Zemes ogļūdeņražu resursi ir izsmelti, tas ir skaidrs visiem. Tas, ka tie drīz nebeigsies, neatbrīvo no atbildības zinātniekus, kuri apzinās nepieciešamību meklēt jaunus risinājumus. Mūsdienu alternatīvā degviela tiek ražota no dzīvnieku un augu izcelsmes izejvielu pārstrādes atkritumiem, lauksaimniecības kultūrām un jūraszālēm. Jaunu biodegvielu veidu projektu ir diezgan daudz, tie ir dažādās gatavības pakāpēs. Dažas no tām ir ļoti pretrunīgas un pretrunīgas, īpaši no vides viedokļa. Šodien LG lasītājiem pastāstīsim par interesantākajiem notikumiem šajā jomā.
Sākumā bija koksne un ogles
Pats pirmais biodegvielas veids bija parasta malka, pareizāk sakot, sausi stieņi un zari, parasta krūmu malka, kas primitīvi cilvēki, kuri iemācījās iekurt un uzturēt uguni, tika izmantoti māju sildīšanai un ēdiena gatavošanai.
Nedaudz vēlāk senie cilvēki atklāja ogles. Kokogles ir koksnes termiskās sadalīšanās produktu negaistošā daļa. Vēsturiski kokogles ir viens no pirmajiem degvielas veidiem (un, protams, biodegviela), ko cilvēki mērķtiecīgi ražo. Ogles iezīme, kas nav raksturīga nevienai citai degvielai, ir oglekļa monoksīda trūkums sadegšanas produktos. Tāpēc viņi vispirms sāka vākt ogles no ugunsgrēkiem un pēc tam paši sagatavot un uzglabāt vairāk. alu cilvēki. Primitīvas ogļu sagatavošanas metodes, kas sastāvēja no speciāli sakrautas, ar velēnu klātas malkas sildīšanas, daļu malkas sadedzinot dažādās versijās, pastāvēja līdz plkst. XIX beigas gadsimtā. Šī nav visefektīvākā tehnoloģija. Bet tā ogles joprojām ražo Āfrikas valstīs un Latīņamerika. Eiropieši modernizēja šo amatniecības tehnoloģiju, aizstājot velēnu ar metālu vai ķieģeļiem. Vienkāršākās ierīces kokogļu pagatavošanai ir pieejamas arī mūsu valstī. To kopīgie trūkumi ir toksisku tvaiku un gāzu izdalīšanās vidi, zems komerciālā produkta iznākums un neefektīva aparāta tilpuma izmantošana.
Modernās augsto tehnoloģiju ogļu dedzināšanas iekārtas novērš vides piesārņojumu. Mūsdienu tehnoloģijas ļauj ražot ogles ar dažādu kalcinēšanas pakāpi - gaistošām vielām bagātākas ikdienas lietošanai un vairāk kalcinētas rūpniecībai. Ogļu stiprums ir atkarīgs ne tikai no ražošanas tehnoloģijas, bet arī no akmens. Cietkoksnes ražo kokogles, kas ir izturīgākas nekā citi koksnes veidi. Pastāv īpašie veidi ogles Tā sauktais ozols ir izgatavots no ļoti blīva “holm” ozola. baltās ogles, īpaši vērtīgas Austrumāzijā. Salīdzinoši nesen apgūta ogļu ražošana no ekstrudera zāģu skaidu briketēm. Āzijā un Dienvideiropā priekšroka tiek dota parastajām oglēm.
Līdz pirmajai paaudzei modernās tehnoloģijas Biodegvielas ražošanā ietilpst arī tādu lauksaimniecības kultūru pārstrāde, kas satur lielu daudzumu cietes, cukuru (pārstrādā etanolā) un taukus (tie ir lieliski piemēroti pārstrādei biodīzeļdegvielā).
Otrās paaudzes biodegvielas tehnoloģijās sāka izmantot zāles, koksni un augu atliekas.
Vēl viens virziens ir biodegvielas ražošana no apstrādātām jūraszālēm. Galvenās priekšrocības ir tādas, ka tas nav nepieciešams zemes resursi, liels ražošanas ātrums un augsta biomasas koncentrācija.
Ir trīs bioloģiskās degvielas veidi: šķidrs, gāzveida un ciets. Pirmais ir spirti, biodegviela, biodīzeļdegviela, ēteri. Otrais ir gāzu maisījumi ar ūdeņradi, metānu, oglekļa monoksīdu, kas veidojas termiskās sadalīšanās laikā. Trešais ir kokapstrādes atkritumi un malka.
Degvielas granulu, kā arī degvielas brikešu ražošanas tehnoloģija ir balstīta uz smalcinātu koksnes atkritumu, salmu, sēnalu u.c. presēšanas procesu.
Izejvielas nonāk drupinātājā, kur tās tiek sasmalcinātas līdz miltiem. Iegūtā masa nonāk kaltē, no kuras nonāk granulatora presē, kur koksnes miltus presē granulās. Saspiešana presēšanas laikā paaugstina materiāla temperatūru, koksnē esošais lignīns mīkstina un salīmē daļiņas blīvos cilindros.
Vienas tonnas granulu ražošanai nepieciešams no 3 līdz 5 kubikmetriem koksnes atkritumu. Gatavās granulas atdzesē un iepako lielos vairāku tonnu maisos vai mazos iepakojumos. Ir industriālās granulas (piegādā vairumā bez iepakojuma vai milzīgos maisos - lielajos maisos) un patēriņa granulas (mazajos iepakojumos, paredzētas privātajiem un mazajiem industriālajiem patērētājiem).
Pēc mūsu senču pavēlēm
Koksnes sausā destilācija jeb pirolīze (sadalīšanās, karsējot līdz 450 grādiem bez gaisa piekļuves) ir viens no pirmajiem ķīmiskās tehnoloģijas procesiem. Kopš 12. gadsimta to plaši izmantoja Krievijā, lai ražotu priežu sveķus koka kuģu darvošanai un virvju impregnēšanai; Šo tirdzniecību sauca par darvas kūpināšanu. Attīstoties metalurģijai, radās cita tirdzniecība, kas arī balstījās uz koksnes sauso destilāciju – ogļu dedzināšana, lai iegūtu kokogles. Koksnes pirolīzes rūpnieciskās pielietošanas sākums ir 19. gadsimtā; Izejviela bija tikai lapu koku koksne, galvenais produkts bija etiķskābe.
Ogļu ražošanai šobrīd parasti tiek izmantota cietkoksne (piemēram, bērzs), retāk (galvenokārt sarežģītai izejvielu apstrādei) - skujkoku koksne.
Putnu mēslu degviela
Biogāzi ražo baktērijas organisko vielu sadalīšanās laikā anaerobos (bez gaisa) apstākļos, un tā ir metāna un citu gāzu maisījums. Viena kubikmetra biogāzes siltumspēja ir līdzvērtīga 0,6–0,8 litru benzīna, 1,3–1,7 kg malkas vai 5–7 kW elektroenerģijas izmantošanai.
Biogāzes ražošanas tehnoloģija ir vienkārša. Biomasa (putnu mēsli, sadzīves atkritumi vai zaļā masa) tiek periodiski ievadīta reaktorā, izmantojot sūkņu staciju vai iekrāvēju. Reaktors ir apsildāma un izolēta tvertne, kas aprīkota ar maisītājiem. Reaktorā dzīvo labvēlīgās baktērijas, kas barojas ar biomasu, kas izdala biogāzi. Lai saglabātu baktēriju dzīvi, nepieciešama barība, karsēšana līdz 35–38°C un periodiska maisīšana. Iegūtā biogāze uzkrājas krātuvē (gāzes turētājā), pēc tam iziet cauri attīrīšanas sistēmai un tiek piegādāta patērētājiem (katls vai elektriskais ģenerators). Reaktors darbojas bez gaisa piekļuves, ir noslēgts un nav bīstams.
Dārgs prieksmazās devās
Biodīzeļdegvielas ražošanas tehnoloģija ir balstīta uz jebkuras augu eļļas vai dzīvnieku tauku pāresterifikācijas reakciju katalizatora klātbūtnē taukskābju metilesteros. Kā izejvielas tiek izmantota rapšu eļļa un vairākas citas kultūras. Biodīzeļdegvielas pašizmaksa acīmredzami ir augstāka nekā līdzīgiem naftas produktiem, taču reģionos ar siltu klimatu, kas nodrošina veiksmīgu eļļas augu audzēšanu un kur nav savu minerālo izejvielu, šāda ražošana var pastāvēt un aizņemt ierobežotu tirgus sektoru.
Ātra pirolīze pārvērš biomasu šķidrumā, kuru ir vieglāk un lētāk transportēt, uzglabāt un lietot. Šķidrumu var izmantot, lai ražotu automašīnu degvielu vai degvielu spēkstacijām. No tirgū pārdotajām otrās paaudzes biodīzeļdegvielām visslavenākās ir Kanādas kompānijas Dynamotive ražotā BioOil un vācu uzņēmuma CHOREN Industries GmbH SunDiesel. Tomēr šie projekti līdz šim ir izrādījušies finansiāli neilgtspējīgi.
Vairāki eksperti uzskata, ka Dynamotive maisījumus nekādi nevar uzskatīt par dīzeļdegvielu. To augstais skābums un smagais sveķu saturs izraisa ātru dzinēju iznīcināšanu. Uzņēmums SunDiesel (Vācija) mēģina ražot dīzeļdegvielu no augu materiāliem, izmantojot Fišera-Tropša sintēzi. Tehniski tas ir iespējams, taču ekonomiski tas nevar konkurēt ar minerālu analogiem.
