Βιοκαύσιμα: σύγκριση στερεών, υγρών και αερίων καυσίμων

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των βιοκαυσίμων

Η ανάπτυξη της βιοτεχνολογίας λύνει το πρόβλημα της ανακύκλωσης των οργανικών απορριμμάτων, καθώς και την αντικατάσταση του πετρελαίου και του φυσικού αερίου με εναλλακτικά καύσιμα. Αλλά η άσκοπη χρήση τους μπορεί να προκαλέσει πρόσθετα προβλήματα με το κλίμα, καθώς και τα οικοσυστήματα. Εξετάστε μερικά βασικά σημεία στην ανάπτυξη αυτού του κλάδου:

• Τα βιοκαύσιμα είναι μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας με φθηνές πρώτες ύλες.
• Οι τεχνολογίες που βασίζονται στην επεξεργασία των οργανικών αποβλήτων είναι εφαρμόσιμες οπουδήποτε υπάρχουν άνθρωποι και βιομηχανικά συγκροτήματα.
• Η παραγωγή βιοκαυσίμου μειώνει το επίπεδο διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα και η χρήση του αντί για παραδοσιακά καύσιμα μειώνει την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα.
• Η ανάπτυξη μονοκαλλιεργειών σε μεγάλη κλίμακα (ως πρώτη ύλη για τα βιοκαύσιμα) οδηγεί σε εξάντληση της σύνθεσης του εδάφους και μείωση της βιοποικιλότητας, η οποία επηρεάζει το κλίμα.

Μια λογική προσέγγιση για την παραγωγή βιοκαυσίμων είναι σε θέση να λύσει τα πιο οξύτατα περιβαλλοντικά προβλήματα του περιβάλλοντος.

Κινητικότητα σε σύγκριση με άλλες εναλλακτικές πηγές ενέργειας

Επί του παρόντος, οι πιο «ριζοσπαστικές» τεχνολογίες εναλλακτικής ενέργειας, όπως η ηλιακή ενέργεια και η αιολική ενέργεια, έχουν ένα μεγάλο πρόβλημα - την κινητικότητα. Δεδομένου ότι ο ήλιος και ο άνεμος δεν είναι μόνιμοι, πρέπει να χρησιμοποιηθούν σχετικά βαριές μπαταρίες για την παροχή υψηλής ισχύος σε τέτοιες ενεργειακές τεχνολογίες (αλλά με τη βελτίωση της τεχνολογίας, αυτό το πρόβλημα σταδιακά λύνεται). Από την άλλη πλευρά, τα βιοκαύσιμα μεταφέρονται αρκετά εύκολα, είναι σταθερά και έχουν αρκετά υψηλή «ενεργειακή πυκνότητα», μπορούν να χρησιμοποιηθούν με μικρές τροποποιήσεις στις υπάρχουσες τεχνολογίες και υποδομές.

Μείωση κόστους

Τα βιοκαύσιμα κοστίζουν επί του παρόντος στην αγορά όσο και η βενζίνη. Ωστόσο, υπάρχουν περισσότερα οφέλη από τη χρήση βιοκαυσίμων καθώς είναι καθαρότερο καύσιμο και παράγει λιγότερες εκπομπές όταν καίγεται. Τα βιοκαύσιμα μπορούν να προσαρμοστούν στα υπάρχοντα σχέδια κινητήρων για καλή απόδοση σε οποιοδήποτε περιβάλλον.Ωστόσο, ένα τέτοιο καύσιμο είναι καλύτερο για κινητήρες, μειώνει το συνολικό κόστος του ελέγχου της ρύπανσης του κινητήρα και, επομένως, η χρήση του απαιτεί μικρότερο κόστος συντήρησης. Με την αυξανόμενη ζήτηση για βιοκαύσιμα, είναι πιθανό να γίνουν φθηνότερα στο μέλλον. Έτσι, η χρήση βιοκαυσίμων θα είναι λιγότερο βαριά στο πορτοφόλι.

Ανανεώσιμες πηγές

Η βενζίνη λαμβάνεται από αργό πετρέλαιο, το οποίο δεν είναι ανανεώσιμος πόρος. Ενώ τα σημερινά αποθέματα ορυκτών καυσίμων θα διαρκέσουν για πολλά ακόμη χρόνια, τελικά θα εξαντληθούν. Τα βιοκαύσιμα παράγονται από μια ποικιλία πρώτων υλών, όπως κοπριά, υπολείμματα καλλιεργειών και φυτά που καλλιεργούνται ειδικά για καύσιμα. Πρόκειται για ανανεώσιμους πόρους που πιθανότατα δεν θα εξαντληθούν σύντομα.

Μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου

Όταν καίγονται, τα ορυκτά καύσιμα παράγουν μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα, το οποίο θεωρείται αέριο του θερμοκηπίου και ο λόγος για τον οποίο διατηρείται ζεστός ο ήλιος στον πλανήτη. Η καύση άνθρακα και πετρελαίου αυξάνει τις θερμοκρασίες και προκαλεί υπερθέρμανση του πλανήτη. Για τη μείωση των επιπτώσεων των αερίων του θερμοκηπίου, μπορούν να χρησιμοποιηθούν βιοκαύσιμα. Μελέτες δείχνουν ότι τα βιοκαύσιμα μειώνουν τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου έως και 65 τοις εκατό. Επιπλέον, όταν καλλιεργούνται καλλιέργειες βιοκαυσίμων, απορροφούν εν μέρει μονοξείδιο του άνθρακα, γεγονός που καθιστά το σύστημα βιοκαυσίμων ακόμα πιο βιώσιμο.

