Биотопливо

Что такое биодизель?

Биодизель – это вид топлива, используемого в дизельных двигателях. это создается путем химического преобразования животных жиров или растительных масел.Чистое растительное масло также хорошо подходит для двигателей, но оно относительно вязкое и его трудно полностью сгореть при температуре окружающей среды в современных автомобилях. У перехода на биодизельное топливо так много преимуществ.

• Легко смешивается с нефтью в любом соотношении.

• Изготовлен из возобновляемых источников.

• Снижает вязкость чистого растительного масла.

• В современных автомобилях для сжигания не требуется никаких модификаций.

• Смазывающую способность дизельного топлива с низким содержанием серы можно восстановить, смешав небольшое количество (1%) биодизеля.

• Снижает выбросы двуокиси серы (SO2) на 100%, сажи на 40-60%, окиси углерода (CO) на 10-50%, углеводородов на 10-50% и закиси азота на 5-10% ( Выбросы закиси азота варьируются в зависимости от настройки двигателя и возраста двигателя.

Биодизель считается топливом и добавкой к топливу, он соответствует стандартам чистого дизельного топлива. Когда он смешан с биотопливом, обозначается как «B2», «B5». «B20» и т. Д. Число указывает процентное содержание биодизеля в нем.

Наиболее часто используемый метод производства биодизеля называется «переэтерификация, ”Которые изменяют химические свойства нефти с помощью метанола. Это простой метод, побочным продуктом которого является глицерин.

Производство топливных брикетов

Технология изготовления топливных брикетов во многом напоминает производство пеллет. Различие в форме готового продукта. Отходы сельскохозяйственного и деревообрабатывающего производства также мелко рубятся и при высоком давлении прессуются.

Некоторые виды сырья для производства брикетов необходимо нагревать до очень высокой температуры – до 350 градусов. В древесном сырье очень много лигнина, поэтому прессование идет отлично. При использовании однолетних растений лигнина не хватает, поэтому производство топливных брикетов из соломы идет с добавлением связующих веществ.

При высокой температуре больше всего оплавляется поверхность брикетов, что делает их прочными

Это очень важно, так как транспортировка может существенно травмировать биотопливо

Цилиндрические брикеты получают с помощью ударных механизмов, длина производимых брикетов может быть бесконечна, нарезка на куски производится по желанию. Различают цельные брикеты и брикеты с отверстием внутри. Плотность прессовки очень высока, близка к каменному углю. Объем произведенного брикета в 10 раз меньше, чем объем первоначального сырья, взятого для производства.

↑ Автомобили на «традиционном» альтернативном топливе

Постоянно усиливающаяся проблема с ростом цен на топливо и загрязнением окружающей среды заставляет производителей активнее разрабатывать силовые установки, работающие на альтернативном топливе. Среди этих этих разработок уже выделились достаточно «традиционные» направления. Среди них:

1) «Биоэтанол»

. Ну, это обычный этиловый спирт, а «био» — потому, что его производят из растительного сырья. Этот вид топлива в двигателях внутреннего сгорания пробовали применять ещё в конце 19 века. Однако тогда этанол не выдержал конкуренции с бензином — он даёт меньше энергии при сгорании, а значит — уменьшается мощность двигателя. Сейчас к идее вернулись, отчасти благодаря постоянно дорожающей нефти, отчасти ради заботы об окружающей среде — в отличие от бензина, автомобили, работающие на этаноле, своими выбросами куда менее вредят атмосфере.

Однако, помимо меньшей энергоёмкости, ещё одной проблемой являются затраты на производство этанола. Сейчас этанол в тех странах, где пытаются на него переходить, получают из зерна или сахарной свеклы, т. е. пищевых продуктов. И растительного сырья нужно много — так, например, одна заправка спортивного автомобиля может съесть до 250 кг. кукурузы. На фоне подступающего мирового продовольственного кризиса планы США по производству биотоплива из растительного сырья (а там на этанол пускают уже где-то 25% выращиваемой кукурузы) многие подвергли резкой критике. Ринулись переходить на альтернативное топливо и в Швеции — компания Saab недавно продала уже стотысячный автомобиль, работающий на этаноле.