Lielās bio sacīkstes
Pēdējos gados daudz diskutēts par jūraszāļu izmantošanu, lai tās pārstrādātu automobiļu biodegvielā, kas ir alternatīva tam, ko esam pieraduši liet benzīntankā.
Dažiem aļģu veidiem ir iespēja pārveidot oglekļa dioksīdu ogļhidrātos, eļļās un citos šūnu komponentos, izmantojot fotosintēzes procesu. Atšķirībā no sojas pupiņām vai kukurūzas, aļģes ir neparasti ražīgas; tos var audzēt jebkur, gan sāls, gan saldūdenī. Turklāt vienkārši nav tādas lietas kā “ražas sezona” - jūraszāles var audzēt visu gadu.
Nav pārsteigums, ka Ford pārstāvji apmeklēja Veina štata universitātes biodegvielas laboratoriju, kurā tiek izstrādātas optimālas zaļo aļģu šķirnes izmantošanai kā izejviela biodīzeļdegvielas ražošanai. Un paši Ford Motor Co pētnieki. Šobrīd tiek apsvērtas vairākas alternatīvas degvielas, piemēram, etilspirts un butilspirts.
Pēc pašu pētnieku domām, konkrēts ražošanas, tehnoloģiskais un finanšu modelis biodegvielas ražošanai vēl nav izveidots.
Amerikāņu zinātnieki pēta biodīzeļdegvielas izmantošanas iespējas automašīnu dzinējos. Biodīzeli var ieliet tradicionālā dīzeļdegvielas auto tvertnē, un dzinējs to “sagremos”. Auto brauks tāpat kā ar parastu dīzeļdzinēju. Tomēr dīzeļdzinējiem ar prefiksu “bio” ir trūkumi un ievērojami: augsts līmenis slāpekļa oksīda emisijas un lielāks – 20% – degvielas patēriņš. Slāpekļa oksīda iznākuma palielināšanās ir saistīta ar to, ka biodīzeļdegviela satur skābekli, bet tradicionālā dīzeļdegviela to nesatur. Lai novērstu iepriekšminētos trūkumus, Purdue universitātes pētnieki ir izstrādājuši pilna cikla dzinēja uzraudzības sistēmu. Jaunās sistēmas galvenie elementi ir izplūdes gāzu recirkulācijas mehānisms, kas nodrošina izplūdes gāzu sadegšanu (analoģiski katalītiskajam neitralizatoram benzīna iekšdedzes dzinēju izplūdes sistēmās), kā arī viedās elektroniskās “smadzenes”, kas spēj regulēt izplūdes gāzu darbību. dzinējs atkarībā no maisījuma sastāva, ātruma un citiem faktoriem. Jaunā vadības sistēma ļāvusi samazināt slāpekļa oksīdu jaudu līdz tradicionālā dīzeļdzinēja līmenim, arī degvielas patēriņš ir gandrīz līdzvērtīgs, taču šī rādītāja ziņā bio joprojām nedaudz atpaliek.
Koncerns Volkswagen radījis auto prototipu, kas veiks motorralliju pa Lielbritānijas plašumiem, uzpildot degvielu ar metānu, kas iegūts no notekūdeņu atkritumiem.
Jaunāko tehnoloģiju automobiļu biodegvielas ražošanai izstrādāja zinātnieki no slavenās Argonnas Nacionālās laboratorijas ASV.
Laboratorijas izturības bioenerģijas reaktors ir vienkārša, viegli lietojama, pārnēsājama sistēma, kurā īpaši izstrādātas baktērijas uzņem dažādus bioloģiskos atkritumus, lai ražotu degvielu.
Šīs fotosintētiskās baktērijas, kuras izstrādāja Argonnes zinātnieki biofiziķa Fila Laibla vadībā, spēj ražot fitolu (spirta veidu) no dažādiem avotiem, tostarp koksnes masas, kukurūzas kātu pārpalikumiem, pārtikas atkritumiem un pat notekūdeņu atkritumiem. Pēc izdalīšanas no fermentācijas buljona fitols, kura fizikālās un ķīmiskās īpašības ir līdzīgas dīzeļdegvielai, tiek uzskatīts par “pilnībā gatavu biodegvielu”, kas nozīmē, ka to var izmantot tieši dīzeļdzinējos un ģeneratoros bez turpmākas apstrādes.
Biomasu vai atkritumus iekrauj speciālā fermentācijas tvertnē. Tur dzīvojošie mikroorganismi sāk pārvērst atkritumus enerģijā. Kad šis process ir pabeigts, baktērijas tiek liofilizētas, iepakotas un uzglabātas kopā ar reaktora aprīkojumu nākamajam elektroenerģijas ražošanas ciklam. Pietiek atvērt baktēriju maisu un ieliet tās fermentācijas tvertnē, un baktērijas atkal ir gatavas darbam.
Reaktora prototips var ražot degvielu (līdz 50 galoniem dienā) tikai divas līdz četras dienas.
Biopiedzīvojumi no gaisa
Pentagons konsekventi gatavojas pilnīga pāreja ASV militārpersonas alternatīvajām degvielām. Amerikāņu militāristi jau sen ir atzinuši nepieciešamību atrast alternatīvu degvielu. Un 2006. gadā zinātnieku grupai Maikla Horničeka vadībā Pentagons uzdeva veikt pētījumu par naftas trūkuma iespējamām sekām. Rezultātā ziņojums ar nosaukumu “Karš bez naftas” tika nolikts uz toreizējā ASV aizsardzības ministra Donalda Ramsfelda galda. Tajā bija neapstrīdams secinājums: amerikāņu armija pēc iespējas ātrāk jānolec no “eļļas adatas”. Tikai tādā veidā, uzsvērts dokumentā, būtu iespējams saglabāt amerikāņu pārākumu pār citām valstīm.
Daudzsološu alternatīvo degvielu izstrādes līderis ir Gaisa spēki. Un tā nav nejaušība – gaisa spēki veido 54 procentus no kopējā ASV bruņoto spēku degvielas patēriņa. Gaisa spēki katru gadu sadedzina vidēji 700 miljonus barelu degvielas. Līdz ar to līdz 2016.gadam visas ASV gaisa spēku lidmašīnas un helikopterus plānots nodot daļējai biodegvielas lietošanai.
ACJ degviela var kļūt par pirmo jauno degvielas veidu, kas saņems sertifikātu par piemērotību lietošanai aviācijā. To ražo, apstrādājot etanolu, ko savukārt var iegūt no cukurniedrēm vai kukurūzas. ACJ degvielu ir salīdzinoši viegli ražot, un rezultātā tā ir diezgan lēta salīdzinājumā ar citiem veidiem. Taču jau izstrādes stadijā tas tika kritizēts. Tiek apgalvots, ka daži augsti tehnoloģiski soļi ACJ ražošanā gandrīz pilnībā noliedz degvielas ieguvumus videi.
Cits biodegvielas veids, kas tiek ieviests ASV gaisa spēkos, ir “alkoholiskais” ATJ (alkohols uz strūklu). To ražo no cukuriem kokā, papīrā, zālē un citos augu materiāls, kas satur daudz šķiedrvielu. Iegūtos cukurus raudzē spirtā, ko pēc tam apstrādā ar ūdeņradi. Šī degviela var aizstāt pašlaik izmantoto standarta aviācijas degvielu.
Tagad testi ir pabeigti lidmašīna, kas darbojas ar biodegvielu, kas ražota no oglēm un dabasgāzes, kā arī no aļģēm, kamelīna sēnēm vai dzīvnieku un augu izcelsmes eļļām. Šī degviela pārvadā parastais nosaukums HRJ (Hydroprocessed Renewable Jet). 2011. gada decembrī ASV Aizsardzības ministrija nopirka 450 tūkstošus galonu (apmēram 15 tūkstošus barelu) šīs biodegvielas, iztērējot tai 12 miljonus dolāru.
Lielākā daļa daudzsološs virziens Gaisa spēku biodegvielas izstrāde tagad tiek uzskatīta par kombinētu augu un naftas komponentu maisījumu izveidi. Citiem vārdiem sakot, no kādas rūpnīcas tiek ražota degviela, kurai ir labas īpašības, taču tā nav pietiekama izmantošanai aviācijā. Tad tam pievieno īpašu piedevu kompleksu, kas izgatavots no naftas izejvielām. Piedevas, protams, var nedaudz sabojāt gatavā maisījuma vides parametrus, taču būtiski paaugstinās efektivitātes rādītājus.
Šā gada martā ASV Jūras spēku fregate Ford, kas tika darbināta ar 94 600 litriem jaunas degvielas, kas sastāvēja no HRD-76 degvielas, kas iegūta no aļģēm, un pusi no F-76 naftas degvielas, atstāja savu mītnes ostu Everetā, Vašingtonas štatā. Viņš manevrēja, līdz viņa turbīnas pilnībā “sagremoja” jauno degvielu.
Savukārt Norfolkas Jūras spēku bāzē veiksmīgi noslēdzās eksperimentālās piekrastes speciālo operāciju spēku kuģa RCB-X jūras izmēģinājumi. Tajā tika izmantota salikta degviela, kas bija puse no F-76 degvielas un puse HRD degvielas, kas izgatavota no aļģu aļģēm.