Οικονομική ασφάλεια για χώρες που δεν έχουν μεγάλα αποθέματα καυσίμων

Δεν έχει όλες οι χώρες μεγάλα αποθέματα πετρελαίου. Οι εισαγωγές πετρελαίου αφήνουν σημαντικό κενό στην οικονομία της χώρας.Εάν οι άνθρωποι αρχίσουν να κλίνουν προς τη χρήση βιοκαυσίμων, τότε η εξάρτηση από τις εισαγωγές θα μειωθεί. Χάρη στην ανάπτυξη της παραγωγής βιοκαυσίμων, θα δημιουργηθούν περισσότερες θέσεις εργασίας, οι οποίες αναμένεται να έχουν θετικό αντίκτυπο στην οικονομία της χώρας.

Τι είναι το βιοκαύσιμο

Τα βιοκαύσιμα είναι καύσιμα που παράγονται από ζωντανή ύλη. Ο σχηματισμός βιοκαυσίμων απαιτεί μικρό χρονικό διάστημα σε σύγκριση με τα ορυκτά καύσιμα. Τα βιοκαύσιμα παράγονται κυρίως μέσω βιολογικών διεργασιών. Το τελικό προϊόν της παραγωγής βιοκαυσίμων μπορεί να είναι στερεό, υγρό ή αέριο.

Ένα από τα πιο σημαντικά καθήκοντα των βιοκαυσίμων είναι ότι αποτελούν ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Τα ανανεώσιμα καύσιμα είναι καύσιμα που προέρχονται από ανανεώσιμες πηγές. Επειδή τα βιοκαύσιμα παράγονται από βιομάζα και η βιομάζα είναι ανανεώσιμος πόρος, τα βιοκαύσιμα είναι ανανεώσιμα καύσιμα.

Οι πιο συνηθισμένοι τύποι βιοκαυσίμων είναι η βιοαιθανόλη και το βιοντίζελ.

Βιοαιθανόλη

Η βιοαιθανόλη είναι ένα καύσιμο που παράγεται με βιολογικές διεργασίες που χρησιμοποιούν μικροοργανισμούς και ένζυμα. Το τελικό προϊόν είναι ένα εύφλεκτο υγρό. Οι πηγές που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βιοκαυσίμων είναι το ζαχαροκάλαμο και το σιτάρι. Η ζάχαρη από αυτές τις πηγές ζυμώνεται για την παραγωγή αιθανόλης. Η απόσταξη πραγματοποιείται για να διαχωριστεί η βιοαιθανόλη από άλλα συστατικά που περιλαμβάνονται στο τελικό προϊόν. Η βιοαιθανόλη μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρόσθετο μαζί με τη βενζίνη για τη μείωση των εκπομπών μονοξειδίου του άνθρακα.

βιοντίζελ

Το βιοντίζελ παράγεται χρησιμοποιώντας φυτικά έλαια και λίπος σε μια διαδικασία που ονομάζεται ενδοεστεροποίηση.Οι κύριοι πόροι περιλαμβάνουν τη σόγια, την ελαιοκράμβη κ.λπ.Το βιοντίζελ είναι ένα από τα καλύτερα πρόσθετα που χρησιμοποιούνται σε μείγματα καυσίμων για τη μείωση των επιβλαβών εκπομπών αερίων. Το βιοντίζελ μπορεί να μειώσει αυτές τις εκπομπές έως και 60%.

Ωστόσο, η καύση βιοκαυσίμων συμβάλλει στην ατμοσφαιρική ρύπανση μέσω του σχηματισμού σωματιδίων άνθρακα, μονοξειδίου του άνθρακα και άλλων δυσμενών εκπομπών αερίων. Αλλά σε ποσοστιαία βάση, αυτή η συνεισφορά είναι μικρότερη από αυτή των ορυκτών καυσίμων.

Εικόνα 1: Τα φύκια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή καυσίμου αεριωθουμένων

Τα οφέλη από τη χρήση βιοκαυσίμων περιλαμβάνουν χαμηλότερες εκπομπές, ανανεώσιμες δυνατότητες, βιοαποδομησιμότητα και ασφάλεια. Τα βιοκαύσιμα παράγουν λιγότερα αέρια θερμοκηπίου από τα ορυκτά καύσιμα. Τα βιοκαύσιμα μπορούν να ληφθούν εύκολα από οργανικό υλικό. Επειδή το οργανικό υλικό όπως η φυτική βιομάζα μπορεί να καλλιεργηθεί από εμάς, τα βιοκαύσιμα θεωρούνται ανανεώσιμη πηγή ενέργειας. Επειδή αυτά τα βιοκαύσιμα είναι κατασκευασμένα από οργανική ύλη, είναι βιοαποικοδομήσιμα και επομένως η διαρροή καυσίμου δεν θα προκαλέσει σημαντική περιβαλλοντική ζημιά. Δεδομένου ότι τα βιοκαύσιμα παράγονται απλώς από φυτά που αναπτύσσονται στο έδαφος, είναι ασφαλέστερα από τις μεθόδους που σχετίζονται με την εξόρυξη ή άλλες πολύπλοκες ανασκαφές.

Απόκτηση και χρήση καυσίμων:

Το πιο απαιτητικό στερεό καύσιμο είναι ο άνθρακας (πέτρα, καφέ και ανθρακίτης). Στη δεύτερη θέση το ξύλο και η τύρφη. Ο άνθρακας χρησιμοποιείται σε μεγάλους θερμοηλεκτρικούς σταθμούς, στη μεταλλουργία. Το ξύλο χρησιμοποιείται για κατασκευές, παραγωγή επίπλων και ως καύσιμο για σόμπες, τζάκια, συγκροτήματα λουτρών.

Πάνω από το 80% των υγρών καυσίμων που χρησιμοποιούνται στον κόσμο είναι προϊόντα απόσταξης λαδιού.

