Zasoby węglowodorów na Ziemi są wyczerpane, jest to jasne dla wszystkich. To, że szybko się one nie zakończą, nie zwalnia z odpowiedzialności naukowców świadomych konieczności poszukiwania nowych rozwiązań. Nowoczesne paliwo alternatywne produkowane jest z odpadów powstałych w wyniku przerobu surowców pochodzenia zwierzęcego i roślinnego, z upraw rolnych oraz z wodorostów. Projektów dotyczących nowych rodzajów biopaliw jest całkiem sporo, są one w różnym stopniu gotowości. Niektóre z nich są bardzo kontrowersyjne i kontrowersyjne, szczególnie z ekologicznego punktu widzenia. Dziś opowiemy czytelnikom LG o najciekawszych wydarzeniach w tym obszarze.
Na początku było drewno i węgiel
Pierwszym rodzajem biopaliwa było zwykłe drewno opałowe, a raczej suche patyki i gałązki, zwykły chrust, który prymitywni ludzie, które nauczyły się rozpalać i podtrzymywać ogień, były wykorzystywane do ogrzewania domów i gotowania posiłków.
Nieco później starożytni ludzie odkryli węgiel drzewny. Węgiel drzewny jest nielotną częścią produktów rozkładu termicznego drewna. Historycznie rzecz biorąc, węgiel drzewny jest jednym z pierwszych rodzajów paliwa (i oczywiście biopaliwa) celowo produkowanego przez ludzi. Cechą węgla drzewnego, w przeciwieństwie do innych paliw, jest brak tlenku węgla w produktach spalania. Dlatego też zaczęto najpierw zbierać węgiel drzewny z ognisk, a następnie samodzielnie przygotowywać i przechowywać jego większą ilość. jaskiniowcy. Prymitywne metody przygotowania węgla, polegające na podgrzewaniu specjalnie ułożonego drewna opałowego pokrytego torfem, poprzez spalenie części drewna w różnych wersjach, istniały aż do koniec XIX wiek. Nie jest to najefektywniejsza technologia. Ale w ten sposób nadal wytwarza się węgiel drzewny w krajach afrykańskich Ameryka Łacińska. Europejczycy zmodernizowali tę rzemieślniczą technologię, zastępując darń metalem lub cegłą. W naszym kraju dostępne są także najprostsze urządzenia do przygotowania węgla drzewnego. Ich wspólną wadą jest uwalnianie się do wnętrza toksycznych oparów i gazów środowisko, niski uzysk produktu handlowego i nieefektywne wykorzystanie objętości aparatury.
Nowoczesne, zaawansowane technologicznie urządzenia do spalania węgla drzewnego eliminują zanieczyszczenie środowiska. Nowoczesne technologie pozwalają na produkcję węgla o różnym stopniu wypalenia – bogatszego w substancje lotne do użytku codziennego i bardziej kalcynowanego dla przemysłu. Wytrzymałość węgla zależy nie tylko od technologii wytwarzania, ale także od skały. Drewno liściaste wytwarza węgiel drzewny, który jest trwalszy niż inne rodzaje drewna. Tam są specjalne typy węgiel Tak zwany dąb ostrolistny wytwarzany jest z bardzo gęstego dębu ostrolistnego. biały węgiel, szczególnie ceniony w Azji Wschodniej. Stosunkowo niedawno opanowano produkcję węgla z wytłaczanych brykietów z trocin. W Azji i Europie Południowej preferowany jest zwykły węgiel.
Do pierwszego pokolenia nowoczesne technologie Produkcja biopaliw obejmuje także przetwórstwo płodów rolnych zawierających duże ilości skrobi, cukrów (przerabianych na etanol) i tłuszczów (doskonałe są do przerobu na biodiesel).
Druga generacja technologii biopaliw zaczęła wykorzystywać trawy, drewno i pozostałości pożniwne.
Kolejnym kierunkiem jest produkcja biopaliwa z przetworzonych wodorostów. Główną zaletą jest to, że nie ma takiej potrzeby zasoby ziemi, dużą szybkość produkcji i wysoką koncentrację biomasy.
Wyróżnia się trzy rodzaje paliwa biologicznego: płynne, gazowe i stałe. Pierwszą z nich są alkohole, olej biopaliwowy, biodiesel, etery. Drugi to mieszaniny gazów z wodorem, metanem, tlenkiem węgla, które powstają podczas rozkładu termicznego. Trzecią grupą są odpady z obróbki drewna i drewno opałowe.
Technologia produkcji pelletu opałowego, a także brykietu opałowego opiera się na procesie tłoczenia pokruszonych odpadów drzewnych, słomy, łusek itp.
Surowce trafiają do kruszarki, gdzie są mielone na mąkę. Powstała masa trafia do suszarni, skąd trafia do granulatora prasowego, gdzie mączka drzewna jest prasowana w granulat. Kompresja podczas prasowania podnosi temperaturę materiału, lignina zawarta w drewnie zmiękcza i skleja cząstki w gęste cylindry.
Do produkcji jednej tony pelletu potrzeba od 3 do 5 metrów sześciennych odpadów drzewnych. Gotowy granulat schładzamy i pakujemy w duże, kilkutonowe worki lub małe opakowania. Wyróżnia się granulat przemysłowy (dostarczany luzem bez opakowania lub w ogromnych workach – big bag) oraz granulat konsumencki (w małych opakowaniach, skierowany do odbiorców prywatnych i małych odbiorców przemysłowych).
Zgodnie z życzeniami naszych przodków
Sucha destylacja lub piroliza (rozkład po podgrzaniu do 450 stopni bez dostępu powietrza) drewna jest jednym z pierwszych procesów technologii chemicznej. Od XII w. powszechnie stosowano go na Rusi do produkcji żywicy sosnowej do smołowania drewnianych statków i impregnacji lin; Zawód ten nazywano wędzeniem smoły. Wraz z rozwojem hutnictwa powstał kolejny handel, również oparty na suchej destylacji drewna – spalanie węgla drzewnego w celu wytworzenia węgla drzewnego. Początki przemysłowego zastosowania pirolizy drewna sięgają XIX wieku; Surowcem było wyłącznie drewno liściaste, głównym produktem był kwas octowy.
Obecnie do produkcji węgla drzewnego zwykle wykorzystuje się drewno liściaste (na przykład brzozę), a rzadziej (głównie do kompleksowej obróbki surowców) - drewno iglaste.
Paliwo z ptasich odchodów
Biogaz wytwarzany jest przez bakterie podczas rozkładu materiału organicznego w warunkach beztlenowych (bez dostępu powietrza) i jest mieszaniną metanu i innych gazów. Wartość opałowa jednego metra sześciennego biogazu odpowiada spaleniu 0,6–0,8 litra benzyny, 1,3–1,7 kg drewna opałowego lub zużyciu 5–7 kW energii elektrycznej.
Technologia produkcji biogazu jest prosta. Biomasa (ptasie odchody, odpady komunalne lub masa zielona) jest okresowo podawana do reaktora za pomocą przepompowni lub ładowarki. Reaktor stanowi ogrzewany i izolowany zbiornik wyposażony w mieszadła. W reaktorze żyją pożyteczne bakterie, które żywią się biomasą, która uwalnia biogaz. Aby podtrzymać życie bakterii, konieczne jest podgrzanie paszy do temperatury 35–38°C i okresowe mieszanie. Powstały biogaz gromadzi się w magazynie (pojemniku na gaz), następnie przechodzi przez system oczyszczania i dostarczany jest do odbiorców (kocioł lub generator elektryczny). Reaktor działa bez dostępu powietrza, jest szczelny i bezpieczny.
Drogie przyjemnościw małych dawkach
Technologia produkcji paliwa biodiesel opiera się na reakcji transestryfikacji dowolnego oleju roślinnego lub tłuszczu zwierzęcego w obecności katalizatora do estrów metylowych kwasów tłuszczowych. Jako surowce wykorzystuje się olej rzepakowy i wiele innych roślin uprawnych. Koszt paliwa biodiesel jest oczywiście wyższy niż podobnych produktów naftowych, ale w regionach o ciepłym klimacie, zapewniającym pomyślną uprawę nasion oleistych i nieposiadających własnych surowców mineralnych, taka produkcja może istnieć i zajmować ograniczony sektor rynku.
Szybka piroliza zamienia biomasę w ciecz, którą łatwiej i taniej transportować, przechowywać i wykorzystywać. Ciecz można wykorzystać do produkcji paliwa samochodowego lub paliwa dla elektrowni. Spośród sprzedawanych na rynku paliw biodiesel drugiej generacji najbardziej znane są BioOil produkowane przez kanadyjską firmę Dynamotive oraz SunDiesel niemieckiej firmy CHOREN Industries GmbH. Jednak jak dotąd projekty te okazały się nietrwałe finansowo.
