Виды биотоплива: сравнение характеристик твердого, жидкого и газообразного топлива

Достоинства и недостатки биотоплива

Биотопливо имеет свои преимущества и недостатки. Интерес к использованию этого сырья обусловлен его неоспоримыми преимуществами.

К ним относятся:

  • Бюджетная стоимость. Хотя на данный момент цены на биотопливо практически совпадают со стоимостью бензина, биологические вещества считаются более выгодным видом горючего, поскольку при сжигании дают меньше выбросов. Биотопливо пригодно к применению в различных условиях, при этом его можно адаптировать к двигателям разных конструкции. Еще одним плюсом является оптимизация работы мотора, который дольше остается чистым из-за малого количества сажи и выхлопным газов.
  • Мобильность. Биологическое топливо отличается от других вариантов альтернативных источников энергии своей мобильностью. В конструкции солярных и ветряных установок обычно входят тяжелые аккумуляторные батареи, поэтому они чаще всего используются стационарно, тогда как биогорючее можно без особых хлопот перевозить из одного региона в другой.
  • Возобновляемый источник энергии. Хотя, по мнению исследователей, существующих залежей сырой нефти хватит как минимум на несколько сотен лет, ископаемые запасы все-таки конечны. Биотопливо, изготавливаемое из растений и отходов жизнедеятельности животных, относится к числу возобновляемых ресурсов, которым в обозримом будущем не грозит исчезновение.
  • Охрана атмосферы земли. Крупным недостатком традиционных углеводородов является большой процент CO2, который выделяется при сжигании. Этот газ создает в атмосфере нашей планеты парниковый эффект, создавая условия для глобального потепления. При сгорании же биологических веществ количество углекислого газа снижается до 65%. Помимо этого культуры, используемые в производстве биотоплива, потребляют оксид углерода, уменьшая его долю в воздухе.
  • Экономическая безопасность. Запасы углеводородов распределены неравномерно, поэтому часть государств вынуждена закупать нефть или природный газ, тратя на приобретение, транспортировку, складирование большие средства. Различные виды биологического горючего можно получать практически в любой стране. Поскольку для его изготовления и переработки понадобится создание новых предприятий и, соответственно, рабочих мест, это принесет пользу народному хозяйству и положительно скажется на благосостоянии людей.

Усовершенствованные технологии и разработка новых методов смогут усилить положительный эффект от использования биотоплива. Поэтому развитие технологий, использующих планктон и водоросли, позволит значительно снизить цену.

В то же время, при нынешнем состоянии развития науки и техники, производство биотоплива связано с определенными трудностями и проблемами. Прежде всего, существуют физические ограничения на выращивание растений.

При выращивании растений, используемых для производства биомассы, необходимо учитывать различные факторы:

  • Водопользование. Сельскохозяйственные растения потребляют много воды, являющейся ограниченным ресурсом, особенно в засушливых местах.
  • Инвазивность. Выращиваемые на топливо культуры часто бывают агрессивны. Они заглушают аутентичную флору из-за чего может пострадать биоразнообразие и экосистема региона.
  • Удобрения. Для произрастания многих растений требуется дополнительное внесение питательных веществ, которые могут нанести вред другим культурам или общей экосистеме.
  • Климат. Отдельные климатические зоны (например, пустыня или тундра) не подходят для выращивания биотопливных культур.

Дрова:

Дрова сегодня считаются одним из самых популярных видов топлива биологического происхождения. Для получения больших объемов дров высаживаются энергетические лесные массивы, с которыми ассоциируются быстрорастущие леса, кустарники и травы (акация, тополь, кукуруза). Посадку биотехнологических культур, как правило, выполняют в шахматном порядке или квадратно-гнездовым способом. Нередко, практикуется высадка в междурядье деревьев других сельскохозяйственных быстрорастущих культур (комбинированный способ). От момента посадки до полного среза деревьев или растительных культур должно пройти не менее 4-6 лет. В развитых странах мира практикуется обслуживание целых плантаций быстрорастущего тополя и ивы. В Северной Индии выделены огромные площади для высадки эвкалипта и тополя. Главной целью данных мероприятий является получение больших объемов экологически чистого и энергоемкого топлива для обогрева жилищ и закрытых производственных площадок.