Τα κύρια προϊόντα διύλισης πετρελαίου - η βενζίνη και η κηροζίνη είναι σε ζήτηση ως καύσιμο αυτοκινήτων και αεροσκαφών. Οι μονάδες ΣΗΘ λειτουργούν με μαζούτ. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να λυθεί το πρόβλημα της απομάκρυνσης των ενώσεων θείου από τα προϊόντα καύσης. Ανάλογα με την ποιότητα του αρχικού λαδιού, το μαζούτ μπορεί να περιέχει έως και 4,3% αυτού του στοιχείου. Όσο μεγαλύτερο είναι το ποσοστό θείου, τόσο μεγαλύτερο είναι το κόστος συντήρησης του εξοπλισμού, τόσο μεγαλύτερη είναι η φθορά.

Το αέριο καύσιμο λαμβάνεται τόσο απευθείας από κοιτάσματα αερίου όσο και ως προϊόν που σχετίζεται με το πετρέλαιο. Στην τελευταία περίπτωση, το αέριο περιέχει περισσότερους υψηλότερους υδρογονάνθρακες ενώ μειώνει τον όγκο του μεθανίου. Καίγεται καλύτερα και δίνει περισσότερη θερμότητα.

Οι σωροί κομποστοποίησης και οι χωματερές γίνονται πηγή βιοαερίου. Στην Ιαπωνία, κατασκευάζονται ειδικά μικρά εργοστάσια, ικανά να λαμβάνουν έως και 20 m3 αερίου την ημέρα από τα διαλεγμένα σκουπίδια. Αυτό είναι αρκετό για την παραγωγή 716 kW θερμικής ενέργειας. Στην Κίνα, σύμφωνα με την UNESCO, τουλάχιστον 7 εκατομμύρια εργοστάσια και εργοστάσια έχουν ανοίξει για την παραγωγή βιοαερίου από σάπια οργανική ύλη.

Το υδρογόνο χρησιμοποιείται επίσης ως καύσιμο. Το κύριο πλεονέκτημά του είναι ότι τα αποθέματα δεν συνδέονται γεωγραφικά με ορισμένες περιοχές του πλανήτη και όταν καίγονται, σχηματίζεται καθαρό νερό.

ΟΜΑΔΑ "GAS"

Η βιομάζα παράγει επίσης αέριο καύσιμο, το οποίο είναι επίσης εξαιρετικό για τα αυτοκίνητα. Για παράδειγμα, το μεθάνιο είναι ένα από τα κύρια συστατικά των φυσικών και των λεγόμενων συναφών αερίων που λαμβάνονται κατά τη διύλιση του πετρελαίου. Ένα τέτοιο ορυκτό μπορεί εύκολα να αντικαταστήσει ένα περιττό βουνό από οργανικά σκουπίδια - από την κοινόχρηστη κοπριά έως τα απόβλητα από τις βιομηχανίες ψαριών, κρέατος, γαλακτοκομικών και λαχανικών. Αυτή η βιομάζα τροφοδοτείται από βακτήρια που παράγουν βιοαέριο.Μετά τον καθαρισμό του από αέριο διοξείδιο του άνθρακα, λαμβάνεται το λεγόμενο βιομεθάνιο. Η κύρια διαφορά του από το συμβατικό μεθάνιο, με το οποίο λειτουργούν πολλά μοντέλα παραγωγής, είναι ότι δεν είναι ορυκτό. Ήδη κάτι, αλλά η κοπριά και τα φυτά δεν θα τελειώσουν πριν από το τέλος της ζωής στον πλανήτη.

Σχέδιο παραγωγής βιομεθανίου (όλα τα σχήματα και οι πίνακες ανοίγουν σε πλήρες μέγεθος με κλικ του ποντικιού):

Γιατί είναι καλύτερο να χρησιμοποιούμε βιοκαύσιμα;

Τα βιοκαύσιμα είναι μια εναλλακτική, ανανεώσιμη πηγή ενέργειας στη γη.

Τα κύρια πλεονεκτήματά του είναι τα ακόλουθα:

1. Η οικονομική προσιτότητα επιτρέπει τη χρήση αυτού του τύπου καυσίμου σε όλους τους τομείς της ανθρώπινης ζωής.
2. Ανανεώσιμη δυνατότητα. Ένα σημαντικό πλεονέκτημα έναντι της βενζίνης είναι η ικανότητα των βιοκαυσίμων να είναι ανανεώσιμα.
3. Τα βιοκαύσιμα συμβάλλουν στην επιβράδυνση της παγκόσμιας αλλαγής. Η χρήση του μειώνει το φαινόμενο του θερμοκηπίου (έως και 65%)
4. Για τις χώρες που παράγουν βιοκαύσιμα, η εξάρτηση από τις εισαγωγές αυτού του προϊόντος μειώνεται.
5. Εξαιρετικό βενζινάδικο για το αυτοκίνητο.

Πράσινες τεχνολογίες, βιοκαύσιμα

Βιοκαύσιμο από κοπριά

Για μεγάλο χρονικό διάστημα, τα απόβλητα της γεωργικής και της βιομηχανίας τροφίμων χρησιμοποιούνταν αποκλειστικά για την παραγωγή λιπασμάτων, αλλά σήμερα αυτά τα ίδια απόβλητα καθιστούν δυνατή την παραγωγή βιοκαυσίμων. Ως πρώτες ύλες για την παραγωγή καυσίμων μπορούν να χρησιμοποιηθούν κοπριά ζώων και πουλερικών, καθώς και σιτηρά ζυθοποιίας, απορρίμματα σφαγείων, στάχυα μετά το αλκοόλ, λύματα, πολτός τεύτλων και ούτω καθεξής.

Ως αποτέλεσμα της επεξεργασίας τέτοιων αποβλήτων, λαμβάνεται αέριο βιοκαύσιμο, το οποίο λαμβάνεται ως αποτέλεσμα ζύμωσης. Το βιοαέριο που προκύπτει μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ή σε λεβητοστάσια, για θέρμανση κτιρίων κατοικιών.Επιπλέον, τέτοιο καύσιμο χρησιμοποιείται στα αυτοκίνητα.

Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι για να ληφθούν αέρια βιοκαύσιμα για αυτοκίνητα, το βιοαέριο που λαμβάνεται ως αποτέλεσμα της ζύμωσης πρέπει να καθαριστεί από CO2, μετά το οποίο θα μετατραπεί σε μεθάνιο.

Βιοκαύσιμα δεύτερης γενιάς

Ένα βιοκαύσιμο δεύτερης γενιάς είναι ένας τύπος καυσίμου που παράγεται από μη εδώδιμες ανανεώσιμες πρώτες ύλες, σε αντίθεση με την αιθανόλη, τη μεθανόλη, το βιοντίζελ και ούτω καθεξής. Άχυρο, φύκια, πριονίδι και οποιαδήποτε άλλη βιομάζα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρώτες ύλες για την παραγωγή βιοκαυσίμων δεύτερης γενιάς.

Το μεγάλο πλεονέκτημα αυτού του τύπου καυσίμου είναι ότι κατασκευάζεται από προϊόντα που είναι πάντα διαθέσιμα και είναι συνεχώς ανανεώσιμα. Σύμφωνα με πολλούς επιστήμονες, είναι η δεύτερη γενιά βιοκαυσίμων που μπορεί να λύσει την ενεργειακή κρίση.

Βιοκαύσιμο από φύκια

Μέχρι σήμερα, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μια ειδική τεχνολογία για την απόκτηση βιοκαυσίμων δεύτερης γενιάς από φύκια.

Η ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας θα φέρει περαιτέρω επανάσταση στον κόσμο των βιοκαυσίμων, καθώς η κύρια πρώτη ύλη (φύκια) δεν απαιτεί ιδιαίτερη φροντίδα και δεν χρειάζεται λιπάσματα (χρειάζεται νερό και ηλιακό φως για να αναπτυχθεί). Επιπλέον, αναπτύσσονται σε οποιοδήποτε νερό (βρώμικο, καθαρό, αλμυρό και φρέσκο). Επίσης, τα φύκια μπορούν να βοηθήσουν στον καθαρισμό των γραμμών αποχέτευσης.

Μια άλλη θετική πτυχή της παραγωγής βιοκαυσίμων από φύκια είναι ότι τα τελευταία αποτελούνται από απλά χημικά στοιχεία που μπορούν εύκολα να υποστούν επεξεργασία και να διασπαστούν. Έτσι, λόγω όλων των πλεονεκτημάτων, η τεχνολογία βιοκαυσίμων φυκιών έχει τις μεγαλύτερες δυνατότητες.

Αέριο βιοκαύσιμο

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι αερίων καυσίμων:

• Βιοαέριο
• βιοϋδρογόνο

Βιοαέριο

Ένα προϊόν ζύμωσης οργανικών αποβλήτων, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως υπολείμματα κοπράνων, λύματα, οικιακά απόβλητα, απόβλητα σφαγής, κοπριά, κοπριά, καθώς και ενσίρωση και φύκια. Είναι ένα μείγμα μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα. Ένα άλλο προϊόν της επεξεργασίας των οικιακών απορριμμάτων για την παραγωγή βιοαερίου είναι τα οργανικά λιπάσματα. Η τεχνολογία παραγωγής συνδέεται με τον μετασχηματισμό πολύπλοκων οργανικών ουσιών υπό την επίδραση βακτηρίων που πραγματοποιούν ζύμωση μεθανίου.

Στην αρχή της τεχνολογικής διαδικασίας, η μάζα των απορριμμάτων ομογενοποιείται, στη συνέχεια η παρασκευασμένη πρώτη ύλη τροφοδοτείται με τη βοήθεια φορτωτή σε θερμαινόμενο και μονωμένο αντιδραστήρα, όπου η διαδικασία ζύμωσης μεθανίου λαμβάνει χώρα απευθείας σε θερμοκρασία περίπου 35°C. -38 °C. Η μάζα των απορριμμάτων αναμειγνύεται συνεχώς. Το βιοαέριο που προκύπτει εισέρχεται στη δεξαμενή αερίου (χρησιμοποιείται για την αποθήκευση αερίου) και στη συνέχεια τροφοδοτείται στη γεννήτρια ισχύος.
Το βιοαέριο που προκύπτει αντικαθιστά το συμβατικό φυσικό αέριο. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βιοκαύσιμο ή να παράγει ηλεκτρική ενέργεια από αυτό.

βιοϋδρογόνο

Μπορεί να ληφθεί από βιομάζα με θερμοχημικά, βιοχημικά ή βιοτεχνολογικά μέσα. Η πρώτη μέθοδος λήψης σχετίζεται με τη θέρμανση απορριμμάτων ξύλου σε θερμοκρασία 500-800 ° C, ως αποτέλεσμα της οποίας αρχίζει η απελευθέρωση ενός μείγματος αερίων - υδρογόνο, μονοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο. Στη βιοχημική μέθοδο χρησιμοποιούνται τα ένζυμα των βακτηρίων Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae, τα οποία προκαλούν την παραγωγή υδρογόνου κατά τη διάσπαση των φυτικών υπολειμμάτων που περιέχουν κυτταρίνη και άμυλο. Η διαδικασία συνεχίζεται σε κανονική πίεση και χαμηλή θερμοκρασία.Το βιοϋδρογόνο χρησιμοποιείται για την παραγωγή υδρογόνου κυψέλες καυσίμου μεταφορές και ενέργεια. Δεν χρησιμοποιείται ακόμη ευρέως.

Χαρακτηριστικά καυσίμου

Ένα αξιοσημείωτο πλεονέκτημα της χρήσης τέτοιου καυσίμου είναι η αμελητέα ποσότητα αιθάλης. Όταν καίγεται στο τζάκι, δεν παράγεται περισσότερη αιθάλη παρά από ένα καμένο κερί. Δεν υπάρχει επίσης μονοξείδιο του άνθρακα, το οποίο είναι επιβλαβές για την υγεία.