Wielu ekspertów uważa, że mieszanek Dynamotive w żadnym wypadku nie można uznać za olej napędowy. Ich wysoka kwasowość i zawartość ciężkich żywic prowadzą do szybkiego zniszczenia silników. SunDiesel (Niemcy) podejmuje próby produkcji oleju napędowego z surowców roślinnych w drodze syntezy Fischera-Tropscha. Technicznie jest to wykonalne, ale ekonomicznie nie może konkurować z analogami mineralnymi.
Wielkie wyścigi biologiczne
W ciągu ostatnich kilku lat dużo mówi się o wykorzystaniu wodorostów do przetworzenia na biopaliwo do samochodów, alternatywę dla tego, co zwykliśmy wlewać do baku.
Niektóre rodzaje glonów mają zdolność przekształcania dwutlenku węgla w węglowodany, oleje i inne składniki komórkowe w procesie fotosyntezy. W przeciwieństwie do soi i kukurydzy, algi są niezwykle płodne; można je uprawiać wszędzie, zarówno w wodzie słonej, jak i słodkiej. Ponadto po prostu nie ma czegoś takiego jak „sezon żniw” - wodorosty można uprawiać przez cały rok.
Nic dziwnego, że przedstawiciele Forda odwiedzili laboratorium biopaliw Wayne State University, które opracowuje optymalne odmiany zielonych alg do wykorzystania jako surowiec do produkcji biodiesla. Oraz sami badacze Ford Motor Co. Obecnie rozważa się kilka paliw alternatywnych, takich jak alkohol etylowy i butylowy.
Zdaniem samych badaczy nie powstał jeszcze konkretny model produkcyjny, technologiczny i finansowy wytwarzania biopaliw.
Amerykańscy naukowcy badają cechy stosowania biodiesla w silnikach samochodowych. Biodiesel można wlać do baku tradycyjnego samochodu z silnikiem Diesla, a silnik go „strawi”. Samochód będzie jeździł tak samo jak zwykły silnik diesla. Jednak silniki Diesla z przedrostkiem „bio” mają wady i to znaczne: wysoki poziom emisję tlenków azotu i wyższe – 20% – zużycie paliwa. Zwiększony uzysk tlenku azotu wynika z faktu, że biodiesel zawiera tlen, w przeciwieństwie do tradycyjnego oleju napędowego. Aby przezwyciężyć powyższe niedociągnięcia, naukowcy z Uniwersytetu Purdue opracowali system monitorowania silnika w pełnym cyklu. Głównymi elementami nowego układu są mechanizm recyrkulacji spalin, zapewniający spalanie spalin (analogicznie do katalizatora w układach wydechowych benzynowych silników spalinowych), a także inteligentne elektroniczne „mózgi” mogące regulować pracę układu wydechowego. silnika w zależności od składu mieszanki, prędkości obrotowej i innych czynników. Nowy system sterowania pozwolił zredukować emisję tlenków azotu do poziomu tradycyjnego silnika Diesla, zużycie paliwa również jest prawie równe, ale pod względem tego wskaźnika bio nadal pozostaje nieco w tyle.
Koncern Volkswagen stworzył prototyp samochodu, który przejedzie motorowy rajd po brytyjskich przestrzeniach, tankując metan pozyskiwany ze ścieków.
Najnowszą technologię produkcji biopaliwa do samochodów opracowali naukowcy ze słynnego Narodowego Laboratorium Argonne w USA.
Laboratoryjny reaktor bioenergetyczny Endurance to prosty, łatwy w użyciu, przenośny system, w którym specjalnie zaprojektowane bakterie pochłaniają różne odpady biologiczne w celu wytworzenia paliwa.
Te bakterie fotosyntetyzujące, opracowane przez naukowców z firmy Argonne pod kierownictwem biofizyka Phila Laible, są zdolne do wytwarzania fitolu (rodzaju alkoholu) z różnych źródeł, w tym miazgi drzewnej, resztek łodyg kukurydzy, odpadów spożywczych, a nawet ścieków. Po wyizolowaniu z brzeczki fermentacyjnej fitol, który ma właściwości fizyczne i chemiczne podobne do oleju napędowego, uważany jest za „w pełni gotowe biopaliwo”, co oznacza, że może być stosowany bezpośrednio w silnikach i generatorach Diesla bez dalszego przetwarzania.
Biomasa lub odpady ładowane są do specjalnego zbiornika fermentacyjnego. Żyjące tam mikroorganizmy zaczynają przekształcać odpady w energię. Po zakończeniu tego procesu bakterie są liofilizowane, pakowane i przechowywane wraz z wyposażeniem reaktora do następnego cyklu wytwarzania energii. Wystarczy otworzyć worek z bakteriami i wlać je do zbiornika fermentacyjnego, a bakterie znów są gotowe do pracy.
Prototypowy reaktor może produkować paliwo (do 50 galonów dziennie) tylko przez dwa do czterech dni.
Podniebne biologiczne przygody
Pentagon konsekwentnie się do tego przygotowuje pełne przejście Wojsko USA szuka paliw alternatywnych. Armia amerykańska od dawna uznaje potrzebę znalezienia paliwa alternatywnego. W 2006 roku Pentagon zlecił grupie naukowców pod przewodnictwem Michaela Hornichka przeprowadzenie badań nad możliwymi konsekwencjami niedoborów ropy. W rezultacie na biurko ówczesnego Sekretarza Obrony USA Donalda Rumsfelda trafił raport zatytułowany „Wojna bez ropy”. Zawierał on bezsporny wniosek: armia amerykańska musi jak najszybciej zeskoczyć z „iglicy oliwnej”. Tylko w ten sposób, jak podkreślono w dokumencie, możliwe będzie utrzymanie amerykańskiej przewagi nad innymi krajami.
Liderem w rozwoju obiecujących paliw alternatywnych są Siły Powietrzne. I to nie przypadek – Siły Powietrzne odpowiadają za 54 procent całkowitego zużycia paliwa przez siły zbrojne USA. Każdego roku siły powietrzne spalają średnio 700 milionów baryłek paliwa. Dlatego do 2016 roku planowane jest przejście wszystkich samolotów i helikopterów Sił Powietrznych USA na częściowe wykorzystanie biopaliw.
Paliwo ACJ może stać się pierwszym nowym rodzajem paliwa, które otrzyma certyfikat przydatności do stosowania w lotnictwie. Powstaje w wyniku przetwarzania etanolu, który z kolei można uzyskać z trzciny cukrowej lub kukurydzy. Paliwo ACJ jest stosunkowo łatwe w produkcji, a co za tym idzie, dość tanie w porównaniu do innych rodzajów. Jednak już na etapie rozwoju był krytykowany. Argumentuje się, że niektóre wysoce technologiczne etapy produkcji ACJ niemal całkowicie negują korzyści środowiskowe paliwa.
Innym rodzajem biopaliwa wprowadzanego do Sił Powietrznych USA jest „alkoholowe” ATJ (alkohol do strumienia). Produkowany jest z cukrów znajdujących się w drewnie, papierze, trawie i innych materiał roślinny, zawierający dużo błonnika. Powstałe cukry poddaje się fermentacji do alkoholu, który następnie poddaje się hydrorafinacji. Paliwo to może zastąpić obecnie stosowane standardowe paliwo lotnicze.
Testy zostały już zakończone samolot, działające w oparciu o biopaliwa produkowane z węgla i gazu ziemnego, a także z alg, lniczników czy olejów pochodzenia zwierzęcego i roślinnego. To paliwo niesie nazwa zwyczajowa HRJ (odnawialny strumień hydroprocesowany). W grudniu 2011 roku Departament Obrony USA kupił 450 tys. galonów (około 15 tys. baryłek) tego biopaliwa, wydając na nie 12 mln dolarów.
Bardzo obiecujący kierunek Rozwój biopaliwa dla Sił Powietrznych jest obecnie uważany za tworzenie połączonych mieszanin składników roślinnych i naftowych. Innymi słowy, z jakiejś rośliny produkuje się półprodukt, który ma dobre właściwości, ale nie jest wystarczający do zastosowania w lotnictwie. Następnie dodaje się do niego specjalny kompleks dodatków wytwarzanych z surowca naftowego. Dodatki mogą oczywiście nieznacznie zepsuć parametry środowiskowe gotowej mieszanki, ale znacznie zwiększą wskaźniki wydajności.
W marcu tego roku fregata Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych zatankowana 94 600 litrów nowego paliwa, składającego się w połowie z paliwa HRD-76 na bazie alg i w połowie z ropy naftowej F-76, opuściła swój port macierzysty w Everett w stanie Waszyngton. Manewrował, aż jego turbiny całkowicie „strawiły” nowe paliwo.