КАК ДЕЛАЮТ БИОТОПЛИВО ИЗ НАВОЗА, ГЛИНЫ И ОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

Там, где дрова всегда были драгоценным ресурсом, люди придумали им дешевую замену — навоз. Отходы пищеварения содержат много простых органических веществ с высокой калорийностью и дают почти столько же энергии, сколько дрова. Главное — как следует их высушить.

Проще всего собрать готовые «лепешки» и на несколько месяцев отправить их в хорошо проветриваемое помещение, где они будут сохнуть и избавляться от запаха. Еще вариант — долго копить навоз, чтобы он спрессовался и стал похож на пластилин, а затем распилить на брикеты — и тоже отправить на просушку. Третий способ — перемешать его с соломой или сеном, слепить кирпичи или лепешки, высушить. Самый технологичный метод приготовления таких брикетов — смешать сырье с растительным наполнителем, загрузить в форму и сжать с помощью пресса.

Высушенный навоз домашнего скота дает почти столько же энергии при сжигании, что и дрова

Делать топливные брикеты можно также из глины, смешанной с бумагой, шелухой, скорлупой, соломой в пропорции 1:10. К этой смеси добавляют немного воды, чтобы получилась густая «каша». Она закладывается в форму и отправляется под пресс, а готовые брикеты потом сушатся на солнце.

Чтобы сделать биогаз, помимо сырья, то есть органических отходов вперемешку с водой, понадобится биореактор, живые бактерии и газгольдер — резервуар, куда поступает и где хранится готовый горючий продукт. Отходы помещаются в биореактор, «бродят», в процессе выделяется биогаз. Все, что перебродило, отправляется в специальный отстойник и затем становится удобрением. Биогаз поступает в газгольдер и оттуда к газовому устройству.

Историческая справка

Первые шаги к созданию биотоплива предпринимались с появления бутанола (бутилового спирта). Тогда использовался процесс ферментации с участием бактерии Clostridium acetobutylicum, называемый также ABE-процессом по названию трёх конечных продуктов брожения – ацетона, бутанола и этанола. Огромное значение в развитии биотоплива сыграла автопромышленность. Уже в 1826 американский изобретатель С. Мори создал двигатель, топливом для которого служили спирт и скипидар. Было доказано, что растительное масло вполне можно употреблять в качестве горючего для паровых машин и пароходов. В 1876 немецкий изобретатель Н. Отто создал первый в мире четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания, работавший на этаноле. Различными модификациями этого двигателя мы пользуемся до сих пор. Создавались и ещё более необычные проекты. Например, в 1895 Р. Дизель предложил тип дизельного мотора, основанного на использовании арахисового масла. Г. Форд был настолько уверен в будущем спиртовых автомобилей, что даже построил на Среднем Западе США спиртоперегонный завод, куда вложил немалые средства. Во время 1-й мировой войны автомобили большинства стран мира использовали этанол в качестве топлива наряду с бензином.

В 17 в. Я. Б. ван Гельмонт обнаружил, что разлагающаяся биомасса выделяет воспламеняющиеся газы. А. Вольта в 1776 пришёл к выводу о существовании зависимости между количеством разлагающейся биомассы и количеством выделяемого газа. В 1808 сэр Г. Дэви  обнаружил метан в биогазе. Первая биогазовая установка была построена в Бомбее в 1859. В 1895 биогаз применялся в Великобритании для уличного освещения. В 1930, с развитием микробиологии, были обнаружены бактерии, участвующие в процессе производства биогаза. В СССР исследования проводились в 1940-х гг.; в 1948–54 была разработана и построена первая лабораторная установка. Наблюдается устойчивая тенденция использовать биогаз для решения самых разнообразных энергетических вопросов: отопления жилья, получения электричества, производства надёжного автомобильного топлива. В то же время механизмы его производства постоянно совершенствуются, разрабатываются новые, более практичные и экономные способы получения качественного топлива.