Όταν χρησιμοποιείται βιοαιθανόλη, στο τζάκι παράγεται μικρή ποσότητα νερού και μικρή ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα. Αυτός είναι ο λόγος για την απουσία της συνηθισμένης πορτοκαλί φλόγας.

Για να επιτευχθεί η μέγιστη φυσικότητα, προστίθενται πρόσθετα στη σύνθεση της βιοαιθανόλης, τα οποία δίνουν στις φλόγες μια χαρακτηριστική πορτοκαλί απόχρωση. Βοηθούν επίσης να επιτευχθεί η μέγιστη φυσικότητα της φλόγας.

Τάσεις στην ανάπτυξη της παγκόσμιας αγοράς βιοκαυσίμων

Οι κινητήριες δυνάμεις για τη διάδοση των βιοκαυσίμων είναι οι απειλές που σχετίζονται με την ενεργειακή ασφάλεια, την κλιματική αλλαγή και την οικονομική ύφεση. Η εξάπλωση της παραγωγής βιοκαυσίμων σε όλο τον κόσμο αποσκοπεί στην αύξηση του μεριδίου της κατανάλωσης καθαρών καυσίμων, ιδίως στις μεταφορές. μείωση της εξάρτησης από το εισαγόμενο πετρέλαιο για πολλές χώρες· μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου· οικονομική ανάπτυξη. Τα βιοκαύσιμα είναι μια εναλλακτική λύση στα παραδοσιακά καύσιμα που προέρχονται από πετρέλαιο. Τα παγκόσμια κέντρα παραγωγής βιοκαυσίμων το 2014 είναι οι ΗΠΑ, η Βραζιλία και η Ευρωπαϊκή Ένωση. Ο πιο κοινός τύπος βιοκαυσίμου είναι η βιοαιθανόλη, το μερίδιό της είναι το 82% του συνόλου των καυσίμων που παράγονται στον κόσμο από βιολογικές πρώτες ύλες.Οι κορυφαίοι παραγωγοί του είναι οι ΗΠΑ και η Βραζιλία. Στη 2η θέση βρίσκεται το βιοντίζελ. Το 49% της παραγωγής βιοντίζελ συγκεντρώνεται στην Ευρωπαϊκή Ένωση. Μακροπρόθεσμα, η συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση για βιοκαύσιμα από χερσαίες, αεροπορικές και θαλάσσιες μεταφορές μπορεί να αλλάξει σημαντικά την τρέχουσα κατάσταση στην παγκόσμια αγορά ενέργειας. Η χρήση γεωργικών πρώτων υλών για την παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων και η αύξηση της παραγωγής τους οδήγησαν στη ζήτηση για γεωργικά προϊόντα, η οποία έχει επηρεάσει τις τιμές των καλλιεργειών τροφίμων που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βιοκαυσίμων. Η παραγωγή βιοκαυσίμων δεύτερης γενιάς συνεχίζει να αυξάνεται και μέχρι το 2020 η παγκόσμια παραγωγή βιοκαυσίμων δεύτερης γενιάς θα πρέπει να φτάσει τα 10 δισεκατομμύρια λίτρα. Η παγκόσμια παραγωγή βιοκαυσίμων έως το 2020 αναμένεται να αυξηθεί κατά 25% και να ανέλθει σε περίπου. 140 δισεκατομμύρια λίτρα. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση, το μεγαλύτερο μέρος της παραγωγής βιοκαυσίμων προέρχεται από βιοντίζελ που παράγεται από ελαιούχους σπόρους (κράμβη). Σύμφωνα με τις προβλέψεις, η παραγωγή βιοαιθανόλης από σιτάρι και καλαμπόκι, καθώς και ζαχαρότευτλα, θα επεκταθεί στις χώρες της Ε.Ε. Στη Βραζιλία, η παραγωγή βιοαιθανόλης αναμένεται να συνεχίσει να αυξάνεται με επιταχυνόμενους ρυθμούς, φτάνοντας περίπου τα 41 δισεκατομμύρια λίτρα μέχρι το 2017. Γενικά, η παραγωγή βιοαιθανόλης και βιοντίζελ, σύμφωνα με την πρόβλεψη, έως το 2020 θα αυξηθεί ραγδαία και θα ανέλθει σε 125 και 25 δισεκατομμύρια λίτρα, αντίστοιχα. Η παραγωγή βιοκαυσίμων στην Ασία έχει αρχίσει να αυξάνεται ραγδαία. Από το 2014, η Κίνα βρίσκεται στην τρίτη θέση στην παραγωγή βιοαιθανόλης και η παραγωγή αυτή αναμένεται να αυξηθεί τα επόμενα δέκα χρόνια κατά περισσότερο από 4% ετησίως.Στην Ινδία, η παραγωγή βιοαιθανόλης από μελάσα προβλέπεται να αυξάνεται περισσότερο από 7% ετησίως. Παράλληλα, επεκτείνεται η παραγωγή βιοντίζελ από νέες καλλιέργειες όπως η jatropha.

Σύμφωνα με τις προβλέψεις του Παγκόσμιου Οργανισμού Ενέργειας (ΙΕΑ), η έλλειψη πετρελαίου το 2025 θα εκτιμηθεί στο 14%. Σύμφωνα με τον ΔΟΕ, ακόμη και αν η συνολική παραγωγή βιοκαυσίμων (συμπεριλαμβανομένης της βιοαιθανόλης και του βιοντίζελ) έως το 2021 είναι 220 δισεκατομμύρια λίτρα, τότε η παραγωγή του θα καλύψει μόνο το 7% της παγκόσμιας ζήτησης καυσίμων. Ο ρυθμός αύξησης της παραγωγής βιοκαυσίμων είναι πολύ πίσω από τον ρυθμό αύξησης της ζήτησης για αυτά. Αυτό οφείλεται στη διαθεσιμότητα φθηνών πρώτων υλών και στην ανεπαρκή χρηματοδότηση. Η μαζική εμπορική χρήση βιοκαυσίμων θα καθοριστεί από την επίτευξη ισορροπίας τιμών με τα παραδοσιακά καύσιμα που προέρχονται από το πετρέλαιο. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, το μερίδιο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας έως το 2040 θα φτάσει το 47,7%, και της βιομάζας - 23,8%.