Uz aļģēm balstītas biodegvielas izmantošanas iespēja tika pārbaudīta pagājušā gada jūlijā notikušajās jūras spēku mācībās Rimpak 2012. Arī ASV armijai (sauszemes spēkiem) ir savi plāni pārejai uz alternatīviem enerģijas avotiem. Jo īpaši līdz 2025. gadam amerikāņu sauszemes spēki plāno nodrošināt līdz ceturtdaļai nepieciešamās elektroenerģijas uz sava rēķina. Sauszemes spēku vajadzībām tiek radīta armijas visurgājēja Humvee hibrīdversija, kas spēj darboties gan ar parasto degvielu, gan ar elektrību.
Vides problēma, lietojot degvielu, ir ārkārtīgi svarīga. Un biodīzeļdegvielas radītāji bija vistuvāk tās risināšanai. Šī ir salīdzinoši droša degviela, kurai ir zemas izmaksas un kuru var ražot no atjaunojamiem avotiem – rūpnīcām un rūpnieciskajiem atkritumiem. Tāpēc tas tiek uzskatīts par soli ceļā uz videi draudzīgu nākotni.
Kas ir biodīzeļdegviela
Biodīzeļdegvielu sauc par metilesteri. To iegūst ķīmiskas reakcijas rezultātā, kuras pamatā ir augu eļļas un dzīvnieku tauki. Lai gan tas ir radīts no dabiskiem, atjaunojamiem avotiem, tas fizikālās īpašības tikai nedaudz zemāka par īsto dīzeļdegvielu. Dzinēja jauda, strādājot ar dīzeļdegvielu, ir tikai par 8% lielāka nekā tāda paša dzinēja jauda, kas darbojas ar biodīzeļdegvielu.
Lai izveidotu šādu degvielu, jūs varat izmantot dažādas augu eļļas, praktiski nav nekādu ierobežojumu. Tam ir piemērotas sojas pupu, saulespuķu, palmu un daudzas citas eļļas, bet rapšu sēklas tiek uzskatītas par optimālām. Iemesls tam nav Ķīmiskās īpašības, bet šāda resursa zemās izmaksas.
Interesanti! No viena hektāra rapšu sēklu iegūst aptuveni 1000 litru eļļas, tāpēc tā tiek uzskatīta par optimālu biodīzeļdegvielas ražošanai.
Biodīzeļdegvielas izmantošana strauji pieaug līdz ar ražošanas tehnoloģiju izplatību. Vairāk nekā 40 valstis aktīvi attīsta šo ideju, jo ražošanas vienkāršība ļauj samazināt degvielas pašizmaksu, un ievērojami samazināsies izmešu apjoms vidē.
Priekšrocības
Priekšrocības salīdzinājumā ar citiem degvielas veidiem ir acīmredzamas. Tas ir videi draudzīgs transporta risinājums, kas ražots no atjaunojamiem avotiem.
Tam ir vairākas priekšrocības, tostarp:
- minimālais toksisko atkritumu daudzums degšanas laikā;
- labas eļļošanas īpašības;
- ātra degvielas sadalīšanās, nonākot ārējā vidē;
- vienkārša ražošanas organizācija;
- zemas oglekļa dioksīda emisijas degšanas laikā.
Turklāt biodīzeļdegvielas izmantošana samazina kvēpu daudzumu un izplūdes gāzēm nav nepatīkamas smakas. Tā eļļošanas īpašības ir labākas nekā minerāldīzeļdegvielai, un tās sadalīšanās laikā ārējā vide samazinās tā piesārņojumu negadījumu un noplūžu laikā.
Vēl viena būtiska ražošanas priekšrocība ir zemās viena litra biodīzeļdegvielas izmaksas. Ja neņem vērā uzstādīšanas izmaksas un tā tālāk, litra šķidruma iegūšanai ir nepieciešami aptuveni 0,3 USD vai 20 rubļi. Ņemot vērā bagātīgo auglīgās zemes daudzumu Krievijā, kā arī zemās lauksaimniecības produktu izmaksas, šo skaitli var vēl vairāk samazināt.
Biodīzeļdegvielas ražošanas vienkāršība nozīmē, ka to var ražot pat mājās. Lai to izdarītu, jums vienkārši jāņem atbilstošās sastāvdaļas un pēc tam jāveic virkne manipulāciju ar tiem, kas padara biodīzeli pieejamu ikvienam.
Ražošana Krievijā
Vairāk nekā 40 valstis atbalsta šāda veida dīzeļdzinēju ražošanu un izplatīšanu. Tā ir tīra bioloģiskā tipa enerģija, kas tiek ražota, izmantojot atjaunojamos enerģijas avotus. Taču Krievijā šis virziens valsts līmenī netiek atbalstīts.
Mūsu valstī nav programmu biodīzeļdegvielas ražošanai vai popularizēšanai ar valsts atbalstu. Taču daži reģioni šo risinājumu popularizē paši. Galvenokārt nevis degvielas videi draudzīguma dēļ, bet gan milzīgā stimula dēļ, ko tā dos lauksaimnieciskajai ražošanai. Nākotnē Krievijā plānots būvēt dažādas biodīzeļdegvielas ražotnes.
Interesanti! Apmēram pirms 10 gadiem Krievijas dzelzceļš bija iecerējis arī dīzeļlokomotīvēs pāriet uz šādu dīzeļdzinēju, taču viņi ideju nerealizēja.
Šīs jomas vājā attīstības intensitāte Krievijā ir saistīta arī ar to, ka valsts saņem lielus ienākumus no enerģētisko izejvielu ieguves. Tāpēc šāda risinājuma popularizēšana varētu iedragāt ekonomiku.
Ja valsts virzīsies šajā virzienā, Krievijas attīstības perspektīvas biorūpniecībā ir ļoti augstas. Valsts katru gadu spēj saražot līdz 5 miljoniem tonnu biodīzeļdegvielas izejvielu, jo īpaši rapšu eļļu. Apmēram pusi no tā var eksportēt, bet pārējo var izmantot valsts iekšienē.
Bet Tā kā biodīzeļdegviela ir izgatavota uz etanola bāzes, tā tiek aplikta ar valdības alkohola akcīzes nodokli. Ja šī nianse netiks labota, tad investīcijas šajā virzienā sevi neattaisnos, jo tikai viens akcīzes nodoklis vairākas reizes pārsniedz ražošanas izmaksas.
Biodīzelis mājās
Biodīzeļdegvielas radīšana mājās ir iespējama, lai gan diezgan sarežģīta. Tas varētu būt vienkāršs eksperiments vai mēģinājums pašiem nodrošināties ar lētu degvielu. Jums tikai jāatceras, ka strādājat ar metanolu un sārmiem, kas ir ārkārtīgi bīstami veselībai. Tāpēc ir nepieciešams ievērot drošības pasākumus un lietot aizsarglīdzekļus.
Biodīzeļdegvielas radīšana sastāv no šādiem posmiem:
Biodīzeļdegvielas ražošanai tiek izmantota jebkura eļļa, kā arī sārms (ieteicams kālija vai nātrija hidroksīds). Gatavojot ēdienu, procesa sākšanai jāizmanto katalizators, kas var būt metanols.
Svarīgs! Ja tiek izmantota lietota eļļa, piemaisījumi jānoņem filtrējot.
Pirms sākat, no šķidruma jāizņem viss ūdens. Lai to izdarītu, tas jāuzsilda līdz 120 ° C, lai tas uzvārās. Procesa laikā eļļa izšļakstīsies, tāpēc ir svarīgi iztvaikot pustukšā traukā tālāk no uguns.
Pēc tam eļļai pievieno sārmu un etanolu. Sārmu īpatsvars ir atkarīgs no darba šķidruma masas un ir 1%. Tātad uz litru augu eļļas ir aptuveni 3,5 grami sārmu. Šī procesa laikā tiek veikta titrēšana, kurā nosaka taukskābju daudzumu un nepieciešamo sārmu proporciju.
Nākamais ir pāresterifikācija. Šī procesa laikā maisījumu uzkarsē līdz 70°C, kas nepieciešams reakcijas paātrināšanai. Ir atļauta karsēšana līdz 80°C, kas būtiski palielina reakcijas ātrumu, bet ir nedroša citiem. Ir svarīgi tvertni nosegt, lai samazinātu spirta iztvaikošanu, bet, lai novērstu sprādzienu, jānodrošina spiediena izdalīšanās.
Rezultātā biodīzeļdegviela peld virsū, un zem tās tiek novietots glicerīns. Tos ir viegli atšķirt, jo dažādā blīvuma dēļ starp tiem ir skaidra robeža. Glicerīns ir daudz tumšāks par degvielu un sacietē temperatūrā, kas zemāka par 38°C. To var noņemt ar papildu šļūteni.
Iegūtā degviela nav pilnīgi tīra, tajā ir izšķīdušas ziepju atliekas, kas rodas reakcijas procesā. Optimālos apstākļos, kad ūdens ir pilnībā iztvaikojis, ziepes neparādās, bet, gatavojot tās pašam, tā ir regulāra problēma. Ir vairāki veidi, kā likvidēt atlikumus, bet visefektīvākais ir nosēdināt iegūto biodīzeļdegvielu. Pietiek atstāt degvielu nedēļu, pēc kuras visi piemaisījumi nogrims apakšā.
Iegūtās biodīzeļdegvielas kvalitāti varat pārbaudīt, izmantojot vienkāršu skābuma testu. Ir nepieciešams iegremdēt lakmusa papīru šķidrumā un noteikt barotnes stāvokli. Ideāls rādītājs ir neitrāls skābums 7,0.