Каковы преимущества биотоплива

Если вы читаете новости, вы видели много освещения биотоплива в последние несколько лет. Основная идея, безусловно, очень привлекательна: вместо того, чтобы выкачивать нефть из земли и отправлять ее по всему миру, мы могли бы вместо этого производить биотопливо из сельскохозяйственных культур и отходов. Для такой страны, как Соединенные Штаты, которая сильно зависит от нефти с Ближнего Востока (самый политически нестабильный регион в мире), подобный план имеет огромные преимущества. Такие организации, как Международное энергетическое агентство, продемонстрировали огромный потенциал. В своей дорожной карте «Биотопливо для транспорта», опубликованной в 2011 году, МЭА указало, что к 2050 году биотопливо может производить 27 процентов мирового транспортного топлива в мире (более чем в 10 раз больше, чем сегодня). Такой амбициозный проект потребует 100 млн. Га земли (примерно в районе Южной Кореи). Звучит хорошо? Есть еще одно большое преимущество. Дорожная карта МЭА позволит сократить общие выбросы углекислого газа в мире на 2,1 Гт (чуть менее 10 процентов от нынешнего глобального объема). Обычно при сжигании таких видов топлива, как нефть, уголь и газ (которые были произведены миллионы лет назад), выделяется углекислый газ в воздух, иными словами, он увеличивает выбросы. Этот газ душит Землю, как огромное невидимое покрывало, нагревает планету — проблему, которую мы теперь называем глобальным потеплением, — и начинает изменять климат. Теоретически, биотопливо не страдает от той же проблемы. Когда дерево растет, оно поглощает углекислый газ (CO2) из воздуха и воду (H2O) из почвы и использует солнечный свет для преобразования углерода, водорода и кислорода из этих молекул в более сложные молекулы углеводов (сахара и крахмалы), которые он хранит. Этот процесс называется фотосинтезом, и он немного похож на горение, идущее в обратном направлении. В процессе фотосинтеза дерево использует углекислый газ для роста. Если мы сжигаем дерево как топливо в конце его срока жизни, процесс сгорания выделяет точно такое же количество углекислого газа, что и дерево, поглощенное при его выращивании. Таким образом, биотопливо является (по крайней мере, теоретически) углеродно-нейтральным: выращивание дерева (или любого другого растения) с последующим сжиганием его в качестве биотоплива не добавляет углекислого газа в атмосферу и не ухудшает глобальное потепление.

Уровень потребления топлива, актуальность производства и добычи

Ископаемые природные топлива служат основным источником энергии для современного общества. В 2010 году примерно 90% всей энергии, производимой человечеством на Земле, добывалось сжиганием ископаемого топлива или биотоплива, и, по прогнозам Управления энергетических исследований и разработок (США), эта доля не упадёт ниже 80% до 2040 года при одновременном росте энергопотребления на 56% в период с 2010 по 2040 годы. С этим связаны такие глобальные проблемы современной цивилизации, как истощение невозобновляемых энергоресурсов, загрязнение окружающей среды и глобальное потепление.

Несмотря на огромное разнообразие видов топлива, основными источниками энергии остаются нефть, природный газ и уголь. Первые два ископаемых топлива исчерпаемы в ближайшем будущем. Нефтяные топлива обладают особой ценностью для транспортных средств (основных потребителей энергии), в силу удобства перевозки, поэтому в настоящий момент ведутся исследования по использованию угля для выработки жидких топлив, в том числе и моторных. Также огромны запасы ядерного топлива, однако его использование накладывает высокие требования к безопасности, высокие затраты на подготовку, эксплуатацию и утилизацию топлива и попутных материалов.