Z kolei w Bazie Marynarki Wojennej w Norfolk pomyślnie zakończono próby morskie eksperymentalnej przybrzeżnej łodzi sił specjalnych RCB-X. Wykorzystano w nim paliwo kompozytowe, składające się w połowie z paliwa F-76 i w połowie z paliwa HRD, produkowanego z alg algi.
Możliwość wykorzystania biopaliwa na bazie alg została sprawdzona podczas ćwiczeń morskich Rimpak 2012, które odbyły się w lipcu ubiegłego roku. Własne plany przejścia na alternatywne źródła energii ma także armia amerykańska (siły lądowe). W szczególności do 2025 roku amerykańskie siły lądowe planują pokryć własnym kosztem nawet jedną czwartą swojego zapotrzebowania na energię elektryczną. Na potrzeby wojsk lądowych powstaje hybrydowa wersja wojskowego pojazdu terenowego Humvee, mogąca poruszać się zarówno na paliwie konwencjonalnym, jak i na energii elektrycznej.
Kwestia ochrony środowiska podczas korzystania z paliwa jest niezwykle istotna. A twórcy biodiesla byli najbliżej rozwiązania tego problemu. Jest to paliwo stosunkowo bezpieczne, charakteryzujące się niskim kosztem i mogące być produkowane ze źródeł odnawialnych – roślin i odpadów przemysłowych. Dlatego uważa się to za krok w stronę przyszłości przyjaznej dla środowiska.
Co to jest biodiesel
Biodiesel nazywany jest estrem metylowym. Otrzymuje się go w wyniku reakcji chemicznej, na której polega oleje roślinne i tłuszcze zwierzęce. Choć powstaje z naturalnych, odnawialnych źródeł, to jednak właściwości fizyczne tylko nieznacznie gorszy od prawdziwego oleju napędowego. Moc silnika zasilanego olejem napędowym jest tylko o 8% większa niż tego samego silnika zasilanego biodieslem.
Aby stworzyć takie paliwo, można użyć różnych olejów roślinnych, praktycznie nie ma ograniczeń. Odpowiednie są do tego soja, słonecznik, palma i wiele innych opcji oleju, ale rzepak jest uważany za optymalny. Powodem tego nie jest właściwości chemiczne, ale niski koszt takiego zasobu.
Ciekawy! Z jednego hektara nasion rzepaku uzyskuje się około 1000 litrów oleju, dlatego uważa się go za optymalny do produkcji biodiesla.
Wykorzystanie biodiesla szybko rośnie wraz z upowszechnieniem technologii produkcji. Ponad 40 krajów aktywnie rozwija tę ideę, ponieważ prostota produkcji pozwala obniżyć koszty paliwa, a wielkość emisji do środowiska zostanie znacznie zmniejszona.
Zalety
Przewaga nad innymi rodzajami paliw jest oczywista. Jest to przyjazne dla środowiska rozwiązanie transportowe wykonane ze źródeł odnawialnych.
Posiada szereg zalet, m.in.:
- minimalna ilość toksycznych odpadów podczas spalania;
- dobre właściwości smarne;
- szybki rozkład paliwa po uwolnieniu do środowiska zewnętrznego;
- prosta organizacja produkcji;
- niska emisja dwutlenku węgla podczas spalania.
Dodatkowo zastosowanie biodiesla zmniejsza ilość sadzy, a spaliny nie mają nieprzyjemnego zapachu. Jego właściwości smarne są lepsze od mineralnego oleju napędowego i jego rozkładu podczas środowisko zewnętrzne zminimalizuje jego zanieczyszczenie podczas wypadków i wycieków.
Kolejną istotną zaletą produkcji jest niski koszt jednego litra biodiesla. Jeśli nie weźmie się pod uwagę kosztów instalacji itp., uzyskanie litra płynu kosztuje około 0,3 dolara lub 20 rubli. Biorąc pod uwagę obfitość żyznej ziemi w Rosji, a także niski koszt produktów rolnych, liczbę tę można jeszcze bardziej zmniejszyć.
Łatwość produkcji biodiesla sprawia, że można go wyprodukować nawet w domu. Aby to zrobić, wystarczy wziąć odpowiednie komponenty, a następnie przeprowadzić z nimi szereg manipulacji, dzięki czemu biodiesel będzie dostępny dla każdego.
Produkcja w Rosji
Ponad 40 krajów wspiera produkcję i dystrybucję tego typu silników wysokoprężnych. Jest to czysta energia typu biologicznego, która produkowana jest z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii. Jednak w Rosji kierunek ten nie jest wspierany na szczeblu państwowym.
W naszym kraju nie ma programów produkcji i popularyzacji biodiesla przy wsparciu rządowym. Jednak niektóre regiony samodzielnie promują to rozwiązanie. Głównie nie ze względu na przyjazność dla środowiska paliwa, ale ze względu na ogromny impuls, jaki wpłynie on na produkcję rolną. W przyszłości planowana jest budowa różnych zakładów produkujących biodiesel w Rosji.
Ciekawy! Około 10 lat temu Koleje Rosyjskie również zamierzały przejść na taki silnik spalinowy w lokomotywach spalinowych, ale pomysłu nie zrealizowały.
Słaba intensywność rozwoju tego obszaru w Rosji wynika także z faktu, że kraj ten uzyskuje duże dochody z wydobycia surowców energetycznych. Dlatego popularyzacja takiego rozwiązania mogłaby osłabić gospodarkę.
Perspektywy rozwoju Rosji w bioprzemyśle są bardzo duże, jeśli państwo pójdzie w tym kierunku. Kraj jest w stanie wyprodukować do 5 mln ton surowców do produkcji biodiesla rocznie, w szczególności oleju rzepakowego. Z tego około połowa może zostać wyeksportowana, a resztę można wykorzystać w kraju.
Ale Ponieważ biodiesel wytwarzany jest na bazie etanolu, podlega rządowemu podatkowi akcyzowemu na alkohol. Jeśli ten niuans nie zostanie skorygowany, inwestycje w tym kierunku nie będą uzasadnione, ponieważ tylko jeden podatek akcyzowy kilkakrotnie przekracza koszty produkcji.
Biodiesel w domu
Wytwarzanie biodiesla w domu jest możliwe, choć dość trudne. Może to być prosty eksperyment lub próba samodzielnego zaopatrzenia się w niedrogie paliwo. Trzeba tylko pamiętać, że pracuje się z metanolem i alkaliami, co jest niezwykle niebezpieczne dla zdrowia. Dlatego należy zachować środki ostrożności i używać sprzętu ochronnego.
Produkcja biodiesla składa się z następujących etapów:
Do produkcji biodiesla wykorzystuje się dowolny olej, a także zasady (zaleca się wodorotlenek potasu lub sodu). Podczas gotowania należy użyć katalizatora, aby rozpocząć proces, którym może być metanol.
Ważny! W przypadku stosowania zużytego oleju należy usunąć zanieczyszczenia poprzez filtrację.
Zanim zaczniesz, musisz usunąć całą wodę z płynu. Aby to zrobić, należy go podgrzać do 120°C, aby się zagotował. W trakcie procesu olej będzie się rozpryskiwał, dlatego ważne jest, aby odparowywać go w do połowy pustym pojemniku z dala od ognia.
Następnie do oleju dodaje się zasadę i etanol. Udział alkaliów zależy od masy płynu roboczego i wynosi 1%. Zatem na litr oleju roślinnego przypada około 3,5 grama zasad. Podczas tego procesu przeprowadza się miareczkowanie, podczas którego określa się ilość kwasów tłuszczowych i wymagany udział zasad.
Następna jest transestryfikacja. Podczas tego procesu mieszaninę podgrzewa się do temperatury 70°C, co jest niezbędne do przyspieszenia reakcji. Dopuszczalne jest ogrzewanie do 80°C, co znacznie zwiększa szybkość reakcji, ale jest niebezpieczne dla innych. Ważne jest, aby przykryć pojemnik, aby ograniczyć parowanie alkoholu, ale jednocześnie zapewnić uwolnienie ciśnienia i zapobiec wybuchowi.
W rezultacie biodiesel unosi się na górze, a gliceryna znajduje się pod nim. Łatwo je rozróżnić, ponieważ ze względu na różną gęstość istnieje między nimi wyraźna linia. Gliceryna jest znacznie ciemniejsza od paliwa i twardnieje w temperaturach poniżej 38°C. Można go usunąć za pomocą dodatkowego węża.
Powstałe paliwo nie jest idealnie czyste, zawiera rozpuszczone pozostałości mydła powstałe w procesie reakcji. W optymalnych warunkach, gdy woda całkowicie odparuje, mydło nie pojawia się, ale przy samodzielnym przygotowaniu jest to częsty problem. Istnieje kilka sposobów eliminacji pozostałości, jednak najskuteczniejszym jest osadzenie powstałego biodiesla. Wystarczy pozostawić paliwo na tydzień, po czym wszelkie zanieczyszczenia opadną na dno.