Ražošana caur rūpnīcām
Ja izvēlaties biodīzeli kā pastāvīgu degvielu savam auto, tad varat iegādāties īpašu instalāciju, lai ietaupītu naudu un vienkāršotu ražošanas procesu. Tas ļauj jums izveidot šo produktu mājās, pietuvinot to pēc iespējas tuvāk rūpnieciskiem apstākļiem. Šis variants ir optimāls ilgtermiņa ietaupījumiem, jo bez atbilstoša aprīkojuma saražot degvielu ir sarežģīti, turklāt risinājuma izmaksas ir zemas.
No šādām iekārtām iegūtajai biodīzeļdegvielai ir daudz labākās īpašības un tīrību, nevis ražoti “amatniecības” apstākļos. Tas satur mazāku ūdens daļu, kas samazina dzinēja bojājumus darbības laikā. Šādas iekārtas kļūst arvien izplatītākas, uzskata optimāla izvēle ja nav pieejama biodīzeļdegviela.
Šeit ir aprakstīta degvielas ražošana no atkritumeļļām un šī procesa iezīmes. Priekš labāka izpratne biodīzeļdegvielas ražošana un tās īpašības, ieteicams noskatīties šo video:
Biodīzeļdegviela ir metilesteris, kas iegūts ķīmiskas reakcijas rezultātā no jebkādām augu eļļām un dzīvnieku taukiem. Biodīzeļdegviela ķīmiski ir taukskābju metil (vai etil) esteru maisījums. Izejvielas (tauki) ķīmiski ir taukskābju glicerīna esteri.
Galvenā biodīzeļdegvielas priekšrocība ir tā, ka tā tiek ražota no ātri atgūstamiem resursiem.
Biodīzeļdegviela gandrīz pilnībā sadalās: augsnē vai ūdenī esošie mikroorganismi mēneša laikā pārstrādā 99% biodīzeļdegvielas. Šis produkts ir tik drošs, ka pat parasto virtuves sāli var uzskatīt par toksiskāku.
Biodīzeļdegviela ir nozīmīgs sasniegums alternatīvo degvielu jomā. Tas ir drošs, efektīvs un tīrs. To ir viegli sagatavot un lietot, ko nevar teikt par citām degvielām, alternatīvām vai minerālvielām.
Biodīzeļdegviela ir pārsteidzošs atklājums, kas var būtiski mainīt cilvēku domas un padarīt viņus mazāk atkarīgus no tām degvielām, kas ir videi kaitīgas, ierobežotas daudzumā un dārgas atšķirībā no biodīzeļdegvielas.
Biodīzelis, rapsis
Rapša īpašā pievilcība ir tā, ka tā kā augsti enerģētiska kultūra kalpo kā perspektīvākā izejviela bioloģiskās degvielas ražošanai.
Krievijā, Ukrainā, Baltkrievijā un citās NVS valstīs īpašo dabas un klimatisko apstākļu dēļ tiek nodrošināta diezgan augsta šīs kultūras raža. Rapšu eļļa ir lētākā no augu eļļām. Ražošanai papildus rapsim var izmantot arī citus eļļu saturošus kultūraugus - saulespuķes, kukurūzu u.c., taču rapsi ir tehnoloģiski vienkāršāki un ekonomiski izdevīgāki. Sadedzinot 1 gramu biodīzeļdegvielas, tiek iegūti 9,5 tūkstoši kaloriju. Tas ir milzīgs enerģijas potenciāls.
Biodīzeļdegviela (biodīzeļdegviela) ir salīdzinoši jauns videi draudzīgas degvielas veids. Biodīzeļdegvielu parasti ražo no augu eļļas, un tāpēc tā ir atjaunojams enerģijas avots. Biodīzeli var izmantot parastajos iekšdedzes dzinējos, nemainot to konstrukciju. Ir iespējams izmantot biodīzeli kā neatkarīgu degvielas veidu vai maisījumā ar parasto (minerālo) dīzeļdegvielu.
Biodīzeļdegviela ir metilesteris, kas iegūts ķīmiskas reakcijas rezultātā no jebkādām augu eļļām un dzīvnieku taukiem. Biodīzeļdegviela ķīmiski ir taukskābju metil (vai etil) esteru maisījums. Izejvielas (tauki) ķīmiski ir taukskābju glicerīna esteri.
Biodīzeļdegviela ir zeltains vai tumši brūns šķidrums atkarībā no izejvielas. Tas praktiski nesajaucas ar ūdeni, jo tam ir mazs blīvums, nepārsniedzot 0,88 g/cm3. Šīs biodīzeļdegvielas ražošanas tehnoloģiju un iekārtu viskozitāte 8
alternatīvā degviela ir gandrīz identiska no naftas produktiem ražotās degvielas viskozitātei.
To izmanto transportlīdzekļos tīrā veidā un dažādu maisījumu veidā ar dīzeļdegvielu. ASV dīzeļdegvielas un biodīzeļdegvielas maisījumu apzīmē ar burtu B; Cipars blakus burtam norāda biodīzeļdegvielas procentuālo daudzumu. B2 - 2% biodīzeļdegviela, 98% dīzeļdegviela. B100 - 100% biodīzeļdegviela.
Maisījumu izmantošanai nav nepieciešamas izmaiņas dzinējā.
Biodīzeļdegvielas ražošanas tehnoloģija:
Pirmais posms ir rapša stādīšana un novākšana: kvalitatīvu sēklu nodrošināšana pirms... rapša iegādes.
Otrais posms ir izejvielu pieņemšana: izejvielām tiek pārbaudīts erukskābes saturs, nezāļu piemaisījumi un mitrums. Izejvielu izmaksas ir atkarīgas no tā.
Nākamais posms: izejviela (rapšu sēklas) nonāk tvertnē, kur eļļa tiek atdalīta no eļļas miltiem. Reinartz skrūvju preses. Produktivitāte no 40 līdz 1800 kg stundā. Miltus izmanto lopbarības rūpniecībā. Pēc tam eļļu pārnes uz ēterizācijas iekārtu. Tauku molekulas, kas veido rapšu eļļu, sastāv no triglicerīdiem, trīsvērtīgā spirta glicerīna savienojumiem ar trim taukskābēm. Lai iegūtu metilesteri, rapšu eļļai pievieno metanolu (proporcijā 9:1) un nelielu daudzumu sārmaina katalizatora. Eritifikācijas process notiek īpašās kolonnās. Ķīmiskās reakcijas rezultātā veidojas metilēteris jeb biodīzeļdegviela, kā blakusprodukts veidojas glicerīns. Glicerīns, attīrīts līdz 99,8%, ir neaizstājams kosmetoloģijas un farmācijas nozarē. Apstrādājot, tiek iegūts kalcija sulfāts, ko veiksmīgi izmanto laukos kā mēslojumu. Ir arī pieprasījums pēc atdalītajām taukskābēm.
Izmantojot pareizo tehnoloģiju un labākās šķirnes No viena hektāra var savākt līdz 2-4 tonnām rapša, un, pārstrādājot 2-3 tonnas sēklu, var iegūt aptuveni 1 tonnu biodīzeļdegvielas.
No rapša sēklām iegūtajai biodīzeļdegvielai ir laba uzliesmojamība, ko nodrošina augstāks cetānskaitlis nekā parastajai dīzeļdegvielai (“naftas”), 56,58 50,52 vietā.
Dedzinot, salīdzinot ar parasto dīzeļdegvielu, tā izdala par 10% mazāk oglekļa dioksīda un par 50% mazāk kvēpu.
Pasaules līdere rapšu audzēšanā ir Vācija. Tās šķirnes aizņem gandrīz pusi no platības Eiropas Kopienas valstīs. Biodīzeļdegvielas ražošana Vācijā katru gadu pieaug par 40-50%.
Galvenās rapša eksportētājas ir Eiropa, Kanāda un Austrālija; importētāji - Ķīna, Meksika, Japāna. Bangladeša, Pakistāna un vairākas citas valstis.
Ķīmiskais process biodīzeļdegvielas ražošanai
Biodīzeļdegvielas ražošanai tiek izmantota jebkura veida augu eļļa - saulespuķu, rapšu, linsēklu u.c. Tajā pašā laikā biodīzeļdegvielai, kas iegūta no dažādām eļļām, ir dažas atšķirības. Tā, piemēram, palmu biodīzeļdegvielai ir visaugstākais kaloriju saturs, bet arī visaugstākā filtrējamība un sacietēšanas temperatūra. Rapšu biodīzeļdegviela kaloriju ziņā nedaudz atpaliek no palmu biodīzeļdegvielas, taču tā labāk pacieš aukstumu, tāpēc vispiemērotākā Eiropas valstis un Krievija.
Ķīmiski biodīzeļdegviela ir metilesteris, kas ir augu eļļas esterifikācijas reakcijas produkts aptuveni 50 °C temperatūrā katalizatora klātbūtnē.
Pats process principā ir diezgan vienkāršs. Ir nepieciešams samazināt augu eļļas viskozitāti, ko var panākt Dažādi ceļi. Jebkura augu eļļa ir triglicerīdu maisījums, t.i., esteri, kas apvienoti ar glicerīna molekulu ar trīsvērtīgo spirtu (C3H8O3). Tas ir glicerīns, kas piešķir augu eļļai viskozitāti un blīvumu. Uzdevums, gatavojot biodīzeli, ir noņemt glicerīnu, aizstājot to ar spirtu. Šo procesu sauc par pāresterificēšanu.