2) «Биодизель»

. Ещё одна разновидность топлива из растительного сырья, возможность использования которого использовали ещё в начале 20 века. Наиболее предпочтительным сырьём для производства этого вида топлива является рапс, можно использовать также сою, хлопок и т. п.

3) Природный газ

. В общем-то, этот вид топлива уже давно используется в качестве «альтернативного» и в настоящее время газ является самым популярным альтернативным топливом. Газ дешевле и запасов его в мире больше, машины, работающие на природном газе, меньше загрязняют окружающую среду, однако за счёт того, что для хранения газа нужны тяжёлые и прочные баллоны, для небольших автомобилей использование газа не очень выгодно.

4) Водород

. У этого вида топлива как альтернативы традиционному в будущем очень много сторонников. Использование водорода в качестве топлива, с одной стороны, достаточно привлекательный вариант — он при сгорании совершенно не загрязняет атмосферу, не выбрасывая, в отличие от других «альтернативных топлив», даже углекислого газа, вызывающего парниковый эффект. Кроме того, его энергия сгорания весьма высока. Автомобили, работающие на водороде, уже выпущены, и ряд корпораций планирует выпустить ещё больше автомобилей, работающих на водороде, в ближайшее время.

Автомобиль , работающий на водороде

Однако, есть немало проблем. Во-первых, водород очень взрывоопасен, и хранить его неудобно и дорого. Во-вторых, само получение водорода требует затрат энергии, и имеет смысл, очевидно, только в том случае, если для его получения будет использоваться «даровая» энергия ветра или Солнца, иначе никакого выигрыша с точки зрения охраны окружающей среды получено не будет. В-третьих, переоборудование автомобиля для работы на водороде приведёт к усложению и утяжелению конструкции.

В конструктивном плане есть два варианта получения энергии из водорода — это использование т. н. топливных элементов, либо использование водорода в качестве топлива в обычном двигателе внутреннего сгорания. У обоих вариантов есть плюсы и минусы, сторонники и противники.

Этот автомобиль, выпущенный , может работать аж на 5 различных видах топлива. Это биоэтанольная смесь E85, сжатый природный газ, биогаз, бензин и газовая смесь Hythane (10% водорода и 90% природного газа метана)

Основные преимущества

• По сравнению с дизельным топливом ископаемого происхождения, Биодизель имеет экологические преимущества, поскольку снижает выбросы парниковых газов.
• По сравнению с нефтяным дизельным топливом чистый монооксид углерода снижается на 78%.
• Когда биодизель добавляется к традиционному дизельному топливу, даже в смеси менее 1%, смазывающая способность нефтяного дизельного топлива может быть значительно улучшена.
• Это безвредное для окружающей среды топливо.
• Изготовлен из возобновляемого сырья.
• Он почти не содержит серы. Избегайте выбросов SOx (кислотный дождь или парниковый эффект).
• Улучшить сгорание и значительно снизить выбросы дыма и пыли (почти до 55%, устраняя черный дым и неприятные запахи).
• В процессе сгорания он производит меньше углекислого газа, чем углекислый газ, поглощаемый ростом растений (замкнутый цикл углекислого газа).

Неудачник может узнать больше об этом виде биотоплива и его характеристиках.

Сроки годности и стабильность биодизеля

Независимо от вида, любое топливо имеет срок годности. Этот срок напрямую связан с химическим составом продукта и условиями хранения. Стоит отметить: химическая стабильность биологически чистого дизеля напрямую зависит от вида масла, на основе которого продукт получен.

Продукт на основе масел, естественно содержащих антиоксидант токоферол, а также витамин «Е», остаётся пригодным для использования дольше, чем продукт, полученный на основе прочих видов растительных масел.

По мнению специалистов, стабильность топливного продукта на основе растительных масел заметно снижается через 10 дней. Срок годности истекает через два месяца. Также оказывает влияние на стабильность продукта температура, учитывая насколько критические температуры способны денатурировать топливо.