  • Мировое потребление нефти выросло на 1,6 млн баррелей в день (Мб/д), или 1,6%, что выше 10-летнего среднего показателя (1.2%). Такой рост наблюдается второй год подряд. При этом крупнейший рост показали Китай (400,000 Б/Д) и Индия (330,000 Б/Д).
  • Мировое потребление природного газа выросло на 63 миллиарда кубических метров (млрд кубометров), или на 1,5%. Это медленнее, чем средний показатель за 10-летний период — 2,3%. При этом в странах ЕС потребление газа резко возросло на 30 млрд куб. м, или на 7,1% – самый быстрый рост с 2010 года. Однако в России было зафиксировано самое крупное падение потребления из всех стран (-12 млрд куб. м).
  • Глобальное потребление угля составило 53 млн. тонн нефтяного эквивалента (mtoe), или 1,7%. Показывает второй год подряд снижение.

За последние 20 лет мировое энергопотребление возросло на 30% (и этот рост, по-видимому, продолжится в связи ростом потребности бурно развивающихся стран азиатского региона). В развитых странах за тот же период сильно изменилась структура потребления — произошло замещение части угля (наблюдается ежегодное снижение потребления) более экологичным газом (Европа и прежде всего Россия, где доля газа в потреблении составила до 40%).

После приведения цифр стоит указать пример Австралии, в балансе которой солнечная энергетика занимает около 30%. Эту долю потребляет солевая промышленность, вырабатывающая продукцию естественным испарением на солнце.

Основные современные виды топлива

Твёрдые топлива

  • Древесина, древесная щепа, древесные пеллеты
  • Горючий сланец
  • Сапропель
  • Торф
  • Уголь
  • Битуминозные пески
  • Соединения азота
  • Твёрдое ракетное топливо

Жидкие топлива

В отличие от большинства предыдущих, жидкие виды топлива в основном производят, а не добывают как перечисленные выше. Хотя производство топлива осуществляется из сырья, добываемого из недр Земли.

  • Нефтяные топлива
    • Дизельное топливо (газойль, соляровое масло)
    • Тёмное печное (печное бытовое) топливо
    • Светлое печное топливо
    • Мазут
    • Топливная нефть
    • Керосин
    • Лигроин
    • Бензин, газолин
  • Масла
    • Сланцевое масло
    • Отработавшее машинное масло
    • Растительные (рапсовое, арахисовое) или животные масла (жиры)
  • Спирты
    • Этанол
    • Метанол
    • Пропанол

Жидкое ракетное топливо

  • Эфиры
    • (Изомеры) спиртов
      • Метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ)
      • Диметиловый эфир (ДМЭ)
    • жирных кислот
  • Эмульсии
    • Водотопливная эмульсия
    • Этиловый спирт в бензинах
    • Масла в бензинах
  • Синтетические топлива, производимые на основе процесса Фишера-Тропша
    • Из угля (CTL)
    • Из биомассы (BTL)
    • Из природного газа (GTL)

Газообразные топлива

Более транспортабельны по сравнению с жидкими видами, при этом имеют ещё большие потери в испарении, а также при нормальных условиях ниже энергетическая плотность. Из-за низкой плотности газов энергозатраты на транспортировку на большие расстояния выше в сравнении с жидкими топливами, также выше стоимость газопровода в сравнении с нефтепроводом.

  • Пропан
  • Бутан
  • Метан, природный газ, метан угольных пластов,сланцевый газ, рудничный газ, болотный газ, биогаз, лэндфилл-газ, гидрат метана
  • Водород
  • Сжатый (компримированный) природный газ (CNG)
  • Продукты газификации твёрдого топлива
    • Угля — (синтез-, генераторный, коксовый) газы, возможна подземная газификация углей
    • Древесины
  • Смеси
    • Пропан-бутановая смесь (LPG)
    • Смесь водорода и природного газа (HCNG)

Дисперсные системы, растворы

  • Аэрозоли
    • Угольная пыль
    • Алюминиевая, магниевая пыль
  • Пены
    • Газодизель (смесь природного газа с дизельным топливом)
    • Смесь водорода с бензином
  • Суспензии
    • Водоугольное топливо
    • Водонитратное топливо («жидкий порох»)

Зеленые технологии, биотопливо

Биотопливо из навоза

Долгое время отходы сельскохозяйственной и пищевой промышленности использовались исключительно для производства удобрений, однако сегодня эти же отходы позволяют вырабатывать биологическое топливо. В качестве сырья для производства топлива можно использовать навоз скота и птиц, а также пивная дробина, отходы боен, послеспиртовая барда, канализационные стоки, свекольный жмых и так далее.