Kopējā reakcija izskatās šādi:
CH2OC=OR1
CHOC=OR2 + 3 CH3OH → (CH2OH)2CH-OH + CH3COO-R1 + CH3COO-R2 + CH3OC=O-R3
CH2COOR3
Triglicerīdi + metanols → glicerīns + ēteri, MA "Navigator" Biodīzeļdegvielas ražošanas tehnoloģijas un aprīkojums 10
Kur R1, R2, R3: alkilgrupas.
Metanola lietošanas rezultātā veidojas metilēteris, bet etanola lietošanas rezultātā veidojas etilēteris.
No vienas tonnas augu eļļas un 111 kg spirta (12 kg katalizatora klātbūtnē) iegūst aptuveni 970 kg (1100 l) biodīzeļdegvielas un 153 kg primārā glicerīna.
Izmantotais sārms ir kālija hidroksīds KOH vai nātrija hidroksīds - NaOH. Iesācējiem ieteicams lietot NaOH.
Eiropas kvalitātes standarts DIN EN 14214.
TU U 24.1-34582279-002:2006 "DĪZEĻDEGVIELA"
Nē.
Indikatora vērtības noteikšanas metode
1 Cetānskaitlis, ne mazāks par 56 saskaņā ar GOST 3122 vai EN ISO 5165
2 Kinemātiskā viskozitāte 40ºС temperatūrā, mm2/s, robežās 3,5-5,0 saskaņā ar GOST 33 vai EN ISO 3104
3 Blīvums 15ºС temperatūrā, kg/m3 robežās 860-900 saskaņā ar GOST 3900 vai ISO 3675:1993
4 Uzliesmošanas temperatūra ºС, ne mazāka par 120 saskaņā ar DSTU 4455
5 Sēra masas daļa, %, ne vairāk kā 0,001 saskaņā ar GOST 19121
6 Koksēšanas jauda 10% atlikuma, ne vairāk kā 0,3 saskaņā ar GOST 19932 vai EN ISO 10370
7 Pelnu saturs, %, ne vairāk kā 0,02 saskaņā ar GOST 1461 vai DSTU ISO 6884 vai ISO 3987
8 Ūdens saturs, %, ne vairāk kā 0,05 saskaņā ar GOST 2477 vai DSTU ISO 662 vai DSTU ISO 8534 vai
EN ISO 12937
9 Iztur testus uz vara plāksnes saskaņā ar GOST 6321 vai ISO 2160
10 Oksidācijas stabilitāte 110ºС temperatūrā, stundas, ne mazāk kā 6,0 saskaņā ar DSTU ISO 6886 vai EN 14112:2003
11 Skābes skaitlis, mg KOH uz g, ne vairāk kā 0,50 saskaņā ar DSTU 4350 vai EN 14104:2003
12 Joda skaitlis, g joda uz 100 g, ne vairāk kā 120 saskaņā ar GOST 2070 vai DSTU ISO 3961:2004 vai EN 14111:2003
13 Esteru masas daļa, %, ne mazāka par 96,5 saskaņā ar DSTU ISO 5508
14 Linolskābes metilestera masas daļa, %, ne vairāk kā 12,0 saskaņā ar DSTU ISO 5508
15 Metanola masas daļa, %, ne vairāk kā 0,20 saskaņā ar DSTU ISO 5508
16 Monoglicerīda masas daļa, %, ne vairāk kā 0,80 saskaņā ar DSTU ISO 5508
17 Diglicerīda masas daļa, %, ne vairāk kā 0,20 saskaņā ar DSTU ISO 5508
18 Triglicerīda masas daļa, %, ne vairāk kā 0,20 saskaņā ar DSTU ISO 5508
19 Brīvā glicerīna masas daļa, %, ne vairāk kā 0,02 saskaņā ar DSTU ISO 5508
20 Kopējais glicerīns, %, ne vairāk kā 0,25 saskaņā ar DSTU ISO 5508
21 Fosfora masas daļa, %, ne vairāk kā 10,0 saskaņā ar DSTU ISO 5508
22 Bez mehāniskiem piemaisījumiem saskaņā ar GOST 6370
Biodīzeļdegvielas izmantošanas priekšrocības salīdzinājumā ar parasto dīzeļdegvielu.
Galvenā biodīzeļdegvielas priekšrocība ir tā, ka tā tiek ražota no resursiem, kas ātri atjaunojas (naftas rezerves, piemēram, ir praktiski neaizvietojamas). Piemēram, šis jautājums ir ļoti aktuāls kolhoziem, kas pārstrādā naftu, visiem aktuāls jautājums: kur dabūt dīzeļdegvielu sezonas sākumā; Atbilde ir vienkārša, veidojiet biodīzeli no savām izejvielām un esiet pilnīgi autonoms degvielas patēriņā.
Augu izcelsme. Uzsveram, ka biodīzeļdegvielai nav benzola smakas un tā tiek ražota no eļļām, kuru izejvielas ir augi, kas uzlabo augsņu strukturālo un ķīmisko sastāvu augsekas sistēmās. Izejvielas biodīzeļdegvielas ražošanai var būt dažādas augu eļļas: saulespuķu, rapšu, sojas, zemesriekstu, palmu, kokvilnas, linsēklu, kokosriekstu, kukurūzas, sinepju, rīcineļļas, kaņepju, sezama, atkritumeļļu (izmanto, piemēram, kulinārijā). ), kā arī dzīvnieku tauki.
Ekoloģija. Biodīzeļdegvielas stiprā puse ir arī tā, ka degšanas laikā tā atmosfērā izdala daudz mazāk kaitīgo gāzu (biodīzeļdegviela, salīdzinot ar tās minerālvielu ekvivalentu, gandrīz nesatur sēru (< 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.
Bioloģiskā nekaitīgums. Salīdzinot ar minerāleļļu, no kuras 1 litrs var piesārņot 1 miljonu litru dzeramā ūdens un izraisīt ūdens floras un faunas bojāeju, biodīzeļdegviela, kā liecina eksperimenti, nokļūstot ūdenī, nekaitē ne augiem, ne dzīvniekiem. Turklāt tajā notiek gandrīz pilnīga bioloģiska sadalīšanās: augsnē vai ūdenī mikroorganismi mēneša laikā apstrādā 99% biodīzeļdegvielas, kas ļauj runāt par upju un ezeru piesārņojuma samazināšanu pārvietošanas laikā. ūdens transports alternatīvajai degvielai.
Mazāk CO2 izmešu. Dedzinot biodīzeļdegvielu, izdalās tieši tāds pats oglekļa dioksīda daudzums, kādu no atmosfēras patērēja rūpnīca, kas ir naftas ieguves izejviela, visā tās dzīves laikā. Taču jāņem vērā, ka biodīzeli saukt par videi draudzīgu degvielu būtu nekorekti. Tas rada mazāk oglekļa dioksīda emisiju nekā parastā dīzeļdegviela, taču tā joprojām nav nulles emisija.
Labas eļļošanas īpašības. Ir zināms, ka minerāldīzeļdegviela, no tās atdalot sēra savienojumus, zaudē eļļošanas īpašības. Biodīzeļdegvielai, neskatoties uz ievērojami zemāku sēra saturu, ir raksturīgas labas eļļošanas īpašības. Tas ir saistīts ar viņa ķīmiskais sastāvs un tā skābekļa saturs.
Palielināts dzinēja kalpošanas laiks. Dzinējam darbojoties ar biodīzeli, vienlaikus tiek ieeļļotas tā kustīgās daļas, kā rezultātā, kā liecina testi, paša dzinēja un degvielas sūkņa kalpošanas laiks palielinās vidēji par 60%. Ir svarīgi atzīmēt, ka nav nepieciešams jaunināt dzinēju.
Augsta uzliesmošanas temperatūra. Vēl viens tehniskais rādītājs, kas ir interesants organizācijām, kas uzglabā un transportē degvielu un smērvielas: uzliesmošanas temperatūra. Biodīzeļdegvielai tās vērtība pārsniedz 150°C, kas ļauj biodegvielu saukt par samērā drošu vielu. Tomēr tas nenozīmē, ka pret to var izturēties ar nolaidību
Biodīzeļdegvielas priekšrocības ietver:
· Labas eļļošanas īpašības. Minerālā dīzeļdegviela plkst
Kad no tā tiek noņemti sēra savienojumi, tas zaudē eļļošanas īpašības.
Biodīzeļdegviela, neskatoties uz ievērojami zemāku sēra saturu, ir raksturīga
labas eļļošanas īpašības, kas pagarina dzinēja kalpošanas laiku. Šis
ko izraisa tā ķīmiskais sastāvs un skābekļa saturs. Piemēram,
kravas automašīna no Vācijas iekļuva Ginesa rekordu grāmatā, nobraukusi vairāk nekā 1,25
miljoniem kilometru ar biodīzeļdegvielu ar tās oriģinālo
dzinējs.
Biodīzeļdegvielas ražošanas rentabilitāte
No 150 hektāriem. var savākt 400 tonnas rapšu, no kurām tiks iegūtas 180 tonnas eļļas un 210 tonnas kūkas.
Pēc 180 tonnu naftas pārstrādes biodīzeļdegvielā veidojas blakusprodukts - glicerīns 27,5 tonnu apjomā.
