Биотопливо для каминов: виды, свойства, особенности, плюсы и минусы. Биотопливо для камина: состав и виды Тип #1: твердое

Сегодня мы продолжаем эту тему.

Наверное, не все хорошо знакомы с ситуацией в этой области, поэтому на наш взгляд полезно было бы напомнить, что такое возобновляемая энергетика, биотопливо, в чем их преимущества и каковы возможные риски их широкого использования.

Возобновляемая энергетика - это использование источников энергии, получаемой с помощью солнца, ветра, воды, а также - геотермальная энергия земли.
Кроме этого, к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) относятся отходы производства и потребления, за исключением отходов, полученных в процессе использования углеводородного сырья и топлива; биогаз, газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов, газ, образующийся на угольных разработках.

Биотопливо - это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои.
Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, солома) и газообразное (биогаз, водород).

Под производство сырья для биодизеля отчуждаются большие земельные площади, на которых нередко используют повышенные дозы средств защиты растений.
Это приводит к биодеградации грунтов и снижению качества почв.
С другой стороны, жмых, получаемый в процессе производства растительного масла, используется в качестве корма для скота, что позволяет более полно утилизировать биомассу растения.

Производство биодизеля позволяет ввести в оборот не используемые с/х земли, создать новые рабочие места в сельском хозяйстве, машиностроении, строительстве и т. д.
Из достоинств биодизеля можно отметить хорошие смазочные характеристики, увеличение срока службы двигателя, высокая температура воспламенения, следовательно он более безопасен, а также побочный товар производства - глицерин, имеющий широкое применение в промышленности.

Недостатки - необходимость подогревать топливо в холодное время года, долго оно не хранится (не более 3х месяцев).

Биогаз - товар сбраживания органических отходов (биомассы), представляющий смесь метана и углекислого газа. Разложение биомассы происходит под воздействием бактерий класса метаногенов.
В XVII веке Ян Баптист Ван Гельмонт обнаружил, что разлагающаяся биомасса выделяет воспламеняющиеся газы. Алессандро Вольта в 1776 году пришёл к выводу о существовании зависимости между количеством разлагающейся биомассы и количеством выделяемого газа. В 1808 году сэр Хэмфри Дэви обнаружил метан в биогазе.

Состав и качество биогаза: 50-87 % метана, 13-50 % CO2, незначительные примеси H2 и H2S. После очистки биогаза от СО2 получается биометан.
Биометан - полный аналог природного газа, отличие только в происхождении.
Поскольку только метан поставляет энергию из биогаза, целесообразно, для описания качества газа, выхода газа и количества газа все относить к метану, с его нормируемыми показателями.

Перечень органических отходов, пригодных для производства биогаза: навоз, птичий помёт, зерновая и меласная послеспиртовая барда, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки, каныга), трава, бытовые отходы, отходы молокозаводов - соленая и сладкая молочная сыворотка, отходы производства биодизеля - технический глицерин от производства биодизеля из рапса, отходы от производства соков - жом фруктовый, ягодный, овощной, виноградная выжимка, водоросли, отходы производства крахмала и патоки - мезга и сироп, отходы переработки картофеля, производства чипсов - очистки, шкурки, гнилые клубни, кофейная пульпа.
Производство биогаза позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу.
Метан оказывает влияние на парниковый эффект в 21 раз более сильное, чем СО2, и находится в атмосфере 12 лет. Захват метана - лучший краткосрочный способ предотвращения глобального потепления.

Переработанный навоз, барда и другие отходы применяются в качестве удобрения в сельском хозяйстве. Это позволяет снизить применение химических удобрений, сокращается нагрузка на грунтовые воды.

Биогаз используют в качестве топлива для производства: электричества, тепла или пара, или в качестве автомобильного топлива.
Биогазовые установки могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах.
Биогазовая установка может заменить ветеринарно-санитарный завод, т. е. падаль может утилизироваться в биогаз вместо производства мясо-костной муки.

Производство биотоплив позволит создать в развивающихся странах новые рабочие места, снизить зависимость развивающихся стран от импорта черного золота.
Критики развития биотопливной индустрии заявляют, что растущий спрос на биотопливо вынуждает сельхозпроизводителей сокращать посевные площади под продовольственными культурами и перераспределять их в пользу топливных. Например, при производстве этанола из кормовой кукурузы барда используется для производства комбикорма для скота и птицы.
При производстве биодизеля из сои или рапса жмых используется для производства комбикорма для скота. То есть производство биотоплива создаёт ещё одну стадию переработки сельскохозяйственного сырья. При сборке подчистую кукурузный силосом, который является главным компонентом при производстве биотоплива, земля становится подверженной эрозии и становится непригодной для сельскохозяйственной деятельности.
К тому же эксперименты в этой области, когда на изготовление этилового спирта пускалась кукуруза, уже отразились на мировых ценах на зерновые культуры. Эксперты ООН уже обратилась к США с просьбой остановить производство биотоплива.

Напомним, что с 1 июля вступает в силу закон об обязательном добавлении биоэтанола в бензины. Впрочем, данная программа уже должна была стартовать, однако с 1 января 2014 г. она не заработала. Основной причиной невозможности выполнения закона является отсутствие подзаконных актов, которыми бы регламентировались технические и налоговые аспекты добавления биоэтанола.

По расчётам экономистов из Университета Миннесоты, в результате биотопливного бума число голодающих на планете к 2025 году возрастёт до 1,2 млрд человек.
Вместе с тем, специалисты доказали что, выбросы углекислого газа при использовании биотоплива превышают аналогичный показатель бензина на 7%.