В результате переработки таких отходов получается газообразное биотопливо, которое получается в результате брожения. Полученный в итоге биогаз может быть использован для производства электроэнергии или в котельных, для отопления жилых домов. Кроме этого такое топливо используется в автомобилях.

Однако стоит отметить, что для получения газообразного биотоплива для автомобилей биогаз, полученный в результате брожения необходимо отчистить от СО2, после чего он преобразуется в метан.

Биотопливо второго поколения

Биотопливо второго поколения – это такой вид топлива, который производится из непищевого возобновляемого сырья, в отличие от этанола, метанола, биодизеля и так далее. В качестве сырья для производства биотоплива второго поколения может использоваться солома, водоросли, опилки и любая другая биомасса.

Огромный плюс данного типа топлива заключается в том, что оно изготавливается из продуктов, которые всегда доступны, и которые постоянно возобновляются. По мнению многих ученых именно биотопливо второго поколения сможет решить энергетический кризис.

Биотопливо из водорослей

На сегодняшний день ученые разработали специальную технологию получения биотоплива второго поколения из водорослей.

Развитие этой технологии в дальнейшем произвести настоящую революцию в мире биотоплива, так как главное сырье (водоросли) не требуют особого ухода и не нуждаются в удобрениях (для роста требуется вода и солнечный свет). Более того, они растут в любой воде (грязной, чистой, соленой и пресной). Также водоросли способны помочь в чистке канализационных магистралей.

Еще один положительный момент производства биотоплива из водорослей заключается в том, что последние состоят из простых химических элементов, которые легко поддаются переработке и расщеплению. Таким образом, благодаря всем преимуществам технология производства биотоплива из водорослей имеет наибольший потенциал.

Недостатки биотоплива

Ограничения региональной пригодности

Растительное сырье для биотоплива, вероятнее всего, будет выращиваться в определенных регионах. Это связано с рядом причин, главная из которых – это то, что некоторые культуры просто лучше растут в одних местах и хуже в других. При выборе региона для производства растительного сырья надо учитывать:

  • Водопользование – чем меньше воды используется для выращивания сельскохозяйственной культуры, тем лучше, так как вода является ограниченным ресурсом. Особенно это критично в более засушливых местах.
  • Инвазивность – урожай, который убивает местные растения и который трудно контролировать, может поставить под угрозу биоразнообразие и серьезно повредить экосистему региона.
  • Удобрения – необходимые для растений питательные вещества. Некоторые растения требуют меньше органических ресурсов, чем другие.
  • Климат – в некоторых местностях просто невозможно выращивать биотопливные культуры, например, в местности с холодным или засушливым климатом.

Продовольственная безопасность

Проблема с выращиванием сельскохозяйственных культур для топлива заключается в том, что они займут землю, которую можно было бы использовать для выращивания продуктов питания. В мире с постоянно растущим населением проблема наличия земли для сельскохозяйственных целей становится все более острой.

Ограничение на изменение землепользования

При очистке земли от местной растительности для выращивания сырья удар по экологии наносится с трех сторон.

  1. Разрушается среда обитания животных и микроэкосистемы.
  2. Для очистки территории от местной растительности требуется энергия. Так что производство получается очень энергоемким и связано с большим количеством выбросов загрязняющих веществ в процессе обработки.
  3. Для производства культур потребуются удобрения, которые будут загрязнять почву, а через нее водные пути и всю окружающую среду.