Mēs saņemam 198 000 litrus biodīzeļdegvielas.
Ražošanai būs nepieciešami 20 000 litru spirta, 2160 kg. katalizators.
Mēs rezervējam 28 000 litru biodīzeļdegvielas savām vajadzībām.
Mēs pārdodam 170 000 degvielu par cenu 20 rubļi. par 1 litru = 3 400 000 rubļu.
Mēs pārdodam 210 tonnas kūkas par cenu 5 rubļi. par 1 kg. = 1050 000 rub.
Mēs pārdodam 27,5 tonnas glicerīna par cenu 25 rubļi kg. = 687500 rub.
ieņēmumi būs 5 137 500 rubļu.
izdevumi:
20 000 litru alkohola par cenu 49 rubļi. par 1 litru = 980 000 rub.
2160 kg. katalizators par cenu 23 rubļi par 1 kg. = 49680 rub.
alga 3 cilveki 15 000 rubļu katrs mēnesī par gadu = 540 000 rub.
elektrība 32 000 kW par cenu 4,5 rubļi par 1 kW = 144 000 rubļu.
Kopā: 1713680 rub.
Secinājums
Biodīzeļdegviela un tā ražošana ir viena no daudzsološākajām un ienesīgākajām
norādes mazajiem uzņēmumiem, tas ļauj gūt lielu peļņu, ar
Tādējādi tiek saglabāta labvēlīga ekoloģiskā vide. Ražošanas cikls
praktiski bez atkritumiem, izejvielas var audzēt lietotās zemēs.
Pēc biodegvielas ražošanas paliek kūka, ko izmanto kā
dzīvnieku barība un glicerīna fāze, kas pēc attīrīšanas pārvēršas par
tīrs glicerīns.
Šīs produkcijas rentabilitāte ir ļoti augsta, peļņa ir starpība starp
izejvielu izmaksas un no degvielas pārdošanas saņemtā summa. Rentabilitāte
Šāda veida bizness ir augsts, jo pieprasījums pēc biodegvielas pieaug ar katru dienu.
Pieejamība bioloģiskās sugas degviela katras valsts enerģijas bilancē kļūst par arvien aktuālāku jautājumu enerģētikas un vides drošības kontekstā. Tāpēc lauksaimniecībai ir svarīga loma kā izejvielu avotam ne tikai pārtikas rūpniecībā, bet arī enerģētikā. Ņemot vērā Ukrainas lielo lauksaimniecības potenciālu, ir iespējams daļēji nodrošināties ar saviem bioenerģijas resursiem, kas palīdzēs samazināt atkarību no enerģijas importa un uzlabot vidi.
Lai labāk izprastu biodegvielas tirgu un tā izaugsmes perspektīvas, ir jāņem vērā biodīzeļdegvielas un augu eļļu pamatīpašības, ņemot vērā tehnoloģiskā procesa īpatnības.
Biodīzeļdegviela ir degvielas veids, kas iegūts no atjaunojamiem avotiem. To parasti ražo no eļļas augu sēklām, dzīvnieku taukiem, kā alternatīvu izmanto pārtikas rūpniecības eļļas atkritumus.
Kā izejvielu biodīzeļdegvielas ražošanā visbiežāk izmanto rapšu sēklas. Vēl nesen rapsis augsekās ieņēma niecīgu vietu - to sēja galvenokārt tehniskām vajadzībām vieglajai un pārtikas rūpniecībai. Mūsdienās šī kultūra ir īpaši svarīga lauksaimniecības uzņēmumiem, ņemot vērā ražošanas augsto rentabilitāti.
Dormouse Ukrainā aug izmantošanai pārtikas ražošanā, un ripaku un sojas pupiņas potenciāli var plaši izmantot tehniski kā sīrupu biodegvielas eļļas ražošanai. 2014. gadā Pārsaiņošanas bruto raža sasniedza tuvu 2198 tūkst. t, kas ir par 6,5% mazāk nekā 2013.gadā sasniegtais, lai gan tas ir varbūt divas reizes mazāks iepriekš analizētajos periodos (attēls).
Ukrainā ražotās sēklas pilnībā tiek eksportētas, neliela daļa paliek vietējam patēriņam. Tādējādi 2014.gadā rapša eksports veidoja 1 900 tūkst.t, kas atbilst aptuveni 84,3% vispārējs piedāvājums sēklas, savukārt vietējā pārstrāde sastādīja tikai 6,8% (vietējais patēriņš - 153 tūkst.t) (tabula).
Tādējādi var teikt, ka iekšzemes pieprasījums pēc rapša sēklām ir niecīgs, jo saulespuķes tiek izmantotas pārtikā, un biodegvielas ražošanai nav radīti pietiekami ekonomiski, tehniski, likumdošanas apstākļi.
Tomēr pasaules cenu pieaugumam eļļas augu sēklām un augu eļļām vajadzētu veicināt turpmāku platību paplašināšanos, kā arī to bruto ražas pieaugumu. Biodīzeļdegvielu ražo augu eļļas un etanola vai metanola spirta ķīmiskajā reakcijā esterifikācijas procesā. Metanols tiek plaši izmantots, jo ir salīdzinoši lētāks nekā etanols (ražošanas procesā īpatsvars ir 7,5%). Lietojot etanolu, var rasties grūtības atdalīt blakusproduktu (glicerīnu) no biodīzeļdegvielas un palielināt enerģijas izmaksas.
Tehniski biodīzeļdegvielu raksturo kā oleīnskābes metilesteri. Rapšu eļļa ir dominējošā izejviela tās ražošanai Eiropā. ASV biodīzeļdegvielu ražo galvenokārt no sojas eļļas, lai gan tās ir tādā pašā daudzumā kā visas pārējās augu eļļas un tauki kopā. Tropu un subtropu valstīs audzē daudz eļļas augu, jo īpaši palmu eļļu, kokosriekstu eļļu un jatrofu izmanto biodīzeļdegvielas ražošanai.
Kur tiek izmantota biodīzeļdegviela?
Biodīzeļdegvielu var viegli izmantot kā maisījumu ar dīzeļdegvielu mūsdienu dzinējos. Plašu popularitāti ir ieguvis biodīzeļdegvielas maisījums ar 20% īpatsvaru dīzeļdegvielā (B20), lai gan tiek izmantoti arī maisījumi ar mazāku biodīzeļdegvielas īpatsvaru - 1, 2, 5%. Tīra biodīzeļdegviela (B100) ir ļoti pieprasīta daudzās valstīs, īpaši Vācijā. Tomēr zemā temperatūrā, tāpat kā jauktajā degvielā, ir nepieciešams izmantot īpašu antifrīzu drošības aprīkojumu, jo degviela noslāņojas, veidojot ledus slāņus. Vēl viens trūkums ir degvielas higroskopiskums, tas ir, tās spēja absorbēt mitrumu no atmosfēras, kas izraisa degvielas sistēmas elementu koroziju. Biodīzelis ir agresīvs pret gumijas detaļām, tāpēc daži dzinēji ir jāmaina.
Kopumā biodīzeļdegviela ir droša lietošanā un bioloģiski noārdāma. Tās izmantošana palīdz samazināt oglekļa monoksīda, ogļūdeņražu un citu toksisku gāzu emisiju atmosfērā, uzlabot dīzeļdegvielas eļļošanas īpašības un palielināt minerāldegvielu cetānskaitli.
Biodīzeļdegvielas kvalitātei jāatbilst standartos un normās noteiktajām prasībām. Piemēram, ES šāda veida degvielas kvalitāti nosaka standarts EN 14214, kas visās ES valstīs ir spēkā kopš 2003. gada novembra, bet Vācijā - DIN EN 14214. Šie standarti ir būtiski auto ražotājiem. atļaut ražot dzinējus, kas patērē biodīzeli. Vācijā šis standarts ir iekļauts kā tehniskā bāze valdības dekrētā “Par degvielas prasībām un tās marķēšanu”. Kvalitātes kontrole tiek veikta no ražošanas līdz pārdošanai, transportēšanai un lietošanai. Vācijā biodīzeļdegvielu var pārdot tikai tādā kvalitātē, kas atbilst šim standartam. Atbilstību kvalitātes prasībām regulāri pārbauda attiecīgās federālās zemes iestādes. Papildus valsts kontrolei Vācija ir radījusi Darba grupa biodīzeļdegvielas kvalitātes vadībai (vācu: Arbeitsgemeinschaft Qualitа..tsmanagement Biodiesel e.V. (AGQM)), kuras dalībnieki veic piecu posmu biodīzeļdegvielas kvalitātes sistēmas kontroli (pēc brīvprātības principa). No aptuveni 1900 pieejamajām degvielas uzpildes stacijām vairāk nekā 1300 ir iekļautas šajā grupā, un biodīzeļdegvielas kvalitāte tiek uzraudzīta no ražošanas līdz patēriņam. Kvalitātes prasības šai sistēmai ir pat augstākas nekā Eiropas standartos.
Kā degvielu izmanto arī augu eļļu, taču rapšu eļļas īpašības salīdzinājumā ar dīzeļdegvielu būtiski atšķiras, galvenokārt tās augstā viskozitāte zemās temperatūrās. Augu eļļu nevar izmantot parastajam dīzeļdzinējam - šim nolūkam tai nepieciešama īpaša pārbūve vai pat nomaiņa ar tā saukto Elsbett dzinēju (angļu - Elsbett engine, kas atvasināts no izstrādes inženiera vārda).