Στο τρέχον επίπεδο ανάπτυξης της τεχνολογίας, η παραγωγή βιοκαυσίμων θα αντιπροσωπεύει ένα μικρό μέρος του παγκόσμιου ενεργειακού εφοδιασμού, οι τιμές της ενέργειας θα επηρεάσουν το κόστος των γεωργικών πρώτων υλών. Τα βιοκαύσιμα μπορεί να έχουν διαφορετικές επιπτώσεις στην επισιτιστική ασφάλεια – η αύξηση των τιμών των βασικών προϊόντων λόγω της παραγωγής βιοκαυσίμων μπορεί να βλάψει τους εισαγωγείς τροφίμων, από την άλλη πλευρά να τονώσει την εγχώρια αγροτική παραγωγή από μικροκαλλιεργητές.

Στερεά βιοκαύσιμα - πέλλετ

Πρόσφατα, υπήρξαν πολλές διάφορες φήμες ή ακόμα και περίεργοι «θρύλοι» ότι ένας από τους πιο πολλά υποσχόμενους και εξαιρετικά κερδοφόρους τύπους μικρών επιχειρήσεων μπορεί να είναι η παραγωγή pellets καυσίμου - ένας ειδικός τύπος βιολογικού καυσίμου. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στα πλεονεκτήματα του στερεού κοκκώδους καυσίμου και τη διαδικασία απόκτησής του.

Γιατί και πώς παράγονται τα pellets καυσίμου

Η υλοτομία, οι ξυλουργικές επιχειρήσεις, τα γεωργικά συγκροτήματα και ορισμένες άλλες γραμμές παραγωγής παράγουν αναγκαστικά, εκτός από τα κύρια προϊόντα, πολύ μεγάλη ποσότητα ξύλου ή άλλων φυτικών απορριμμάτων, τα οποία, όπως φαίνεται, δεν έχουν πλέον καμία πρακτική αξία. Δεν δόθηκαν ακόμη, απλώς κάηκαν, πετώντας καπνό στην ατμόσφαιρα, ή και κακοδιαχειρίστηκαν από τεράστιους «σωρούς». Έχουν όμως τεράστιο ενεργειακό δυναμικό! Εάν αυτά τα απόβλητα μεταφερθούν σε κατάσταση κατάλληλη για χρήση ως καύσιμο, τότε, μαζί με την επίλυση του προβλήματος της διάθεσης, μπορείτε επίσης να αποκομίσετε κέρδος! Σε αυτές τις αρχές βασίζεται η παραγωγή στερεών βιοκαυσίμων - pellets.

Στην πραγματικότητα πρόκειται για συμπιεσμένους κυλινδρικούς κόκκους με διάμετρο 4 ÷ 5 και έως 9 ÷ 10 mm, και μήκος περίπου 15 ÷ 50 mm. Αυτή η μορφή απελευθέρωσης είναι πολύ βολική - τα πέλλετ συσκευάζονται εύκολα σε σακούλες, είναι εύκολο να μεταφερθούν, είναι ιδανικά για αυτόματη παροχή καυσίμου σε λέβητες στερεών καυσίμων, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας βιδωτό φορτωτή.

Τα σφαιρίδια συμπιέζονται τόσο από φυσικά απόβλητα ξύλου όσο και από φλοιό, κλαδιά, βελόνες, ξερά φύλλα και άλλα υποπροϊόντα της υλοτομίας. Λαμβάνονται από άχυρο, φλοιούς, κέικ και σε ορισμένες περιπτώσεις ακόμη και η κοπριά κοτόπουλου χρησιμεύει ως πρώτη ύλη. Στην παραγωγή σφαιριδίων, χρησιμοποιείται τύρφη - σε αυτή τη μορφή επιτυγχάνει τη μέγιστη μεταφορά θερμότητας κατά την καύση.

Φυσικά, διαφορετικές πρώτες ύλες δίνουν διαφορετικά χαρακτηριστικά των σφαιριδίων που προκύπτουν - όσον αφορά την ενεργειακή τους απόδοση, την περιεκτικότητα σε τέφρα (την ποσότητα του υπόλοιπου άκαυτου συστατικού), την υγρασία, την πυκνότητα, την τιμή. Όσο υψηλότερη είναι η ποιότητα, τόσο λιγότερη ταλαιπωρία με τις συσκευές θέρμανσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση του συστήματος θέρμανσης.

Όσον αφορά τη συγκεκριμένη θερμογόνο δύναμη (σε όγκο), τα pellet αφήνουν πίσω τους όλα τα είδη καυσόξυλων και άνθρακα. Η αποθήκευση τέτοιου καυσίμου δεν απαιτεί μεγάλες εκτάσεις ή τη δημιουργία ειδικών συνθηκών. Στο συμπιεσμένο ξύλο, σε αντίθεση με το πριονίδι, οι διαδικασίες αποσύνθεσης ή συζήτησης δεν ξεκινούν ποτέ, επομένως δεν υπάρχει κίνδυνος αυτανάφλεξης ενός τέτοιου βιοκαυσίμου.