Изменения в землепользовании для производства биотоплива имеет значительные недостатки. Поэтому для производства биотоплива лучшим решением является использование существующей земли, но это уменьшает количество земли для продовольственных целей.

Проблемы, связанные с выращивание монокультуры

Конечно, для получения большого количества урожая легче вырастить один вид культуры. Такая практика выращивания одной культуры называется монокультурой. Примеры монокультур можно найти по всему миру, выращивание одного вида стало более распространенным в последние 20-30 лет. Выращивание одного вида урожая изменяет окружающую среду с точки зрения доступной для вредителей пищи. Например, если урожай картофеля поедается определенным вредителем, который может мигрировать только на несколько сотен метров, а картофельные поля разделены кукурузными полями, то появление вредителей на одном картофельном поле не станет проблемой, поскольку они не смогут переместиться за пределы одного поля. Однако без кукурузных полей вредитель может легко уничтожить весь урожай.

Использование же пестицидов при выращивании монокультуры для борьбы с вредителями неизбежно ведет к выработке у вредителя устойчивости к этим средствам. Как следствие, урожай будет страдать.

При обращении к генной инженерии, когда изменяется сама культура и делается устойчивой к вредителям, отпадает необходимость использования пестицидов. Отлично! Но проблема состоит в том, что скорее всего модификации культуры не спасут абсолютно от всех вредителей, и через несколько лет производители столкнуться все с той же проблемой истребления урожая.

Ключ к здоровью культур по всему миру заключается в биоразнообразии, которое означает просто наличие большого количества различных видов растений и животных. Таким образом, если один сорт картофеля приходит в упадок, то существует другой сорт картофеля, который его может заменить

Это особенно важно, когда речь идет о продовольственных культурах

(Просмотрели61 436 | Посмотрели сегодня 42 )

Биотопливо: сырье и технологии

Биотопливо производят из любого органического сырья. Это могут быть отходы жизнедеятельности животных, оболочка и стебли растений, некондиционная древесина, а также отходы пищевой промышленности.

Биомасса дробится, подвергается биологической либо термохимической обработке (нагревание, воздействие различных видов микроорганизмов). После чего образовавшиеся вещества сортируются, очищаются, затем отправляются в коллектор.

Существует классификация биотоплива по типу исходного сырья:

  • Первое поколение топлива производится из растений с высоким содержанием сахаров, жиров, крахмала. Например, соя, рапс, кукуруза, а также сахарная свекла. Выращивание этих культур наносит вред климату.
  • Второе поколение биотопливного сырья: трава, древесина, отходы сельского хозяйства. Подобная биомасса требует более технологичных методов обработки, но решает также проблему утилизации промышленных отходов.
  • Сырьевой базой третьего поколения служат водоросли. Их специально выращивают, но для этого не требуется ни пресной воды, ни земельных площадей. Неприхотливые водоросли позволяют получать топливо без расхода ценных ресурсов.

Разные поколения биотоплива отличаются своими экологическими характеристиками. Наиболее предпочтительным вариантом для топливного производства является биомасса второго-третьего поколений.

Что такое биологическое топливо

Наиболее перспективным направлением в энергетических технологиях является использование возобновляемых ресурсов, в том числе биотоплива.

Самым распространенным видом биотоплива являются дрова. 38% населения мира используют его для отопления и приготовления пищи.

Биомасса растений и животных, включая промышленные отходы или побочные продукты животноводства, может использоваться в качестве сырья для производства биотоплива.

Сырье подвергается термохимической или биологической обработке, в последнем случае топливо получают с помощью различных видов микроорганизмов.

Использование биотоплива растет, что способствует сохранению ископаемых углеводородных ресурсов (+).

Многие страны имеют специальные программы по увеличению доли биотоплива в национальном и региональном энергопотреблении. В некоторых странах также существуют обязательные стандарты для использования этого источника энергии.

