sont éliminés, perd ses propriétés lubrifiantes. Le biodiesel, malgré sa teneur en soufre nettement inférieure, se caractérise par de bonnes propriétés lubrifiantes. Cela est dû à sa composition chimique et à sa teneur en oxygène. Par exemple, un camion allemand est entré dans le livre Guinness des records après avoir parcouru plus de 1,25 million de kilomètres avec du biodiesel avec son moteur d'origine. Durée de vie du moteur augmentée. Lorsqu'un moteur fonctionne au biodiesel, ses pièces mobiles sont lubrifiées simultanément, ce qui a pour conséquence, comme le montrent les tests, d'augmenter la durée de vie du moteur lui-même et de la pompe à carburant de 60 % en moyenne. Il est important de noter qu’il n’est pas nécessaire de mettre à niveau le moteur. Point d'éclair élevé. Autre indicateur technique intéressant pour les organismes stockant et transportant des carburants et lubrifiants : le point d’éclair. Pour le biodiesel, sa valeur dépasse 150°C, ce qui permet de qualifier le biocarburant de substance relativement sûre. Cependant, cela ne signifie pas qu’il puisse être traité avec négligence.