Jakość powstałego biodiesla możesz sprawdzić za pomocą prostego testu kwasowości. Należy zanurzyć papierek lakmusowy w cieczy i określić stan ośrodka. Idealnym wskaźnikiem jest neutralna kwasowość 7,0.
Produkcja poprzez rośliny
Jeśli wybierzesz biodiesel jako stałe paliwo do swojego samochodu, możesz zakupić specjalną instalację, aby zaoszczędzić pieniądze i uprościć proces produkcji. Pozwala stworzyć ten produkt w domu, maksymalnie przybliżając go do warunków przemysłowych. Opcja ta jest optymalna ze względu na długoterminowe oszczędności, ponieważ wyprodukowanie paliwa bez odpowiedniego sprzętu jest trudne, a koszt rozwiązania niski.
Biodiesel pozyskiwany z takich instalacji ma bardzo dużo najlepsze cechy i czystość, a nie produkowane w warunkach „rękodzieła”. Zawiera mniejszą ilość wody, co zmniejsza ryzyko uszkodzenia silnika podczas pracy. Uważa się, że tego typu instalacje stają się coraz bardziej powszechne optymalny wybór w przypadku braku dostępu do biodiesla.
Opisano produkcję paliwa z olejów odpadowych oraz cechy tego procesu. Dla lepsze zrozumienie produkcji biodiesla i jego właściwości, zaleca się obejrzenie tego filmu:
Biodiesel to ester metylowy otrzymywany w wyniku reakcji chemicznej dowolnych olejów roślinnych i tłuszczów zwierzęcych. Biodiesel jest chemicznie mieszaniną estrów metylowych (lub etylowych) kwasów tłuszczowych. Substancjami wyjściowymi (tłuszczami) są chemicznie estry gliceryny i kwasów tłuszczowych.
Główną zaletą biodiesla jest to, że jest on produkowany z zasobów, które można szybko odzyskać.
Biodiesel ulega niemal całkowitemu rozkładowi biologicznemu: mikroorganizmy znajdujące się w glebie lub wodzie przetwarzają 99% biodiesla w ciągu miesiąca. Produkt jest na tyle bezpieczny, że nawet zwykłą sól kuchenną można uznać za bardziej toksyczną.
Biodiesel to ogromny przełom w dziedzinie paliw alternatywnych. Jest bezpieczny, skuteczny i czysty. Jest łatwy w przygotowaniu i zastosowaniu, czego nie można powiedzieć w tym samym stopniu o innych paliwach, alternatywnych czy mineralnych.
Biodiesel to niesamowite odkrycie, które może fundamentalnie zmienić sposób myślenia ludzi i uczynić ich mniej zależnymi od paliw szkodliwych dla środowiska, ograniczonych ilościowo i drogich w przeciwieństwie do biodiesla.
Biodiesel, rzepak
Szczególna atrakcyjność rzepaku polega na tym, że jako roślina wysokoenergetyczna jest najbardziej obiecującym surowcem do produkcji paliwa biologicznego.
W Rosji, Ukrainie, Białorusi i innych krajach WNP, ze względu na szczególne warunki naturalne i klimatyczne, zapewniony jest dość wysoki plon tej uprawy. Olej rzepakowy jest najtańszym z olejów roślinnych. Oprócz rzepaku do produkcji można wykorzystać inne rośliny oleiste - słonecznik, kukurydzę itp., Jednak rzepak jest prostszy technologicznie i bardziej opłacalny ekonomicznie. Spalanie 1 grama biodiesla daje 9,5 tys. kalorii. To ogromny potencjał energetyczny.
Paliwo biodiesel (biodiesel) jest stosunkowo nowym rodzajem paliwa przyjaznego dla środowiska. Biodiesel jest zazwyczaj wytwarzany z oleju roślinnego i dlatego stanowi odnawialne źródło energii. Biodiesel można stosować w konwencjonalnych silnikach spalinowych bez zmiany ich konstrukcji. Biodiesel można stosować jako samodzielny rodzaj paliwa lub w mieszaninie z konwencjonalnym (mineralnym) olejem napędowym.
Biodiesel to ester metylowy otrzymywany w wyniku reakcji chemicznej dowolnych olejów roślinnych i tłuszczów zwierzęcych. Biodiesel jest chemicznie mieszaniną estrów metylowych (lub etylowych) kwasów tłuszczowych. Substancjami wyjściowymi (tłuszczami) są chemicznie estry gliceryny i kwasów tłuszczowych.
Biodiesel to złocista lub ciemnobrązowa ciecz, w zależności od surowca. Praktycznie nie miesza się z wodą, gdyż posiada niską gęstość, nieprzekraczającą 0,88 g/cm3. Lepkość technologii i sprzętu do produkcji paliwa biodiesel 8
paliwo alternatywne ma niemal identyczną lepkość jak paliwo produkowane z produktów naftowych.
Stosowany jest w pojazdach w postaci czystej oraz w postaci różnych mieszanek z olejem napędowym. W USA mieszanina oleju napędowego i biodiesla jest oznaczona literą B; Liczba obok litery wskazuje zawartość procentową biodiesla. B2 - 2% biodiesel, 98% olej napędowy. B100 – 100% biodiesel.
Stosowanie mieszanek nie wymaga modyfikacji silnika.
Technologia produkcji biodiesla:
Pierwszym etapem jest sadzenie i zbiór rzepaku: dostarczenie wysokiej jakości nasion przed... zakupem rzepaku.
Drugi etap to odbiór surowca: surowiec jest badany pod kątem zawartości kwasu erukowego, zanieczyszczeń chwastowych i wilgoci. Od tego zależy koszt surowców.
Kolejny etap: Surowiec (nasiona rzepaku) trafia do masownicy, gdzie olej oddzielany jest od mączki oleistej. Prasy śrubowe Reinartz. Wydajność od 40 do 1800 kg na godzinę. Mączka wykorzystywana jest w przemyśle paszowym. Następnie olej jest przesyłany do instalacji eteryfikacji. Cząsteczki tłuszczu tworzące olej rzepakowy składają się z trójglicerydów, związków trójwartościowego alkoholu gliceryny z trzema kwasami tłuszczowymi. Aby otrzymać ester metylowy, do oleju rzepakowego dodaje się metanol (w stosunku 9:1) i niewielką ilość katalizatora zasadowego. Proces erytyfikacji odbywa się w specjalnych kolumnach. W wyniku reakcji chemicznej powstaje eter metylowy lub biodiesel, a produktem ubocznym jest glicerol. Gliceryna oczyszczona do 99,8% jest niezastąpiona w przemyśle kosmetycznym i farmaceutycznym. Po przetworzeniu otrzymuje się siarczan wapnia, który z powodzeniem wykorzystuje się na polach jako nawóz. Istnieje również zapotrzebowanie na separowane kwasy tłuszczowe.
Stosowanie odpowiedniej technologii i najlepsze odmiany Z jednego hektara można zebrać do 2-4 ton rzepaku, a z przetworzenia 2-3 ton nasion można uzyskać około 1 tony biodiesla.
Biodiesel otrzymywany z nasion rzepaku charakteryzuje się dobrą palnością, którą zapewnia wyższa liczba cetanowa niż konwencjonalny olej napędowy („ropa naftowa”), wynosząca 56,58 zamiast 50,52.
Podczas spalania w porównaniu do konwencjonalnego oleju napędowego emituje o 10% mniej dwutlenku węgla i o 50% mniej sadzy.
Światowym liderem w hodowli rzepaku są Niemcy. Jej odmiany zajmują prawie połowę powierzchni w krajach Wspólnoty Europejskiej. Produkcja biodiesla w Niemczech wzrasta co roku o 40-50%.
Głównymi eksporterami rzepaku są Europa, Kanada i Australia; importerzy - Chiny, Meksyk, Japonia. Bangladesz, Pakistan i kilka innych krajów.
Proces chemiczny produkcji biodiesla
Do produkcji biodiesla wykorzystuje się każdy rodzaj oleju roślinnego – słonecznikowy, rzepakowy, lniany itp. Jednocześnie biodiesel otrzymywany z różnych olejów ma pewne różnice. Na przykład biodiesel palmowy ma najwyższą zawartość kalorii, ale także najwyższą filtrowalność i temperaturę krzepnięcia. Biodiesel rzepakowy jest nieco gorszy od biodiesla palmowego pod względem kaloryczności, ale lepiej znosi zimno, dlatego najlepiej nadaje się do Kraje europejskie i Rosji.
Z chemicznego punktu widzenia biodiesel jest estrem metylowym, będącym produktem reakcji estryfikacji oleju roślinnego w temperaturze około 50°C w obecności katalizatora.