Электроэнергия

Еще один из наиболее популярных альтернативных видов топлива. Впрочем, назвать его новым вряд ли можно — первые электромобили появились более полутора столетий назад, а массовое производство началось в начале прошлого века. Но несмотря на экологичность и ряд других преимуществ, даже сейчас в мире общее количество авто на электродвигателях не превышает 1%. Ведь PR и реклама не решают основной проблемы электрических моторов — необходимость обеспечения их энергией.

Сам по себе электродвигатель весьма прожорлив. Поэтому, чтобы обеспечить транспорту хороший запас хода, требуется мощный аккумулятор. На некоторых электрокарах он может составлять до половины массы машины. Впрочем, современные технологии позволяют отчасти решить эту проблему. Более емкие и компактные литий-ионные батареи обеспечивают автомобилю солидный запас хода и быстро заряжаются на специализированных станциях или в домашних условиях. Вот только соответствующая инфраструктура пока слабо развита даже в Европе и США, не говоря уже о России.

Альтернативой перезаряжаемым аккумуляторным батареям может стать солнечная энергия. Правда, КПД фотоэлементов, используемых в солнечных батареях, невысок — всего 15–20%, из-за чего есть конструкционные ограничения. Ведь для получения мощности, сравнимой с традиционными авто на дизеле или бензине, необходимо создать очень большую по площади солнечную батарею. Современные технологии пока не позволяют превзойти предел для компактных солнечных электромобилей в несколько лошадиных сил мощности.

Недостатки и выбор места для взращивания продукта

Однако не следует забывать о недостатках горючего. Главными минусами природного ресурса считают:

  • Климат. Некоторые климатические зоны не подходят для выращивания растительного топлива. Природный источник не растет в недрах тундры или на пустыне.
  • Взращивание биомассы нарушает экосистему. Зачистка территории для посадки растений губит микросистему лесов и других местностей.
  • Натуральный ресурс потребляет много воды. Поэтому разведение сельскохозяйственной биомассы в засушливых территориях является невозможным.
  • Растительные культуры, используемые как топливо, в момент произрастания нуждаются в дополнительной подпитке. Некоторые удобрения для таких растений вредят экосистеме.
  • Агрессивное поведение растений для топлива пагубно сказывается на аутентичной флоре и на благополучии всей экосистемы определенного региона.

Выбирать территорию для посадки растительной биомассы следует осторожно. Учитывают климатические условия местности, доступность к водным ресурсам, а также возможности регулярного удобрения посаженого сырья

В противном случае растение станет непригодным для дальнейшей переработки.

Биологическое топливо используют в разных областях жизни. Для работы транспортного средства, обогрева жилых комплексов и приготовления пищи. Несмотря на явные минусы биологический материал по сей день является востребованным и интересным для ученых источником энергетики.

Недостатки и выбор места для взращивания продукта

Однако не следует забывать о недостатках горючего. Главными минусами природного ресурса считают:

  • Климат. Некоторые климатические зоны не подходят для выращивания растительного топлива. Природный источник не растет в недрах тундры или на пустыне.
  • Взращивание биомассы нарушает экосистему. Зачистка территории для посадки растений губит микросистему лесов и других местностей.
  • Натуральный ресурс потребляет много воды. Поэтому разведение сельскохозяйственной биомассы в засушливых территориях является невозможным.
  • Растительные культуры, используемые как топливо, в момент произрастания нуждаются в дополнительной подпитке. Некоторые удобрения для таких растений вредят экосистеме.
  • Агрессивное поведение растений для топлива пагубно сказывается на аутентичной флоре и на благополучии всей экосистемы определенного региона.

Выбирать территорию для посадки растительной биомассы следует осторожно. Учитывают климатические условия местности, доступность к водным ресурсам, а также возможности регулярного удобрения посаженого сырья. В противном случае растение станет непригодным для дальнейшей переработки

В противном случае растение станет непригодным для дальнейшей переработки.

Биологическое топливо используют в разных областях жизни. Для работы транспортного средства, обогрева жилых комплексов и приготовления пищи. Несмотря на явные минусы биологический материал по сей день является востребованным и интересным для ученых источником энергетики.