При помощи информации: ThoughtCo

Меры безопасности

Биотопливо нужно использовать с осторожностью, ведь небрежное обращение может привести к ожогам и даже к пожару. Перед изготовлением горючего и его использованием нужно хорошо изучить правила эксплуатации:. Когда в топливный блок заливается горючее, камин должен быть холодным

При не потушенном пламени доливать смесь категорически запрещено. Лучше, если блок будет заполнен на 1/3, не стоит наполнять его до края, иначе может загореться весь камин. Лучше в процессе эксплуатации потушить пламя, долить жидкость и зажечь заново. Чтобы разжечь огонь, нужно использовать приспособления, которые входят в комплект с камином. При использовании зажигалки можно случайно получить ожог. Помните, что во время загорания биоэтанол может вспыхнуть

Когда в топливный блок заливается горючее, камин должен быть холодным. При не потушенном пламени доливать смесь категорически запрещено. Лучше, если блок будет заполнен на 1/3, не стоит наполнять его до края, иначе может загореться весь камин. Лучше в процессе эксплуатации потушить пламя, долить жидкость и зажечь заново. Чтобы разжечь огонь, нужно использовать приспособления, которые входят в комплект с камином. При использовании зажигалки можно случайно получить ожог. Помните, что во время загорания биоэтанол может вспыхнуть

Для розжига используют инструменты с длинной ручкой, чтобы себя обезопасить. Никогда не используйте бумагу для разжигания, это также касается дерева и прочих горючих материалов, их использование целесообразно только для дровяных каминов, а для блока биокамина они не подходят

Если по неосторожности горючая смесь разлилась, её нужно насухо вытереть, какая бы поверхность ни была. Разжигать биокамин противопоказано детям, лучше хранить горючее в недоступном для них месте

Когда установка не используется, то жидкость для биокамина не должна находиться в топливном баке. Перед покупкой или изготовлением биокамина стоит проконсультироваться с врачом, есть ли у членов семьи заболевания дыхательных путей. Убирать из горелки остатки биоэтанола необходимо постоянно, чтобы спиртовые пары не накапливались в квартире. Нельзя хранить топливо около камина. Ни в коем случае не разбавляйте биоэтанол керосином или другими горючими смесями, в противном случае может произойти отравление организма продуктами горения. При использовании камина для ароматерапии, эфирных масел в блок добавляйте совсем немного. Если добавить масло в большом количестве, пламя не будет равномерно гореть, и испарения могут плохо повлиять на самочувствие человека.

Биокамины, которые работают на биоэтаноле, заняли свою нишу в создании современного интерьера. У такой установки есть много преимуществ перед газовыми и электрическими аналогами. Цены на биокамины очень разные, а их изготовление не является сложным, поэтому сделать такой камин можно и своими руками, имея необходимый чертеж. Благодаря большому разнообразию отделочных материалов можно самому сделать уникальный камин, который впишется в интерьер и будет радовать и согревать семью по вечерам.

>

Производство биодизельного топлива

Исходным сырьем для производства такого топлива могут служить очень многие сельскохозяйственные культуры. В зависимости от климатического пояса это может быть соя, семена кукурузы и подсолнечника, рапс. И это далеко неполный список. Некоторые умельцы умудряются наладить производство биодизельного топлива в домашних условиях из остатков подсолнечного масла.

Рапсовые культуры являются наиболее подходящими, так как они быстро растут и не прихотливы к погодным и другим условиям. Но в последнее время активно обсуждается возможность производства топлива из водорослей. По предварительным оценкам, такое сырье в недалеком будущем потеснит рапсовые культуры. Это обусловлено тем, что для выращивания водорослей нет необходимости занимать посевные площади. Кроме того, результат будет иметь и лучшие технико-экономические показатели.

Ресурсы на изготовление

На объём одного литра чистого растительного масла (рапсовое, кукурузное, соевое) потребуется 3,5 грамма гидроксида натрия. Гидроксид натрия (каустическая сода) широко применяется в составе очистительных жидкостей.

Однако нельзя путать это вещество с другим веществом — гипохлоритом кальция, которое также содержится в составе некоторых чистящих средств. Также потребуется 200 миллилитров метанола (метилового спирта).