Sam proces jest w zasadzie dość prosty. Konieczne jest zmniejszenie lepkości oleju roślinnego, co można osiągnąć na różne sposoby. Każdy olej roślinny jest mieszaniną trójglicerydów, czyli estrów połączonych cząsteczką glicerolu z alkoholem trójwodorotlenowym (C3H8O3). To gliceryna nadaje lepkość i gęstość olejowi roślinnemu. Zadaniem przy przygotowaniu biodiesla jest usunięcie gliceryny i zastąpienie jej alkoholem. Proces ten nazywa się transestryfikację.
Ogólna reakcja wygląda następująco:
CH2OC=OR1
CHOC=OR2 + 3 CH3OH → (CH2OH)2CH-OH + CH3COO-R1 + CH3COO-R2 + CH3OC=O-R3
CH2COOR3
Trójglicerydy + metanol → glicerol + etery, mgr „Nawigator” Technologie i urządzenia do produkcji paliwa biodiesel 10
Gdzie R1, R2, R3: grupy alkilowe.
W wyniku użycia metanolu powstaje eter metylowy, a w wyniku użycia etanolu eter etylowy.
Z jednej tony oleju roślinnego i 111 kg alkoholu (w obecności 12 kg katalizatora) otrzymuje się około 970 kg (1100 l) biodiesla i 153 kg pierwotnej gliceryny.
Stosowaną zasadą jest wodorotlenek potasu KOH lub wodorotlenek sodu – NaOH. Dla początkujących zaleca się stosowanie NaOH.
Europejska norma jakości DIN EN 14214.
TU U 24.1-34582279-002:2006 „BIOPALIWO DIESLA”
NIE.
Metoda wyznaczania wartości wskaźnika
1 Liczba cetanowa nie mniejsza niż 56 zgodnie z GOST 3122 lub EN ISO 5165
2 Lepkość kinematyczna w temperaturze 40°С, mm2/s, w granicach 3,5-5,0 według GOST 33 lub EN ISO 3104
3 Gęstość w temperaturze 15°С, kg/m3 w zakresie 860-900 według GOST 3900 lub ISO 3675:1993
4 Temperatura zapłonu şС, nie mniej niż 120 zgodnie z DSTU 4455
5 Udział masowy siarki,%, nie więcej niż 0,001 zgodnie z GOST 19121
6 Wydajność koksowania 10% pozostałości, nie więcej niż 0,3 zgodnie z GOST 19932 lub EN ISO 10370
7 Zawartość popiołu, %, nie więcej niż 0,02 zgodnie z GOST 1461 lub DSTU ISO 6884 lub ISO 3987
8 Zawartość wody,%, nie więcej niż 0,05 zgodnie z GOST 2477 lub DSTU ISO 662 lub DSTU ISO 8534 lub
EN ISO 12937
9 Przechodzi pozytywnie testy na płycie miedzianej zgodnie z GOST 6321 lub ISO 2160
10 Stabilność utleniania w temperaturze 110°С, godzin, nie mniej niż 6,0 zgodnie z DSTU ISO 6886 lub EN 14112:2003
11 Liczba kwasowa, mg KOH na g, nie więcej niż 0,50 zgodnie z DSTU 4350 lub EN 14104:2003
12 Liczba jodowa, g jodu na 100 g, nie więcej niż 120 zgodnie z GOST 2070 lub DSTU ISO 3961:2004 lub EN 14111:2003
13 Udział masowy estrów, %, nie mniej niż 96,5 zgodnie z DSTU ISO 5508
14 Część masowa estru metylowego kwasu linolowego, %, nie więcej niż 12,0 zgodnie z DSTU ISO 5508
15 Udział masowy metanolu, %, nie więcej niż 0,20 zgodnie z DSTU ISO 5508
16 Udział masowy monoglicerydu, %, nie więcej niż 0,80 zgodnie z DSTU ISO 5508
17 Udział masowy diglicerydu, %, nie więcej niż 0,20 zgodnie z DSTU ISO 5508
18 Udział masowy trójglicerydów, %, nie więcej niż 0,20 zgodnie z DSTU ISO 5508
19 Udział masowy wolnej gliceryny, %, nie więcej niż 0,02 zgodnie z DSTU ISO 5508
20 Gliceryna całkowita, %, nie więcej niż 0,25 zgodnie z DSTU ISO 5508
21 Udział masowy fosforu, %, nie więcej niż 10,0 zgodnie z DSTU ISO 5508
22 Brak zanieczyszczeń mechanicznych zgodnie z GOST 6370
Zalety stosowania biodiesla w porównaniu z konwencjonalnym olejem napędowym.
Główną zaletą biodiesla jest to, że jest on produkowany z zasobów, które można szybko odtworzyć (np. zasoby ropy są praktycznie niezastąpione). Na przykład ta kwestia jest bardzo istotna dla kołchozów przetwarzających ropę naftową; każdy ma pilne pytanie: gdzie zdobyć olej napędowy na początku sezonu. Odpowiedź jest prosta: wytwarzaj biodiesel z własnych surowców i bądź całkowicie autonomiczny w zużyciu paliwa.
Pochodzenie roślinne. Podkreślamy, że biodiesel nie ma zapachu benzenu i produkowany jest z olejów, których surowcem są rośliny poprawiające skład strukturalny i chemiczny gleb w systemach płodozmianu. Surowcami do produkcji biodiesla mogą być różne oleje roślinne: słonecznikowy, rzepakowy, sojowy, arachidowy, palmowy, bawełniany, lniany, kokosowy, kukurydziany, musztardowy, rycynowy, konopny, sezamowy, oleje odpadowe (wykorzystywane np. ), a także tłuszcze zwierzęce.
Ekologia. Siła biodiesla polega również na tym, że podczas spalania emituje do atmosfery znacznie mniej szkodliwych gazów (biodiesel w porównaniu do swojego mineralnego odpowiednika prawie nie zawiera siarki (< 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.
Biologiczna nieszkodliwość. W porównaniu do oleju mineralnego, którego 1 litr może zanieczyścić 1 milion litrów wody pitnej i doprowadzić do śmierci flory i fauny wodnej, biodiesel, jak pokazują eksperymenty, uwolniony do wody nie szkodzi ani roślinom, ani zwierzętom. Ponadto ulega niemal całkowitemu rozkładowi biologicznemu: w glebie lub wodzie mikroorganizmy przetwarzają w ciągu miesiąca 99% biodiesla, co pozwala mówić o minimalizacji zanieczyszczeń rzek i jezior podczas przesyłu transport wodny na paliwo alternatywne.
Mniejsza emisja CO2. Podczas spalania biodiesla uwalniana jest dokładnie taka ilość dwutlenku węgla, jaka została pochłonięta z atmosfery przez roślinę będącą surowcem do produkcji ropy naftowej przez cały okres jej życia. Należy jednak zaznaczyć, że nazywanie biodiesla paliwem przyjaznym środowisku byłoby błędne. Emituje mniej dwutlenku węgla niż konwencjonalny olej napędowy, ale nadal nie jest to emisja zerowa.
Dobre właściwości smarne. Wiadomo, że mineralny olej napędowy po usunięciu z niego związków siarki traci swoje właściwości smarne. Biodiesel pomimo znacznie niższej zawartości siarki charakteryzuje się dobrymi właściwościami smarnymi. Dzieje się tak za jego sprawą skład chemiczny i zawartość w nim tlenu.
Zwiększona żywotność silnika. Gdy silnik zasilany jest biodieslem, jego ruchome części są jednocześnie smarowane, co, jak wykazały badania, zwiększa żywotność samego silnika i pompy paliwowej średnio o 60%. Warto zauważyć, że nie ma potrzeby modernizacji silnika.
Wysoka temperatura zapłonu. Kolejny wskaźnik techniczny interesujący dla organizacji przechowujących i transportujących paliwa i smary: temperatura zapłonu. W przypadku biodiesla jego wartość przekracza 150°C, co pozwala nazwać biopaliwo substancją stosunkowo bezpieczną. Nie oznacza to jednak, że można go traktować lekceważąco
Zalety biodiesla obejmują:
· Dobre właściwości smarne. Mineralny olej napędowy o godz
Po usunięciu z niego związków siarki traci swoje właściwości smarne.
Charakteryzuje się biodieslem, pomimo znacznie niższej zawartości siarki
dobre właściwości smarne, co wydłuża żywotność silnika. Ten
spowodowane jego składem chemicznym i zawartością tlenu. Na przykład,
ciężarówka z Niemiec weszła do Księgi Rekordów Guinnessa, przejeżdżając ponad 1,25
milionów kilometrów na paliwie biodiesel z jego oryginałem
silnik.
Opłacalność produkcji biodiesla
Od 150 hektarów. można zebrać 400 ton rzepaku, z którego uzyska się 180 ton oleju i 210 ton makuchu.