Daudzu tehnisku iemeslu dēļ ir grūti sajaukt augu eļļu ar tradicionālo degvielu. Tomēr dažas tropiskās augu eļļas, piemēram, kokosriekstu eļļa, kas ir bagātākas, var sajaukt tieši ar dīzeļdegvielu. Tropu reģionos ir liels potenciāls izmantot augu eļļas un dīzeļdegvielas maisījumu bez dzinēja tehniskas pārveidošanas. Tomēr dzinēju ražotāji negarantē dzinēju darbību, izmantojot augu eļļu. Turklāt moderno dzinēju izstrāde tiek veikta elektronisko dzinēju vadības sistēmu uzlabošanas un sadegšanas procesa regulēšanas virzienā, kas, kā likums, nav piemēroti darbam ar augu eļļu.
Kā stimulēt biodegvielas ražošanu?
Lai stimulētu biodegvielas ražošanas attīstību, daudzu valstu valdības ievieš mehānismus, lai atbalstītu šo jomu un tālākai attīstībai nozare īstermiņā vai ilgtermiņā. Bioloģiskās degvielas izmantošanas izvirzītie mērķi un sagaidāmie rezultāti dažādās valstīs atšķiras, taču kopumā tos vieno trīskārša motivācija:
Naftas izsmelšana un valsts pieaugošā atkarība no importa, kā arī naftas produktu cenu kāpums;
Palielinātas oglekļa un citu kaitīgo vielu emisijas kā galvenie klimata pārmaiņu un līdzsvara faktori ekosistēmā;
Jaunu tirgu attīstība priekš Lauksaimniecība.
Mūsuprāt, ir svarīgi noteikt biodegvielas nozares attīstības prioritātes un valsts politikas mērķus šajā jomā, kas noteikti ietekmēs attiecīgu likumdošanas lēmumu izstrādi un pieņemšanu un veicinās ražošanas pieaugumu. atsevišķas sugas biodegvielas.
Neatliekamā nepieciešamība attīstīt alternatīvos enerģijas avotus valsts iekšienē ir saistīta ar akūtas problēmas modernitāte - liela atkarība no importētajiem energoresursiem, kas ietekmē cenu nestabilitāti un ietekmē valsts iedzīvotāju labklājību, kā arī vides situācijas pasliktināšanās sakarā ar ikgadējo kaitīgo vielu emisiju pieaugumu atmosfērā.
Tāpēc šajā kontekstā lauksaimniecībai ir svarīga loma bioloģiskās degvielas attīstībā, jo tieši augu izcelsmes izejvielas tiek izmantotas kā avots to ražošanai. Savukārt pieaugošā konkurence par lauksaimniecības izejvielām no rūpnieciskās biodegvielas ražošanas daudzu valstu valdībās izraisa asas diskusijas par lauksaimnieciskās ražošanas dažādošanu.
O. Makarčuks, Ph.D. ekonom. Zinātnes, Ukrainas NUBiP asociētais profesors
Tāds termins kā " biodīzeļdegviela", vairumam cilvēku ir saprotams tīri intuitīvi. Bet bieži vien ir zināma neskaidrība. Tas ir labi, bet tomēr labāk ir iztikt bez tā un izdomāt, kas ir biodīzeļdegviela. Nedaudz teorijas Darbības laikā tā cilindros tiek sadedzināts benzīns vai dīzeļdegviela. Abi ir naftas pārstrādes produkti, kuru rezerves ir ierobežotas, turklāt, sadedzinot šos degvielas veidus, veidojas cilvēkiem un videi kaitīgas vielas. Viena no iespējām, kā no tā izvairīties, ir izmantot biodīzeļdegvielu kā degvielu dzinējiem. Ir jāpaskaidro, kas tas ir. Fakts ir tāds, ka biodīzeļdegvielas ražošanas pamatā ir dzīvnieku tauku un augu eļļu izmantošana kā izejviela. Var izdarīt vienkāršu analoģiju: benzīnu un dīzeļdegvielu iegūst no eļļas iekšdedzes dzinēja darbināšanai var iegūt no eļļas vai taukiem.
Neliels precizējums - tos var izmantot kā degvielu darbināmiem dzinējiem. dažādas vielas, piemēram, tas pats spirts, kas iegūts no zāģu skaidām, bet in šajā gadījumā Mēs domājam par degvielu tieši dīzeļdzinējiem, un biodīzeļdegvielas, kā šo degvielas veidu sauc, izejviela ir eļļas vai tauku atlikumi.
Kā lietot biodegvielu?
Tauku un eļļas izmantošanu kā degvielu var veikt šādos veidos: ✔ Tieši, ielejot tvertnē eļļu. Šīs pieejas trūkums būs tās nepilnīga sadegšana, sajaukšanās ar smērvielu un tās eļļošanas īpašību pasliktināšanās, kā arī nosēdumu parādīšanās uz inžektoriem, gredzeniem, virzuļiem, jo palielinās augu degvielas viskozitāte. ✔ Sajaukšana ar petroleju vai dīzeļdegvielu. ✔ Pārvēršot augu eļļu, kuras avots var būt rapšu, kukurūzas, saulespuķu u.c., un galu galā iegūstot biodīzeli. Eļļas pārveidošanas tehnoloģija tiek uzskatīta par sarežģītāko no pieminētajām, tomēr tā ir tik vienkārša, ka ir viegli ieviešama, pateicoties kurai var iegūt biodīzeli mājās.Kas ir biodīzeļdegviela?
Faktiski biodīzeļdegviela ir esteru, galvenokārt metilestera, maisījums ķīmiskas reakcijas rezultātā. Tās priekšrocības ietver: ✔ augu izcelsmi, pateicoties spējai audzēt augus, iegūstam atjaunojamo kurināmā avotu; ✔ bioloģiskā drošība, biodīzeļdegviela ir videi draudzīga, tās nonākšana vidē tai nenodara nekādu kaitējumu; ✔ mazāka oglekļa dioksīda un citu toksisko vielu emisija; ✔ zems sēra saturs dzinēju izplūdes gāzēs, kas izmanto biodīzeli; ✔ labas eļļošanas īpašības.Būtībā augu eļļa ir esteru maisījums ar glicerīnu, kas piešķir tai viskozitāti. Biodīzeļdegvielas ražošanas process ietver glicerīna atdalīšanu un aizstāšanu ar spirtu. Ir vērts atzīmēt, ka šādas degvielas trūkums ir nepieciešamība to sildīt zemā temperatūrā vai izmantot biodīzeļdegvielas un parastās dīzeļdegvielas maisījumu.
Ražošanas tehnoloģija
Biodīzeļdegvielas ražošanas tehnoloģija ir diezgan vienkārša. Parasti to gatavo no dažāda veida augu eļļām. Šim nolūkam var izmantot rapšu sēklas, sojas pupas, kukurūzu utt., Vispārīgais izejvielu ieguvei piemēroto vielu saraksts ir diezgan ievērojams. Biodīzeļdegvielas ražošanai ir piemērota arī eļļa, kas palikusi no ēdiena gatavošanas. Šāda procesa diagrammu var redzēt zemāk esošajā attēlā.
Tā kā mēs domājam par augu izcelsmes degvielu, tad tās ražošanas tehnoloģijai jāaptver izejvielu audzēšanas process. Rapsis tiek uzskatīts par vispiemērotāko šim nolūkam, jo prasa mazākas ražošanas izmaksas. Lai gan tagad ir lielas perspektīvas biodīzeļdegvielai no aļģēm. Šajā gadījumā zeme labības audzēšanai degvielai netiek izmantota, un biodīzeļdegvielas izmaksas būs zemākas nekā citos gadījumos. Tātad sēklas (rapšu sēklas, sojas pupas, saulespuķes utt.) pēc kvalitātes kontroles tiek piegādātas kubulā. Miltus, kas palikuši pēc eļļas ražošanas, var izmantot lopbarības rūpniecībā, un iegūtā eļļa, kā to nodrošina tehnoloģija, tiek tālākai pārstrādei. To sauc par esterificēšanu, un pēc tās veikšanas biodīzeļdegvielas sastāvā vajadzētu būt vairāk nekā deviņdesmit sešiem procentiem metilesteru. Pati tehnoloģija ir vienkārša, kas ļauj organizēt biodīzeļdegvielas ražošanu mājas apstākļos. Eļļai pievieno metanolu (9:1), kā katalizatoru izmanto nelielu daudzumu sārmu. No zāģu skaidām var iegūt metanolu, tā vietā var izmantot arī izopropilspirtu vai etanolu. Esterifikācijas procedūra notiek paaugstinātā temperatūrā un ilgst līdz pat vairākām stundām. Pēc reakcijas pabeigšanas traukā tiek novērota šķidruma noslāņošanās - biodīzelis augšpusē, glicerīns zemāk. Glicerīns tiek noņemts (novadīts no apakšas), un to var izmantot kā izejvielu dažos citos procesos. Iegūtā biodīzeļdegviela dažreiz ir pietiekama ar iztvaikošanu, nostādināšanu un sekojošu filtrēšanu. Sīkāk rūpnieciskās ražošanas process ir parādīts video.