Химический (токсичный) компонент – метанол, одна из составляющих списка компонентов, необходимых для производства биодизеля своими руками в домашних условиях

Из механического «производственного» оборудования нужен блендер. Оптимальный вариант – аппарат, где есть режим тихого хода. Следует отметить, что приёмной ёмкостью блендера для приготовления биодизеля следует использовать стеклянную, не пластиковую.

Метанол, применяемый для изготовления биодизеля, способен вступать в реакцию с пластиком. Кроме того, потребуются:

• цифровые весы для точного измерения,
• стеклянный контейнер на 200 миллилитров (маркированный по уровням),
• стеклянный (пластиковый) контейнер (1 л) с маркировкой по уровням,
• открытый стеклянный (пластиковый) сосуд (1,5 литра),
• очки защитные,
• перчатки с фартуком.

Меры предосторожности

Внимание! Применяемые вещества — гидроксид натрия и метанол, при попадании на кожу приводят к плачевным результатам. Также опасными являются пары этих химических компонентов, учитывая степень токсичности. Метанол легко и быстро впитывается в организм через кожу, поэтому необходимо исключить попадание вещества на руки

Гидроксид натрия относится к едким химическим компонентам, способен вызвать химический ожог

Метанол легко и быстро впитывается в организм через кожу, поэтому необходимо исключить попадание вещества на руки. Гидроксид натрия относится к едким химическим компонентам, способен вызвать химический ожог.

Ещё один важный компонент, который требуется под приготовление биодизеля на основе растительного масла – гидроксид натрия или в простой интерпретации – каустическая сода

Отсюда вывод — готовить биодизель своими руками следует в условиях хорошо проветриваемого помещения. Если случайно пролит любой из химических компонентов с попаданием на кожу, нужно немедленно промыть место контакта водой.

Вся посуда, используемая в эесперименте, по умолчанию становится «токсичной», а потому может применяться исключительно для производства биодизеля.

Примеры успешного внедрения биотоплива в разных странах мира

1. Россия: В России биотопливо уже давно используется для производства тепла и электроэнергии. Например, в 2017 году компания “Татэнерго” запустила первую линию по производству пеллет из лесной биомассы в Татарстане. Кроме того, в России существует программа поддержки использования биотоплива в сельском хозяйстве, которая помогает фермерам перейти на использование биотоплива в качестве замены традиционным видам топлива.

2. США: Биотопливо также широко используется в США. Например, компания “Poet” – один из крупнейших производителей биодизеля в мире, имеющий производственные мощности в 27 штатах США. Кроме того, в США действует программа RFS (Renewable Fuel Standard), которая обязывает производителей бензина и дизеля добавлять в свой продукт определенное количество биотоплива.

3. Бразилия: Бразилия является одной из лидеров в производстве биотоплива на основе сахарного тростника. В 2018 году биотопливо составило около 18% всей энергии, потребляемой в стране. Кроме того, в Бразилии существует программа Proálcool, которая стимулирует использование этилового спирта как замены бензина и дизеля.

4. Германия: Германия является одним из лидеров в Европе по использованию биотоплива. В стране созданы мощности для производства биогаза, биодизеля и биоэтанола. Кроме того, в Германии существует программа EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz), которая финансирует проекты по производству энергии из возобновляемых источников.

5. Швеция: Швеция является лидером в мире по доле биотоплива в общем объеме потребления топлива. Около 30% всего потребляемого топлива в Швеции – это биотопливо. В стране активно развиваются проекты по производству биогаза, биодизеля и биоэтанола.

Это лишь некоторые примеры успешного внедрения биотоплива в разных странах мира. В целом, использование биотоплива становится все более распространенным и важным в современном мире.

Что называют биотопливом?

Биологическим топливом называют горючий элемент, созданный из растительного или животного сырья. В качестве сырья используют разнообразные сельскохозяйственные культуры. Например, соевые семена, сахарный тростник и т.д. В некоторых случаях для изготовления горючего задействуют органические отходы. Впервые биотопливом начали пользоваться в 70-х годах в США.

На данный момент природный источник энергии активно развивают и с успехом применяют более 40 стран. Известно несколько видов горючего элемента: жидкий, твердый и газообразный. Классификация установлена в согласии с агрегатным состоянием биологического вещества.