Po przetworzeniu 180 ton oleju na biodiesel powstaje produkt uboczny – glicerol w ilości 27,5 tony.
Otrzymujemy 198 000 litrów biodiesla.
Do produkcji potrzebne będzie 20 000 litrów alkoholu, 2160 kg. katalizator.
Na własne potrzeby rezerwujemy 28 000 litrów biodiesla.
Sprzedajemy 170 000 paliwa w cenie 20 rubli. za 1 litr = 3 400 000 rubli.
Sprzedajemy 210 ton ciasta w cenie 5 rubli. za 1 kg. = 1050000 rubli.
Sprzedajemy 27,5 tony gliceryny w cenie 25 rubli za kg. = 687500 rub.
dochód wyniesie 5 137 500 rubli.
koszt:
20 000 litrów alkoholu w cenie 49 rubli. za 1 litr = 980 000 rub.
2160 kilogramów. katalizator w cenie 23 rubli za 1 kg. = 49680 rub.
wynagrodzenie 3 osoby 15 000 rubli każdy. miesięcznie za rok = 540 000 rub.
energia elektryczna 32 000 kW w cenie 4,5 rubla za 1 kW = 144 000 rubli.
całkowity: 1713680 rub.
Wniosek
Biodiesel a jego produkcja jest jedną z najbardziej obiecujących i dochodowych
wskazówki dla małych firm, pozwala uzyskać wysokie zyski, dzięki
Pozwala to zachować korzystne środowisko ekologiczne. Cykl produkcyjny
praktycznie bezodpadowe, surowce można uprawiać na użytkowanych gruntach.
Po wyprodukowaniu biopaliwa pozostaje placek, który wykorzystuje się jako
pasza dla zwierząt oraz faza glicerynowa, w którą podczas oczyszczania zamienia się
czysta gliceryna.
Rentowność tej produkcji jest bardzo wysoka, zysk jest różnicą pomiędzy
koszty surowców oraz kwotę uzyskaną ze sprzedaży paliwa. Rentowność
Tego typu biznes jest duży, bo zapotrzebowanie na biopaliwa rośnie z dnia na dzień.
Dostępność gatunki biologiczne paliwa w bilansie energetycznym każdego kraju staje się coraz bardziej palącym problemem w kontekście bezpieczeństwa energetycznego i ekologicznego. Dlatego rolnictwo odgrywa ważną rolę jako źródło surowców nie tylko dla przemysłu spożywczego, ale także dla energetyki. Biorąc pod uwagę duży potencjał rolniczy Ukrainy, możliwe jest częściowe zaopatrzenie się we własne zasoby bioenergii, co pomoże zmniejszyć zależność od importu energii i poprawić stan środowiska.
Lepsze zrozumienie rynku biopaliw i perspektyw jego rozwoju wymaga uwzględnienia podstawowych cech biodiesla i olejów roślinnych, z uwzględnieniem charakterystyki procesu technologicznego.
Biodiesel to rodzaj paliwa pochodzącego ze źródeł odnawialnych. Produkuje się go najczęściej z nasion oleistych, tłuszczów zwierzęcych, a alternatywnie wykorzystuje się odpady olejowe z przemysłu spożywczego.
Nasiona rzepaku najczęściej wykorzystuje się jako surowiec do produkcji biodiesla. Do niedawna rzepak zajmował niewielkie miejsce w płodozmianie – wysiewano go głównie na potrzeby techniczne przemysłu lekkiego i spożywczego. Dziś uprawa ta ma priorytetowe znaczenie przede wszystkim dla przedsiębiorstw rolniczych, ze względu na wysoką opłacalność produkcji.
Dormouse na Ukrainie rośnie do wykorzystania w produkcji żywności, a ripak i soja mogą potencjalnie być szeroko stosowane technicznie jako syrop do produkcji biopaliwa. W 2014 r Zbiory brutto przepaku osiągnęły blisko 2198 tys. t, czyli o 6,5% mniej od poziomu osiągniętego w 2013 roku, choć we wcześniejszych analizowanych okresach jest być może dwukrotnie większy, niższy (rysunek).
Nasiona produkowane na Ukrainie są w całości eksportowane, niewielka ich część pozostaje do spożycia krajowego. Tym samym w 2014 roku eksport rzepaku wyniósł 1900 tys. ton, co stanowi około 84,3% oferta ogólna nasion, natomiast przetwórstwo krajowe stanowiło jedynie 6,8% (zużycie krajowe – 153 tys. ton) (tabela).
Można zatem powiedzieć, że krajowe zapotrzebowanie na rzepak jest niewielkie, gdyż słonecznik wykorzystywany jest do celów spożywczych, a nie stworzono wystarczających warunków – ekonomicznych, technicznych, legislacyjnych – do produkcji biopaliwa.
Jednakże wzrost światowych cen nasion oleistych i olejów roślinnych powinien przyczynić się do dalszego powiększania obszarów, a także wzrostu ich plonów brutto. Biodiesel produkowany jest w wyniku reakcji chemicznej oleju roślinnego i etanolu lub alkoholu metanolowego w procesie estryfikacji. Metanol ma szerokie zastosowanie, ponieważ jest relatywnie tańszy od etanolu (udział w procesie produkcyjnym wynosi 7,5%). W przypadku stosowania etanolu mogą wystąpić pewne trudności w oddzieleniu produktu ubocznego (gliceryny) z biodiesla i zwiększone koszty energii.
Technicznie rzecz biorąc, biodiesel charakteryzuje się estrem metylowym kwasu oleinowego. Dominującym surowcem do jego produkcji w Europie jest olej rzepakowy. W Stanach Zjednoczonych biodiesel produkowany jest głównie z oleju sojowego, chociaż występuje w tej samej ilości, co wszystkie inne oleje i tłuszcze roślinne razem wzięte. W krajach tropikalnych i subtropikalnych uprawia się dużą liczbę nasion oleistych, w szczególności olej palmowy, olej kokosowy i jatrofę, które wykorzystuje się do produkcji biodiesla.
Gdzie wykorzystuje się biodiesel?
Biodiesel można z łatwością stosować jako mieszaninę z olejem napędowym w nowoczesnych silnikach. Dużą popularność zyskała mieszanka biodiesla z 20% udziałem w oleju napędowym (B20), choć stosuje się także mieszanki z mniejszym udziałem biodiesla – 1, 2, 5%. Czysty biodiesel (B100) cieszy się dużym zainteresowaniem w wielu krajach, szczególnie w Niemczech. Jednak w niskich temperaturach, np. w przypadku paliw mieszanych, wymaga to zastosowania specjalnego sprzętu zabezpieczającego przed zamarzaniem, ponieważ paliwo rozwarstwia się wraz z tworzeniem się warstw lodu. Kolejną wadą jest higroskopijność paliwa, czyli jego zdolność do pochłaniania wilgoci z atmosfery, co powoduje korozję elementów układu paliwowego. Biodiesel jest agresywny w stosunku do części gumowych, dlatego niektóre silniki wymagają modyfikacji.
Ogólnie rzecz biorąc, biodiesel jest bezpieczny w użyciu i ulega biodegradacji. Jego zastosowanie pozwala ograniczyć emisję tlenku węgla, węglowodorów i innych toksycznych gazów do atmosfery, poprawić właściwości smarne oleju napędowego oraz zwiększyć liczbę cetanową paliwa mineralnego.
Jakość biodiesla musi spełniać wymagania określone normami i normami. Przykładowo w UE jakość tego rodzaju paliwa określa norma EN 14214, która obowiązuje od listopada 2003 roku we wszystkich krajach UE, a w Niemczech – DIN EN 14214. Normy te mają fundamentalne znaczenie dla producentów samochodów zezwolenia na produkcję silników zasilanych biodieslem. W Niemczech norma ta stanowi podstawę techniczną w rozporządzeniu rządowym „W sprawie wymagań dotyczących paliwa i jego oznakowania”. Kontrola jakości odbywa się od produkcji po sprzedaż, transport i użytkowanie. W Niemczech biodiesel może być sprzedawany wyłącznie o jakości spełniającej tę normę. Zgodność z wymogami jakościowymi jest regularnie sprawdzana przez odpowiednie władze kraju związkowego. Oprócz kontroli państwowej Niemcy stworzyły Grupa robocza ds. zarządzania jakością biodiesla (niem. Arbeitsgemeinschaft Qualitа..tsmanagement Biodiesel e.V. (AGQM)), którego członkowie przeprowadzają (na zasadzie dobrowolności) pięciostopniową kontrolę systemu jakości biodiesla. Spośród około 1900 dostępnych stacji benzynowych, w tej grupie znajduje się ponad 1300, a jakość biodiesla jest monitorowana od produkcji do konsumpcji. Wymagania jakościowe stawiane temu systemowi są nawet wyższe niż te wymagane przez normy europejskie.