Τώρα στο θέμα της παραγωγής pellet. Στην πραγματικότητα, ολόκληρος ο κύκλος φαίνεται απλά και ξεκάθαρα στο διάγραμμα (εμφανίζονται οι γεωργικές πρώτες ύλες, αλλά αυτό ισχύει εξίσου για τυχόν απόβλητα ξύλου):

Πρώτα απ 'όλα, τα απόβλητα περνούν από το στάδιο σύνθλιψης (συνήθως σε μέγεθος τσιπς μήκους έως 50 mm και πάχους 2 ÷ 3 mm). Στη συνέχεια ακολουθεί η διαδικασία ξήρανσης - είναι απαραίτητο η υπολειπόμενη υγρασία να μην υπερβαίνει το 12%. Εάν είναι απαραίτητο, τα τσιπς συνθλίβονται σε ένα ακόμη λεπτότερο κλάσμα, φέρνοντας την κατάστασή τους σχεδόν στο επίπεδο του αλεύρου από ξύλο. Θεωρείται βέλτιστο εάν το μέγεθος των σωματιδίων που εισέρχονται στη γραμμή συμπίεσης σφαιριδίων είναι εντός 4 mm.

Πριν εισέλθει η πρώτη ύλη στους κοκκοποιητές, αχνίζεται ελαφρά ή βυθίζεται για λίγο σε νερό. Και, τέλος, στη γραμμή συμπίεσης pellet, αυτό το «ξυλάλευρο» πιέζεται μέσα από τις οπές βαθμονόμησης μιας ειδικής μήτρας, οι οποίες έχουν κωνικό σχήμα.Αυτή η διαμόρφωση των καναλιών συμβάλλει στη μέγιστη συμπίεση του τεμαχισμένου ξύλου με φυσικά την απότομη θέρμανση του. Ταυτόχρονα, η ουσία λιγνίνης που υπάρχει σε οποιαδήποτε δομή που περιέχει κυτταρίνη «κολλάει» αξιόπιστα όλα τα μικρότερα σωματίδια, δημιουργώντας έναν πολύ πυκνό και ανθεκτικό κόκκο.

Στην έξοδο από τη μήτρα, τα "λουκάνικα" που προκύπτουν κόβονται με ένα ειδικό μαχαίρι, το οποίο δίνει κυλινδρικούς κόκκους του επιθυμητού μήκους. Μπαίνουν στο καταφύγιο και από εκεί - στον τελικό δέκτη πέλλετ. Στην πραγματικότητα, μένει μόνο να κρυώσουν οι έτοιμοι κόκκοι και να συσκευαστούν σε σακούλες.

Ποικιλίες βιοκαυσίμων

Οι πηγές ενέργειας από βιοκαύσιμα, παρά τις ελλείψεις στη σύνθεση και την τεχνολογία παραγωγής που αναφέρονται στις προηγούμενες ενότητες, χρησιμοποιούνται ήδη. Σε ορισμένους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας, αντικαθιστούν την ηλεκτρική ενέργεια. Υπάρχουν ακόμη και ολόκληροι λέβητες βιοκαυσίμων που θερμαίνουν κτίρια κατοικιών, εμπορικούς και βιομηχανικούς χώρους.

Τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα βιοκαύσιμα είναι:

• υγρό;
• σκληρός.

Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε καθένα από αυτά.

υγρό

Είναι επίσης ένας από τους τύπους βιοκαυσίμων.

Μία από τις καταλληλότερες καλλιέργειες για παραγωγή βιοκαυσίμων είναι η ελαιοκράμβη.

Ο φορέας ενέργειας παράγεται σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:

• Η συγκομιδή της ελαιοκράμβης υφίσταται λεπτό καθαρισμό, με αποτέλεσμα να αφαιρούνται από αυτήν υπολείμματα, χώμα και άλλα ξένα στοιχεία.
• Μετά από αυτό, οι φυτικές πρώτες ύλες συνθλίβονται και συμπιέζονται για να ληφθεί κέικ.
• τότε συμβαίνει εστεροποίηση του κραμβέλαιου - με τη βοήθεια ειδικών οξέων και αλκοολών, εξάγονται πτητικές εστέρες από αυτή την ουσία.
• Στο τέλος, το καύσιμο βιοντίζελ που προκύπτει καθαρίζεται από περιττές ακαθαρσίες λαδιού.

Το υγρό καύσιμο παρασκευάζεται από ελαιοκράμβη

Επιπλέον, το βιοκαύσιμο E-95, το οποίο αντικαθιστά την παραδοσιακή βενζίνη, χρησιμοποιείται ευρέως. Αυτός ο τύπος φορέα ενέργειας αποτελείται από αιθυλική αλκοόλη με πρόσθετα που μειώνουν τη διαβρωτική επίδραση σε μεταλλικά και ελαστικά μέρη κινητήρων εσωτερικής καύσης που είναι εγκατεστημένα σε αυτοκίνητα.

Τα πλεονεκτήματα της βιοβενζίνης είναι τα εξής:

• το κόστος αυτού του τύπου καυσίμου είναι χαμηλότερο από το παραδοσιακό.
• όταν το χρησιμοποιείτε, αυξάνεται η διάρκεια ζωής των στοιχείων λαδιού και φίλτρου.
• η καύση βιοκαυσίμων δεν οδηγεί στο σχηματισμό πλάκας στα μπουζί που εμποδίζει τη διέλευση ενός σπινθήρα.
• ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης που λειτουργεί με βιοβενζίνη δεν εκπέμπει επιβλαβείς ουσίες στην ατμόσφαιρα.
• Η αιθανόλη είναι λιγότερο εύφλεκτη και δεν εκρήγνυται κατά τη διάρκεια τροχαίων ατυχημάτων.
• Η οργανική βενζίνη εκρήγνυται σε χαμηλότερη θερμοκρασία, έτσι ώστε ο κινητήρας του αυτοκινήτου να μην υπερθερμαίνεται τη ζεστή εποχή.