1. Жидкий. Безопасный и экологически чистый природный ресурс, полученный вследствие переработки растительного сырья. Наиболее популярными представителями жидкого горючего является диметиловый эфир, биометанол и биодизель. Жидкое биотопливо наблюдается в двигателях внутреннего сгорания. Диметиловый эфир является источником питания автомобиля. Биодизель также может выступать альтернативным вариантом транспортного горючего.
2. Твердый элемент. Старинный и европейский энергоресурс. Яркими представителями твердого биотоплива являются отходы жизнедеятельности животных (навоз, птичий помет), торф или древесина. С помощью торфяного энергоресурса отапливаются жилые помещения. Древесину используют для приготовления еды. На древесине функционируют европейские тепловые электростанции. Отходы жизнедеятельности животных также активно применяют в отопительных целях.
3. Газообразный. Биоводород и биогаз- два ярких и главных представителя газообразного биотоплива. Биоводород добывается путем нагрева древесных отходов. Горючее активно используется в момент изготовления водородного топливного элемента для транспортных средств. Второй вариант биотоплива заменяет природный газ. Создается путем метанового брожения с помощью разнообразных бытовых и природных материалов (водоросли, помет, сточные воды).

Выведены три основные поколения биотоплива. К первому относят сельскохозяйственные культуры, содержащие высокий уровень целлюлозы: сою, кукурузу и сахарную свеклу. Выращивание подобных культур вредит климатическому состоянию окружающей среды. Поэтому ученые продолжают искать другие виды биотоплива.

Представители второго поколения богаты на целлюлозу и лигнин. Для производства травяной или древесной биомассы требуется много площади. Использование биотоплива в этом случае сокращает земельные ресурсы.

Горючее сырье, относящийся к третьему поколению в настоящее время усовершенствуется и дорабатывается. Главным представителем этого поколения являются водоросли, выращенные в открытых водоемах.

Многочисленные исследования ученых и создание новых методик позволяют в недалеком будущем разработать новые виды горючего биологического топлива.

В настоящем, альтернативные энергоресурсы, применяющиеся на практике, обладают рядом положительных и отрицательных качеств.

Биодизель

Биодизель – это еще один вид биотоплива, который производится как из новых, так и из использованных растительных масел и некоторых животных жиров. Биодизель получил широкую известность и распространился по всему миру благодаря тому, что многие люди начали делать собственное топливо дома чтобы не тратить слишком много топлива на заправку автомобилей.

Биодизель можно использовать во многих транспортных средствах с дизельным двигателем без особой модификации двигателя. Однако для более старых моделей дизельных двигателей может потребоваться некоторый капитальный ремонт, прежде чем они смогут работать с биодизелем. В последние годы в Соединенных Штатах выросла небольшая промышленность по производству биодизеля, и биодизель уже доступен на некоторых станциях обслуживания.

Производство топливных гранул (пеллет)

Пеллеты, топливные гранулы, как и топливные брикеты, производятся из опилок, других древесных отходов, шелухи подсолнечника, соломы. Растительная масса помещается в биоустановки, то есть емкости, где происходит измельчение. Получается практически мука из отходов растительного производства. Эта масса поступает в сушилку, где выпаривается жидкость. Именно этот процесс подготавливает массу к качественной прессовке.

В прессе-грануляторе при сжатии растительной муки повышается температура массы. В растительных частицах содержится лигнин, по составу схожий со смолой. Он растапливается и склеивает высушенные частички растений, получаются гранулы того размера, который задан при настройке оборудования.

Для гранулирования используют специальные пресс-формы, так называемые кольцевые штампы. Они вращаются с помощью роторных вальцов, и при вращении растительная масса поступает в круглые отверстия пресс-формы, то есть в фильеры. Схема аппарата напоминает обычную мясорубку с ножом, который снаружи срезает цилиндрики гранул.

Это простое описание технологии, которое завершается охлаждением и упаковкой. Объем одной упаковки минимум 2 кг, но каждый завод, как правило, продает гранулы и врассыпную, это удобно покупателям – промышленным предприятиям.