Jako paliwo wykorzystuje się również olej roślinny, jednak właściwości oleju rzepakowego w porównaniu do oleju napędowego znacznie się od siebie różnią, głównie dużą lepkością w niskich temperaturach. Oleju roślinnego nie można stosować w konwencjonalnym silniku Diesla - w tym celu wymaga specjalnej konwersji lub nawet wymiany na tak zwany silnik Elsbett (angielski - silnik Elsbett, pochodzi od nazwiska inżyniera-rozwoju).
Z wielu względów technicznych mieszanie oleju roślinnego z tradycyjnym paliwem jest trudne. Jednakże niektóre tropikalne oleje roślinne, takie jak olej kokosowy, które są bardziej nasycone, można mieszać bezpośrednio z olejem napędowym. W regionach tropikalnych istnieje duży potencjał stosowania mieszanki oleju roślinnego i oleju napędowego bez konieczności technicznej konwersji silnika. Producenci silników nie gwarantują jednak działania silników zasilanych olejem roślinnym. Ponadto rozwój nowoczesnych silników prowadzony jest w kierunku udoskonalenia elektronicznych układów sterowania silnikiem i regulacji procesu spalania, które z reguły nie nadają się do pracy na oleju roślinnym.
Jak pobudzić produkcję biopaliw?
Aby pobudzić rozwój produkcji biopaliw, rządy wielu krajów wprowadzają mechanizmy wsparcia tego obszaru dalszy rozwój branży w perspektywie krótko- lub długoterminowej. Wyznaczane cele i oczekiwane rezultaty stosowania paliw biologicznych różnią się w zależności od kraju, ale generalnie łączy je potrójna motywacja:
Wyczerpywanie się zasobów ropy naftowej i rosnące uzależnienie kraju od jej importu, a także rosnące ceny produktów naftowych;
Zwiększona emisja węgla i innych szkodliwych substancji jako główne czynniki zmian klimatycznych i równowagi w ekosystemie;
Rozwój nowych rynków dla rolnictwo.
Naszym zdaniem ważne jest określenie priorytetów rozwoju branży biopaliwowej oraz celów polityki państwa w tym obszarze, co z pewnością wpłynie na rozwój i przyjęcie odpowiednich decyzji legislacyjnych oraz przyczyni się do zwiększenia produkcji poszczególne gatunki biopaliwa.
Związana jest z pilną potrzebą rozwoju alternatywnych źródeł energii na terenie kraju ostre problemy nowoczesność - duże uzależnienie od importowanych surowców energetycznych, co wpływa na niestabilność cen i wpływa na dobrobyt ludności kraju, a także pogorszenie sytuacji ekologicznej w związku z corocznym wzrostem emisji szkodliwych substancji do atmosfery.
Dlatego też w tym kontekście rolnictwo odgrywa ważną rolę w rozwoju paliw biologicznych, gdyż to właśnie surowce pochodzenia roślinnego wykorzystywane są jako źródło ich produkcji. Z kolei zwiększona konkurencja o surowce rolne z przemysłowej produkcji biopaliw prowadzi do gorących dyskusji wśród rządów wielu krajów na temat dywersyfikacji produkcji rolnej.
O. Makarczuk, doktorat ekonomia. Nauk ścisłych, profesor nadzwyczajny, NUBiP Ukrainy
Termin taki jak „ biodiesel„, jest dla większości ludzi zrozumiały wyłącznie intuicyjnie. Ale często pojawia się pewne zamieszanie. W porządku, ale nadal lepiej się bez niego obejść i dowiedzieć się, czym jest biodiesel. Trochę teorii Podczas pracy w cylindrach spalana jest benzyna lub olej napędowy. Obydwa są produktami rafinacji ropy naftowej, których zasoby są ograniczone, ponadto podczas spalania tego rodzaju paliw powstają substancje szkodliwe dla ludzi i środowiska. Jedną z możliwości uniknięcia tego jest wykorzystanie biodiesla jako paliwa do silników. Trzeba wyjaśnić, o co chodzi. Faktem jest, że produkcja biodiesla opiera się na wykorzystaniu jako surowca tłuszczów zwierzęcych i olejów roślinnych. Można wyciągnąć prostą analogię: benzynę i olej napędowy otrzymuje się z oleju, paliwo do napędu silnika spalinowego można uzyskać z oleju lub tłuszczu.
Małe wyjaśnienie - można je stosować jako paliwo do pracujących silników. różne substancje na przykład ten sam alkohol uzyskany z trocin, ale w w tym przypadku Rozważamy paliwo specjalnie do silników Diesla, a surowcem do produkcji biodiesla, jak nazywa się ten rodzaj paliwa, są pozostałości oleju lub tłuszczu.
Jak wykorzystać biopaliwo?
Wykorzystanie tłuszczu i oleju jako paliwa może odbywać się w następujący sposób: ✔ Bezpośrednio poprzez wlanie oleju do zbiornika. Wadą tego podejścia będzie niecałkowite spalanie, mieszanie się ze smarem i pogorszenie jego właściwości smarnych, a także pojawianie się osadów na wtryskiwaczach, pierścieniach, tłokach na skutek zwiększonej lepkości paliwa roślinnego. ✔ Mieszanie z naftą lub olejem napędowym. ✔ Poprzez konwersję oleju roślinnego, którego źródłem może być rzepak, kukurydza, słonecznik itp., i docelowo uzyskanie biodiesla. Technologia konwersji oleju uważana jest za najbardziej złożoną z wymienionych, niemniej jednak jest na tyle prosta, że można ją łatwo wdrożyć, dzięki czemu można uzyskać biodiesel w domu.Co to jest biodiesel?
W rzeczywistości biodiesel jest mieszaniną estrów, głównie estru metylowego, powstałą w wyniku reakcji chemicznej. Do jego zalet można zaliczyć: ✔ pochodzenie roślinne, dzięki możliwości uprawy roślin uzyskujemy odnawialne źródło paliwa; ✔ bezpieczeństwo biologiczne, biodiesel jest przyjazny dla środowiska, jego uwolnienie do środowiska nie powoduje dla niego żadnej szkody; ✔ mniejsza emisja dwutlenku węgla i innych substancji toksycznych; ✔ niska zawartość siarki w spalinach silników zasilanych biodieslem; ✔ dobre właściwości smarne.Zasadniczo olej roślinny jest mieszaniną estrów i gliceryny, co nadaje mu lepkość. Proces produkcji biodiesla polega na usunięciu gliceryny i zastąpieniu jej alkoholem. Warto zaznaczyć, że wadą takiego paliwa jest konieczność podgrzewania go w niskich temperaturach lub stosowania mieszanki biodiesla i zwykłego oleju napędowego.
Technologia produkcji
Technologia produkcji biodiesla jest dość prosta. Zwykle wytwarza się go z różnych rodzajów oleju roślinnego. W tym celu można zastosować rzepak, soję, kukurydzę itp. Ogólna lista substancji odpowiednich do uzyskania surowca jest dość znacząca. Olej pozostały po gotowaniu nadaje się również do produkcji biodiesla. Schemat takiego procesu można zobaczyć na poniższym rysunku.
Skoro mamy do czynienia z paliwem pochodzenia roślinnego, to technologia jego produkcji powinna uwzględniać proces uprawy surowca. Za najbardziej odpowiedni do tego celu uważa się rzepak, ponieważ wymaga niższych kosztów produkcji. Chociaż obecnie istnieją duże perspektywy dla biodiesla z alg. W takim przypadku grunty pod uprawę roślin na paliwo nie są wykorzystywane, a koszt biodiesla będzie niższy niż w innych przypadkach. Tak więc nasiona (rzepak, soja, słonecznik itp.) po kontroli jakości dostarczane są do masowni. Pozostała po produkcji oleju śruta może zostać wykorzystana przez przemysł paszowy, a powstały olej, zgodnie z technologią, trafia do dalszego przetwarzania. Nazywa się to estryfikację i po jej przeprowadzeniu skład biodiesla powinien zawierać ponad dziewięćdziesiąt sześć procent estrów metylowych. Sama technologia jest prosta, co pozwala zorganizować produkcję biodiesla w domu. Do oleju dodaje się metanol (9:1), a jako katalizator stosuje się niewielką ilość zasady. Metanol można otrzymać z trocin, ale zamiast niego można zastosować alkohol izopropylowy lub etanol. Procedura estryfikacji odbywa się w podwyższonej temperaturze i trwa nawet kilka godzin. Po zakończeniu reakcji w pojemniku obserwuje się rozwarstwienie cieczy - na górze biodiesel, na dole gliceryna. Gliceryna jest usuwana (spuszczana od dołu) i może być wykorzystana jako surowiec w innych procesach. Powstały biodiesel należy oczyścić; czasami wystarczy odparowanie, osadzanie i późniejsza filtracja. Przemysłowy proces produkcji pokazano bardziej szczegółowo na filmie.