Biodīzelis mājās
Kā redzams no sniegtā apraksta, ražošanas tehnoloģija ir diezgan vienkārša un ļauj ražot biodīzeļdegvielu ar savām rokām līdz tādai pakāpei, ka jūs varat iegūt degvielu mājās, un dažreiz ne tikai savām vajadzībām. Iemesli šāda darba veikšanai katram var būt atšķirīgi, taču, tiem nepieskaroties, ir vērts atzīmēt, ka biodīzeļdegvielas patēriņš pasaulē tikai pieaug. Kad jūs mājās gatavojat biodīzeli ar savām rokām, galvenā problēma Tas nebūs jautājums par tā ražošanu, bet gan par gatavās produkcijas kvalitātes nodrošināšanu. Izejvielu piegādātāji var būt sabiedriskās ēdināšanas uzņēmumi, kuriem ir pietiekams daudzums izlietotās eļļas, un to var iegādāties par pieņemamu cenu. Rapšu audzēšana jāveic, patērējot biodīzeļdegvielu lielos daudzumos, piemēram, ārējai pārdošanai vai liela aprīkojuma parka klātbūtnei. Organizējot ražošanu mājas apstākļos, aktuālākās problēmas būs: ✔ Slikta izlaide, t.i. no sākotnējām izejvielām iegūst ne vairāk kā deviņdesmit trīs procentus gatavās produkcijas. Tas var būt saistīts ar mājas apstākļos izmantotās instalācijas īpašībām vai pāresterifikācijas režīmiem. ✔ Sliktas kvalitātes filtrēšana. Šis process ir diezgan sarežģīts, un, lai mājās iegūtu kvalitatīvu biodīzeli, tam jāpievērš īpaša uzmanība. Šim nolūkam tiek izmantotas īpašas tehnoloģijas vai adsorbenti. Instalāciju šādas degvielas ražošanai varat redzēt tieši videoklipā.
Ir arī citas iespējas instalācijām rūpnieciski ražotas biodīzeļdegvielas ražošanai mājās.
Izredzes
Kā jau minēts, šādas degvielas ražošana tikai pieaug. Un, lai gan izejviela tam ir augu eļļa, to iegūst dažādās vietās no dažādām kultūrām. Eiropā - rapšu sēklas, Indonēzijā - palmu eļļu, Amerikā - sojas pupas utt. Tomēr visdaudzsološākā ir biodīzeļdegvielas ražošana no aļģēm. To audzēšanai var izmantot gan atsevišķus dīķus, gan speciālus bioreaktorus, gan lauciņus jūras piekraste. Turklāt tas ne tikai palielina degvielas ražošanu, bet arī atbrīvo zemi pārtikas audzēšanai. Lai gan biodīzeļdegviela tiek ražota no augu eļļas, nevis zāģu skaidām, tā lieliski aizstāj parasto dīzeļdegvielu. Īpaši ierobežotu naftas rezervju apstākļos. Un turklāt nevar izslēgt tādu priekšrocību kā iespēju ražot mājās. Neskatoties uz to, ka rūpnieciskajā ražošanā tā ir dārgāka par dīzeļdegvielu, tā tomēr ir lieliska alternatīva degviela dīzeļdzinējiem.Ķīmiskais process biodīzeļdegvielas ražošanai
Biodīzeļdegvielas ražošanai tiek izmantota jebkura veida augu eļļa - saulespuķu, rapšu, linsēklu u.c. Tajā pašā laikā biodīzeļdegvielai, kas iegūta no dažādām eļļām, ir dažas atšķirības. Tā, piemēram, palmu biodīzeļdegvielai ir visaugstākais kaloriju saturs, bet arī visaugstākā filtrējamība un sacietēšanas temperatūra. Rapšu biodīzeļdegviela kaloriju ziņā nedaudz atpaliek no palmu biodīzeļdegvielas, taču tā labāk pacieš aukstumu, tāpēc ir vispiemērotākā Eiropas valstīm un Krievijai. Ķīmiski biodīzeļdegviela ir metilesteris, kas ir augu eļļas esterifikācijas reakcijas produkts aptuveni 50 C temperatūrā katalizatora klātbūtnē. Pats process principā ir diezgan vienkāršs. Ir nepieciešams samazināt augu eļļas viskozitāti, ko var panākt dažādos veidos. Jebkura augu eļļa ir triglicerīdu maisījums, t.i., esteri, kas apvienoti ar glicerīna molekulu ar trīsvērtīgo spirtu ( C3H8O3). Tas ir glicerīns, kas piešķir augu eļļai viskozitāti un blīvumu. Biodīzeļdegvielas pagatavošanas mērķis ir noņemt glicerīnu, aizstājot to ar spirtu. Šo procesu sauc pāresterifikācija. Kopējā reakcija izskatās šādi: CH2OC=OR1 | CHOC=OR2 + 3 CH3OH > (CH2OH)2CH-OH + CH3COO-R1 + CH3COO-R2 + CH3OC=O-R3 | CH2COOR3 | Triglicerīdi + metanols > glicerīns + ēteri, MA "Navigators" Biodīzeļdegvielas ražošanas tehnoloģijas un iekārtas 10 Kur R1, R2, R3: alkilgrupas. Metanola lietošanas rezultātā veidojas metilēteris, etanola lietošanas rezultātā veidojas etilēteris. No vienas tonnas augu eļļas un 111 kg spirta (12 kg katalizatora klātbūtnē) iegūst aptuveni 970 kg (1100 l) biodīzeļdegvielas un 153 kg primārā glicerīna. Izmantotais sārms ir kālija hidroksīds KOH vai nātrija hidroksīds - NaOH. Iesācējiem ieteicams lietot NaOH.Biodīzeļdegvielas priekšrocības
Galvenā biodīzeļdegvielas priekšrocība– tas ir fakts, ka to ražo no resursiem, kas ātri atjaunojas (naftas rezerves, piemēram, ir praktiski neaizvietojamas). Piemēram, šis jautājums ir ļoti aktuāls kolhoziem, kas pārstrādā naftu, visiem aktuāls jautājums: kur dabūt dīzeļdegvielu sezonas sākumā; Atbilde ir vienkārša, veidojiet biodīzeli no savām izejvielām un esiet pilnīgi autonoms degvielas patēriņā. Augu izcelsme. Uzsveram, ka biodīzeļdegvielai nav benzola smakas un tā tiek ražota no eļļām, kuru izejvielas ir augi, kas uzlabo augsņu strukturālo un ķīmisko sastāvu augsekas sistēmās. Izejvielas biodīzeļdegvielas ražošanai var būt dažādas augu eļļas: saulespuķu, rapšu, sojas, zemesriekstu, palmu, kokvilnas, linsēklu, kokosriekstu, kukurūzas, sinepju, rīcineļļas, kaņepju, sezama, atkritumeļļu (izmanto, piemēram, kulinārijā). ), kā arī dzīvnieku tauki. Ekoloģija. Biodīzeļdegvielas stiprā puse ir arī tajā, ka degšanas laikā tā atmosfērā izdala daudz mazāk kaitīgo gāzu (biodīzeļdegviela, salīdzinot ar tās minerālu, gandrīz nesatur sēru (Bioloģiskā nekaitīgums. Salīdzinot ar minerāleļļu, no kuras 1 litrs var piesārņot 1 miljonu litru dzeramo ūdeni un noved pie ūdens floras un faunas nāves, biodīzeļdegviela, kā liecina eksperimenti, nokļūstot ūdenī, nekaitē ne augiem, ne dzīvniekiem Turklāt tajā notiek gandrīz pilnīga bioloģiska sabrukšana: augsnē vai ūdenī esošie mikroorganismi pārstrādā 99%. biodīzeļdegvielu mēneša laikā, kas ļauj runāt par upju un ezeru piesārņojuma samazināšanu, pārejot uz alternatīvo degvielu. Mazāk CO2 izmešu. Dedzinot biodīzeļdegvielu, izdalās tieši tāds pats oglekļa dioksīda daudzums, kādu no atmosfēras patērēja rūpnīca, kas ir naftas ieguves izejviela, visā tās dzīves laikā. Taču jāņem vērā, ka biodīzeli saukt par videi draudzīgu degvielu būtu nekorekti. Tas rada mazāk oglekļa dioksīda emisiju nekā parastā dīzeļdegviela, taču tā joprojām nav nulles emisija. Labas eļļošanas īpašības. Ir zināms, ka minerāldīzeļdegviela, no tās atdalot sēra savienojumus, zaudē eļļošanas īpašības. Biodīzeļdegvielai, neskatoties uz ievērojami zemāku sēra saturu, ir raksturīgas labas eļļošanas īpašības. Tas ir saistīts ar tā ķīmisko sastāvu un skābekļa saturu tajā. Piemēram, kravas automašīna no Vācijas iekļuva Ginesa rekordu grāmatā pēc tam, kad ar biodīzeļdegvielu ar savu oriģinālo dzinēju nobrauca vairāk nekā 1,25 miljonus kilometru. Palielināts dzinēja kalpošanas laiks. Dzinējam darbojoties ar biodīzeli, vienlaikus tiek ieeļļotas tā kustīgās daļas, kā rezultātā, kā liecina testi, paša dzinēja un degvielas sūkņa kalpošanas laiks palielinās vidēji par 60%. Ir svarīgi atzīmēt, ka nav nepieciešams jaunināt dzinēju. Augsta uzliesmošanas temperatūra. Vēl viens tehniskais rādītājs, kas ir interesants organizācijām, kas uzglabā un transportē degvielu un smērvielas: uzliesmošanas temperatūra. Biodīzeļdegvielai tās vērtība pārsniedz 150°C, kas ļauj biodegvielu saukt par samērā drošu vielu. Tomēr tas nenozīmē, ka pret to var izturēties ar nolaidību.