Водородное топливо

Водородное топливо — самый экологически чистый вид моторного топлива. Водород помещают в специальные топливные элементы, обычно соединенные с электродвигателем, и это улучшает экономичность по сравнению с традиционными горюче-смазочными материалами. Разработки водородной сельскохозяйственной техники ведут многие компании, и уже существуют тракторы, работающие на водороде. В России также есть планы по созданию водородной техники. По словам замглавы Министерства промышленности и торговли РФ Александра Морозова, испытания опытных образцов пройдут уже к 2023 году. А к 2024 году Минпромторг планирует начать серийный выпуск тракторов, работающих на водородном топливе.

Несмотря на это, у водородного топлива есть значительные недостатки, из-за которых его нельзя назвать самым перспективным видом альтернативного топлива. Это, во-первых, взрывоопасность водорода. Во-вторых, в использовании водородного топлива также есть проблемы. Водород имеет очень большой объем, а при его сжигании значительно увеличивается масса, что усложняет эксплуатацию.

Биоводород:

Биоводород – газообразный продукт, полученный из биомассы биохимическим или термохимическим способом.

При биохимическом способе воздействия – процесс расщепления биомассы инициируют особые бактерии. При термохимическом способе биомассу нагревают до 800°С без доступа кислорода. В ходе реакции из биомассы выделяется H2, CO и CH4.

Водород также могут производить из канализационных стоков или морской воды отдельные виды зеленых водорослей (к примеру, Chlamydomonas reinhardtii).

В промышленных масштабах применение водорода ограничено, поскольку при взаимодействии с воздухом образуется гремучая смесь, которая крайне взрывоопасна.

Биотопливо — доступный и неисчерпаемый ресурс

Биотопливо — это используемые для получения тепловой энергии вещества биологического или животного происхождения.

Для производства биотоплива подходят как возобновляемые природные ресурсы, так и отходы, образующиеся в результате деятельности деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности и потребления человека.

В зависимости от целей и предназначения, биотопливо имеет различные агрегатные состояния: твёрдое, жидкое и газообразное.

Твёрдое

Твёрдое биотопливо на сегодняшний день держит пальму первенства как самый популярный вид альтернативного топлива.

Сырьём для производства твёрдого биотоплива служит биомасса, образующаяся из растительных остатков, стеблей и семян кукурузы, рапса, из соломы, опилок, щепы, хвои, листьев, а также сучки, ветки, кора, обрезки досок, бракованные части из дерева, навоз, торф и т. д. Биомассу прессуют в топливные гранулы (пеллеты) или брикетируют.

Энергетические леса, в состав которых входят быстрорастущие деревья и кустарниковые группы растений, позволяют поддерживать сырьевой баланс, обеспечивая производство биотоплива необходимым объёмом материала.


Быстрорастущие деревья сажают для использования их впоследствии в качестве сырья для производства биотоплива

Жидкое

В состав жидкого биотоплива входят спирты, эфиры, масла. Сырьём выступает та же биомасса, состоящая из растительных остатков, стеблей и семян кукурузы, рапса, сахарной свёклы и тростника, пшеницы, а также жмыха, выжимки, патоки и т.д.


Простейшее устройство для анаэробного брожения

Газообразное

Газообразное биотопливо или биогаз образуется в результате анаэробного брожения (перепревания) органических веществ. Для производства биогаза используют метанообразующие, гидролизные или кислотообразующие бактерий.


Размещение экологически чистого производства

Наряду с общепринятой, используется и альтернативная классификация биотоплива по поколениям:

  • к первому поколению относится биотопливо, производимое из биологического сырья посредством брожения;
  • биотопливо второго поколения получают из неопасных отходов производства и потребления;
  • к третьему поколению относится производство биотоплива из растительных жиров, содержащихся в водорослях.
Поделитесь в социальных сетях:FacebookX
Напишите комментарий