Biodiesel w domu
Jak widać z przedstawionego opisu technologia produkcji jest dość prosta i pozwala na produkcję biodiesla własnymi rękami, do tego stopnia, że paliwo można pozyskać w domu, a czasem nie tylko na własne potrzeby. Powody podejmowania takiej pracy mogą być dla każdego inne, jednak nie poruszając ich, warto zauważyć, że na świecie konsumpcja biodiesla dopiero rośnie. Kiedy robisz biodiesel własnymi rękami w domu, główny problem Nie będzie to kwestia jego produkcji, ale zapewnienia jakości gotowego produktu. Dostawcami surowców mogą być przedsiębiorstwa gastronomii, które posiadają wystarczającą ilość zużytego oleju i można go kupić po przystępnej cenie. Uprawę rzepaku należy prowadzić przy spożywaniu biodiesla duże ilości na przykład w przypadku sprzedaży zewnętrznej lub obecności dużej floty sprzętu. Organizując produkcję w domu, najbardziej palącymi problemami będą: ✔ Słaba wydajność, tj. nie więcej niż dziewięćdziesiąt trzy procent gotowego produktu uzyskuje się z oryginalnych surowców. Może to wynikać z charakterystyki instalacji stosowanej w domu lub trybów transestryfikacji. ✔ Słaba jakość filtracji. Proces ten jest dość złożony i aby uzyskać wysokiej jakości biodiesel w domu, należy zwrócić na niego szczególną uwagę. W tym celu stosuje się specjalne technologie lub adsorbenty. Instalację do produkcji takiego paliwa można zobaczyć bezpośrednio na filmie.
Istnieją inne opcje instalacji do produkcji biodiesla w domu, produkowanego przemysłowo.
Horyzont
Jak już wspomniano, produkcja takiego paliwa dopiero rośnie. I choć surowcem do tego jest olej roślinny, to pozyskiwany jest on w różnych miejscach z różnych upraw. W Europie – rzepak, w Indonezji – olej palmowy, w Ameryce – soja itp. Najbardziej obiecująca jest jednak produkcja biodiesla z alg. Do ich uprawy można wykorzystać zarówno oddzielne stawy, jak i specjalne bioreaktory, a także działki wybrzeże morskie. Ponadto nie tylko zwiększa to produkcję paliwa, ale także uwalnia ziemię pod uprawę żywności. Chociaż biodiesel wytwarzany jest z oleju roślinnego, a nie z trocin, jest doskonałym substytutem konwencjonalnego oleju napędowego. Zwłaszcza w warunkach ograniczonych zasobów ropy. Poza tym nie można wykluczyć takiej zalety, jak możliwość produkcji w domu. Pomimo tego, że w produkcji przemysłowej jest droższy od oleju napędowego, to jednak jest doskonałym paliwem alternatywnym do silników Diesla.Proces chemiczny produkcji biodiesla
Do produkcji biodiesla wykorzystuje się każdy rodzaj oleju roślinnego – słonecznikowy, rzepakowy, lniany itp. Jednocześnie biodiesel otrzymywany z różnych olejów ma pewne różnice. Na przykład biodiesel palmowy ma najwyższą zawartość kalorii, ale także najwyższą filtrowalność i temperaturę krzepnięcia. Biodiesel rzepakowy jest nieco gorszy od biodiesla palmowego pod względem kaloryczności, ale lepiej toleruje zimno, dlatego jest najbardziej odpowiedni dla krajów europejskich i Rosji. Pod względem chemicznym biodiesel jest estrem metylowym, będącym produktem reakcji estryfikacji oleju roślinnego w temperaturze około 50°C w obecności katalizatora. Sam proces jest w zasadzie dość prosty. Konieczne jest zmniejszenie lepkości oleju roślinnego, co można osiągnąć na różne sposoby. Każdy olej roślinny jest mieszaniną trójglicerydów, czyli estrów połączonych cząsteczką glicerolu z alkoholem trójwodorotlenowym ( C3H8O3). To gliceryna nadaje lepkość i gęstość olejowi roślinnemu. Celem przygotowania biodiesla jest usunięcie gliceryny i zastąpienie jej alkoholem. Proces ten nazywa się transestryfikacja. Ogólna reakcja wygląda następująco: CH2OC=OR1 | CHOC=OR2 + 3 CH3OH > (CH2OH)2CH-OH + CH3COO-R1 + CH3COO-R2 + CH3OC=O-R3 | CH2COOR3 | Triglicerydy + metanol > glicerol + etery, mgr "Nawigator" Technologie i urządzenia do produkcji biodiesla 10 Gdzie R1, R2, R3: grupy alkilowe. W wyniku użycia metanolu powstaje eter metylowy, a w wyniku użycia etanolu eter etylowy. Z jednej tony oleju roślinnego i 111 kg alkoholu (w obecności 12 kg katalizatora) otrzymuje się około 970 kg (1100 l) biodiesla i 153 kg pierwotnej gliceryny. Stosowaną zasadą jest wodorotlenek potasu KOH lub wodorotlenek sodu – NaOH. Dla początkujących zaleca się stosowanie NaOH.Korzyści z biodiesla
Główna zaleta biodiesla– to fakt, że powstaje z zasobów, które szybko się odnawiają (np. zasoby ropy są praktycznie niezastąpione). Na przykład ta kwestia jest bardzo istotna dla kołchozów przetwarzających ropę naftową; każdy ma pilne pytanie: gdzie zdobyć olej napędowy na początku sezonu. Odpowiedź jest prosta: wytwarzaj biodiesel z własnych surowców i bądź całkowicie autonomiczny w zużyciu paliwa. Pochodzenie roślinne. Podkreślamy, że biodiesel nie ma zapachu benzenu i produkowany jest z olejów, których surowcem są rośliny poprawiające skład strukturalny i chemiczny gleb w systemach płodozmianu. Surowcami do produkcji biodiesla mogą być różne oleje roślinne: słonecznikowy, rzepakowy, sojowy, arachidowy, palmowy, bawełniany, lniany, kokosowy, kukurydziany, musztardowy, rycynowy, konopny, sezamowy, oleje odpadowe (wykorzystywane np. ), a także tłuszcze zwierzęce. Ekologia. Siła biodiesla polega również na tym, że podczas spalania emituje do atmosfery znacznie mniej szkodliwych gazów (biodiesel w porównaniu do swojego mineralnego odpowiednika prawie nie zawiera siarki (Biologiczna nieszkodliwość. W porównaniu do oleju mineralnego, którego 1 litr może zanieczyścić 1 milion litrów wody pitnej i prowadzą do śmierci flory i fauny wodnej, biodiesel, jak pokazują eksperymenty, uwolniony do wody nie szkodzi ani roślinom, ani zwierzętom. Ponadto ulega niemal całkowitemu rozkładowi biologicznemu: mikroorganizmy w glebie lub wodzie przetwarzają 99%. biodiesla w ciągu miesiąca, co pozwala mówić o minimalizowaniu zanieczyszczeń rzek i jezior przy przejściu transportu wodnego na paliwa alternatywne. Mniejsza emisja CO2. Podczas spalania biodiesla uwalniana jest dokładnie taka ilość dwutlenku węgla, jaka została pochłonięta z atmosfery przez roślinę będącą surowcem do produkcji ropy naftowej przez cały okres jej życia. Należy jednak zaznaczyć, że nazywanie biodiesla paliwem przyjaznym środowisku byłoby błędne. Emituje mniej dwutlenku węgla niż konwencjonalny olej napędowy, ale nadal nie jest to emisja zerowa. Dobre właściwości smarne. Wiadomo, że mineralny olej napędowy po usunięciu z niego związków siarki traci swoje właściwości smarne. Biodiesel pomimo znacznie niższej zawartości siarki charakteryzuje się dobrymi właściwościami smarnymi. Wynika to z jego składu chemicznego i zawartości w nim tlenu. Na przykład ciężarówka z Niemiec została wpisana do Księgi Rekordów Guinnessa po przejechaniu ponad 1,25 miliona kilometrów na paliwie biodiesel z oryginalnym silnikiem. Zwiększona żywotność silnika. Gdy silnik zasilany jest biodieslem, jego ruchome części są jednocześnie smarowane, co, jak wykazały badania, zwiększa żywotność samego silnika i pompy paliwowej średnio o 60%. Warto zauważyć, że nie ma potrzeby modernizacji silnika. Wysoka temperatura zapłonu. Kolejny wskaźnik techniczny interesujący dla organizacji przechowujących i transportujących paliwa i smary: temperatura zapłonu. W przypadku biodiesla jego wartość przekracza 150°C, co pozwala nazwać biopaliwo substancją stosunkowo bezpieczną. Nie oznacza to jednak, że można go traktować lekceważąco.