Η βιολογική βενζίνη θα βοηθήσει στην αντιμετώπιση περιβαλλοντικών προβλημάτων

Παρά τα πλεονεκτήματα που αναφέρονται παραπάνω, το υγρό βιοκαύσιμο έχει αρκετά μειονεκτήματα που εμποδίζουν την ευρεία εισαγωγή του στην οικονομική δραστηριότητα:

1. Κατά τη χρήση οργανικής βενζίνης, οι κινητήρες εσωτερικής καύσης και άλλος εξοπλισμός αποτυγχάνουν γρήγορα, καθώς οι ουσίες που αποτελούν τον φυσικό φορέα ενέργειας προκαλούν διάβρωση και καταστρέφουν τα ελαστικά παρεμβύσματα των μονάδων. Δεν έχουν βρεθεί ακόμη αποτελεσματικοί τρόποι για την καταπολέμηση αυτού του φαινομένου.
2. Για την πλήρη αντικατάσταση των ορυκτών καυσίμων με βιολογικά, είναι απαραίτητο να επεκταθεί σημαντικά η έκταση της γεωργικής γης, κάτι που σήμερα είναι αδύνατο. Επιπλέον, η έκταση γης που είναι κατάλληλη για την καλλιέργεια φυτών είναι περιορισμένη. Η λύση στο πρόβλημα μπορεί να είναι το καύσιμο τρίτης γενιάς, η ανάπτυξη του οποίου δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί.

Στερεός

Εκτός από τα υγρά βιοκαύσιμα, οι στερεοί οργανικοί φορείς ενέργειας έχουν λάβει επάξια αναγνώριση από τους καταναλωτές σε όλο τον κόσμο.

Τα χαρακτηριστικά τους είναι τα εξής:

1. Κατασκευάζονται από διάφορες πρώτες ύλες βιολογικής προέλευσης. Μπορεί να είναι τόσο οργανικά απόβλητα ανθρώπινης και ζωικής ζωής, όσο και μέρη διαφόρων φυτών.
2. Η ουσία της τεχνολογικής διαδικασίας για την παραγωγή στερεών βιοκαυσίμων είναι η αποτελεσματική χρήση ορισμένων μεθόδων διάσπασης της κυτταρίνης. Αυτή τη στιγμή βρίσκεται σε εξέλιξη πολλή έρευνα, σκοπός της οποίας είναι η επανάληψη των φυσικών διεργασιών διάσπασης που συμβαίνουν στον πεπτικό σωλήνα των ζωντανών οργανισμών.
3. Για την κατασκευή στερεών ορυκτών καυσίμων χρησιμοποιείται η λεγόμενη βιολογική μάζα, η οποία έχει κάποια συνοχή και αναλογίες. Το τελικό προϊόν λαμβάνεται με την αφαίρεση της υγρασίας από την πρώτη ύλη και την επακόλουθη πίεση.

Ποικιλίες στερεών βιοκαυσίμων

Τις περισσότερες φορές, ο φορέας στερεής ενέργειας παρέχεται με τις ακόλουθες μορφές:

• μπρικέτες?
• σφαιρίδια?
• κόκκους.

Πώς κατασκευάζεται το βιοντίζελ

Η αύξηση της κατανάλωσης βιοντίζελ συνέβαλε στην αυστηροποίηση των απαιτήσεων για εξοπλισμό για την παραγωγή του. Γενικά, η τεχνολογία παραγωγής βιοντίζελ έχει την εξής μορφή. Αρχικά, μεθυλική αλκοόλη και αλκάλιο προστίθενται στο φυτικό έλαιο που έχει καθαριστεί από ακαθαρσίες.Το τελευταίο δρα ως καταλύτης κατά την αντίδραση μετεστεροποίησης. Μετά από αυτό, το προκύπτον μείγμα θερμαίνεται. Ως αποτέλεσμα της καθίζησης και της επακόλουθης ψύξης, το υγρό διαχωρίζεται σε ελαφρύ και βαρύ κλάσμα. Το ελαφρύ κλάσμα είναι, στην πραγματικότητα, βιοντίζελ, και το βαρύ κλάσμα είναι η γλυκερίνη. Η γλυκερίνη σε αυτή την περίπτωση είναι ένα υποπροϊόν, το οποίο μπορεί αργότερα να χρησιμοποιηθεί στην παραγωγή απορρυπαντικών, υγρών σαπουνιών ή φωσφορικών λιπασμάτων.

Οι τεχνολογίες που χρησιμοποιήθηκαν νωρίτερα βασίζονταν στην αρχή της κυκλικής δράσης και είχαν μια σειρά από μειονεκτήματα, το κύριο εκ των οποίων εκφραζόταν στη μεγάλη διάρκεια της διαδικασίας και στη χαμηλή παραγωγικότητα του εξοπλισμού.

Οι τεχνολογίες της GlobeCore προβλέπουν την εφαρμογή της αρχής ροής της παραγωγής βιοντίζελ μέσω της χρήσης αντιδραστήρων υδροδυναμικής σπηλαίωσης υπερήχων. Σε αυτή την περίπτωση, δεν απαιτείται επαναλαμβανόμενη αντίδραση διεστεροποίησης, επομένως η διάρκεια της διαδικασίας παραγωγής βιοντίζελ μειώνεται αρκετές φορές.

Επίσης, η χρήση αντιδραστήρων υδροδυναμικής σπηλαίωσης υπερήχων καθιστά δυνατή την επίλυση του προβλήματος της προσθήκης περίσσειας μεθανόλης και την επακόλουθη ανάκτησή της. Όταν χρησιμοποιούνται τεχνολογίες σπηλαίωσης, η αντίδραση απαιτεί μόνο μια ελάχιστη ποσότητα αλκοόλης, η οποία αντιστοιχεί αυστηρά στη στοιχειομετρική σύνθεση.

Η GlobeCore παράγει σύμπλοκα βιοντίζελ βασισμένα στην τεχνολογία υδροδυναμικής σπηλαίωσης με χωρητικότητα από 1 έως 16 κυβικά μέτρα την ώρα. Κατόπιν αιτήματος του Πελάτη, είναι δυνατή η κατασκευή εξοπλισμού για μεγαλύτερη παραγωγικότητα.