Недостатки использования энергии биотоплива

Хотя преимущества очевидны и положительны, использование энергии биотоплива также имеет определенные недостатки, такие как:

• Этанол горит на 25-30% быстрее, чем бензин. Это приводит к более низкой цене.
• Во многих странах биотопливо производится из сахарного тростника. После того, как продукты собраны, собранные тростники сжигаются.. Это вызывает выбросы метана и закиси азота, что увеличивает глобальное потепление, поскольку они являются двумя парниковыми газами из-за их способности удерживать тепло. Таким образом, то, что мы экономим на выбросах, с одной стороны, мы выбрасываем с другой.
• Когда этанол производится из кукурузы, природный газ или уголь используются для производства пара во время его производства. Более того, Азотные удобрения и гербициды проливаются в процессе выращивания кукурузы, что загрязняет воду и почву.. Эту проблему можно решить, используя органические или, по крайней мере, экологические системы сельскохозяйственного производства. CO2 от ликероводочных заводов также может использоваться для производства водорослей (которые, в свою очередь, могут использоваться для производства биотоплива). Кроме того, если поблизости есть фермы, метан из навоза можно использовать для производства пара (по сути, это эквивалентно использованию биогаза для производства биотоплива).

Как видите, энергия биотоплива он продвигается по своему пути как еще одна возобновляемая энергия. Однако существует множество улучшений и разработок, которые необходимы для того, чтобы он стал новым источником энергии для автомобилей по всему миру.

Как производится дизельное биотопливо?

Сырьем для этого вида топлива могут служить любые культуры, из которых получают большое количество растительного масла. Чаще всего это рапс и соя, их переработка дает максимальный выход сырья и, соответственно, конечного продукта в виде биодизеля.

В дело идут и животные жиры, являющиеся отходами мясокомбинатов, кожевенных заводов и других предприятий. Также годятся перегоревшие растительные масла из ресторанов и прочих заведений общественного питания.

Следует отметить, что биодизель из масла растительного и животного происхождения производится по относительно простой технологии. Основные этапы технологического процесса выглядят следующим образом:

• грубая и тонкая очистка сырья (масла) от мельчайших примесей;
• смешивание масла и метилового спирта с добавлением щелочного катализатора в реакторе. Пропорции сырья и метанола – 9 : 1, катализатором служит гидроксид натрия или калия;
• нагрев до 60 °С и перемешивание при этой температуре в течении примерно 2 часов. Этап носит название этерификации;
• полученная субстанция отстаивается в отдельной емкости и расслаивается на 2 вещества – глицериновая фракция и собственно биодизель;
• вещества разделяются в сепараторе, после чего горючее проходит термическую обработку с целью выпаривания из него воды.

Технологическое оборудование для производства биодизеля тоже не отличается высокой сложностью и представляет собой несколько емкостей, соединенных между собой трубопроводами, а также насосы – главный и несколько дозирующих. Поскольку на предприятиях все этапы автоматизированы, то реактор и другие резервуары оборудованы датчиками температуры и уровня, а насосами управляет контроллер. Все данные о протекающем процессе выводятся на дисплей оператора.

Из чего получают биотопливо

Ответить на вопрос, что такое биодизель, можно достаточно просто. Материалом для получения этого топлива выступают любые виды растительного масла или животные жиры. Подходит подсолнечное, соевое, рапсовое, арахисовое, льняное, пальмовое, кукурузное, конопляное, кунжутное и другие масла. Наибольшее распространение для изготовления биодизеля получил рапс. Рапсовое масло самое дешевое и доступное, что и привело к появлению так называемого рапсового биодизеля.

Стоит отметить, что биодизельное топливо, изготовленное из того или иного масла, получает характерные отличия. Биодизель, который изготовлен на основе рапсового масла, отличается наибольшей температурой застывания и фильтруемости, но дизельный двигатель на таком топливе менее производителен.

Биодизель, приготовленный из пальмового масла, позволяет обеспечить лучшую отдачу от мотора, но его показатель фильтруемости не подходит для стран, где отмечаются постоянные или сезонные низкие температуры.