При этом, именно сокращение этих выбросов в атмосферу, обвиняемых в «парниковом эффекте», и вынудило в свое время к поиску альтернативы нефтепродуктам.
Вывод: Таким образом, можно сказать, что биотопливо и биогаз в относительно небольших количествах могут производиться не как самоцель, а как результат переработки отходов.
Это позволит несколько уменьшить количество потребляемого топлива и соответствующие выбросы из него. Целесообразно поставить акцент не на целевой ориентации посевов под биотопливо, а для начала на использовании уже существующих отходов, не искать замену нефти, а использовать технологию для очистки территорий от ранее произведенных отходов.
Это правильное направление, в котором главное – соблюдать баланс, не отказываться совсем, но и не перегибать палку.
Продолжение следует

Биотопливо изготавливается из натурального сырья на основе продуктов жизнедеятельности организмов. Использоваться в процессе производства могут продукты растительного и животного происхождения, которые получаются при переработке биологических отходов. Биотопливо для камина представляет собой лучший вид горючего, который не предусматривает необходимости наличия дымохода.

Применяется материал для экокаминов. Использование при производстве возобновляемых растительных ресурсов дало приставку «био». Каминное топливо - это денатурированный этанол, который имеет в основе обыкновенный этанол. Данный ингредиент - это спирт, который получается при ферментации растительных сахаросодержащих культур, среди них:

картофель;
свекла;
пшеница;
тростниковый сахар.

Получить чистый спирт можно ещё при гидролизе сырья, которое имеет повышенное содержание целлюлозы. В качестве примера можно привести древесину и солому.

Свойства биотоплива

Этанол в процессе денатурации обретает свойства нейтрального воздействия на окружающую среду. Материал не оказывает вредного влияния на организм человека, а его горение - это разложение с образованием некоторого количества тепла, пара и оксида углерода. Когда используется биотопливо для камина, удается получить ровные красивые огненные языки.

Топливо безопасно, оно не имеет запаха, не вырабатывает дыма и горит без копоти. Это позволяет исключить необходимость монтажа вытяжки для дыма. Тепло не теряется, оно остаётся в помещении. Всё это указывает на то, что коэффициент полезного действия равен 95%. Если провести сравнение внешнего вида пламени, которое получается при горении биотоплива, с тем, что образуется при горении поленьев, то отличий почти никаких нет. Биотопливо используется в виде геля, который имеет морскую соль в составе. Она позволяет добиться характерного потрескивания дров.

Виды биотоплива

Биотопливо для камина изготавливается сегодня массово в странах Европы, Северной и Южной Америки. Бразилия занимает лидирующую позицию в производстве этанола. Всё изготавливаемое в мире биотопливо можно классифицировать на несколько видов, среди них:

биодизель;
биогаз;
биоэтанол.

Биодизель получается из растительных масел, биогаз - это своеобразный аналог природного газа. Его изготавливают из отходов и мусора, которые претерпевают специальную обработку. Что касается биоэтанола, то он содержит спирт и является заменителем бензина. Если вам нужно биотопливо для камина, то можно более подробно рассмотреть биодизель. В его основе переработанные растительные жиры животного и микробного происхождения. Сырьем выступают следующие масла:

соевое;
кокосовое;
пальмовое;
рапсовое.

В производстве могут использоваться отходы переработки пищевой промышленности. В основе разработки - технология производства биодизеля из водорослей. В Европе наиболее часто используется биодизель, в основе которого масло.

Состав биоэтанола

Жидкое биотопливо для каминов может быть представлено биоэтанолом. Это - спирт, который получается в ходе ферментации из углеводов. Последние содержатся в кукурузе, сахарном тростнике, сахаре и крахмале. Сырьем для выработки служат деревья, травы и другая целлюлозная биомасса. Если вы решили использовать биоэтанол, то средство будет представлять собой бесцветную жидкость, которая не имеет запаха.

Особенности биотоплива

Биологическое топливо при сжигании не образует угарный газ, при этом отсутствуют сажа и копоть. При работе с топливом камины выделяют такое количество сажи, объём которой не больше, чем при сжигании обычной свечи. Если использовать в качестве топлива этанол, то его сжигание сопровождается выделением лишь воды и углекислого газа. Поэтому пламя не имеет традиционного оранжевого оттенка.

Для того чтобы добиться естественности, описываемые виды топлива дополняются присадками. За счёт них огонь обретает оранжевый цвет и смотрится более натурально, а также насыщенно. Биотопливо для каминов, состав которого был упомянут в статье, можно использовать в качестве энергоносителя для работы приборов освещения. Например, керосиновая лампа, работая совместно с биотопливом, не будет выделять копоть, запах будет отсутствовать, а если использовать керосин, то никак не избежать подобных последствий.

Изготовление биотоплива

Если вы хотите использовать домашний камин на биотопливе, то можно изготовить средство для его работы самостоятельно. Множество аптек сегодня предлагает этанол, концентрация которого составляет от 90 до 96%. Жидкое топливо на его основе изготовить довольно просто. Для окраски можно использовать бытовой очищенный бензин, который довольно часто заменяется горючим для зажигалок. Если вы хотите удостовериться в качестве, то следует проверить, насколько средство прозрачно и имеет ли запах.

Для того чтобы изготовить биотопливо для камина своими руками, следует добавить примерно 100 г бензина к литру спирта. Состав перемешивается, а использовать его рекомендуется сразу, так как через некоторое время ингредиенты расслоятся. На таком топливе очаги работают без вытяжек и дымоходов, помещение, однако, всё же следует время от времени проветривать, это позволит исключить нехватку кислорода и излишнюю влажность.

Расход и эффективность

Как показывает практика, коэффициент полезного действия биотоплива составляет примерно 95%. Если использовать биоэтанол без запаха, то его средний расход в час составит примерно 0,36 л. Если сжечь 1 л вещества, то удастся получить примерно 5 кВт*ч тепловой энергии. Если проводить сравнение экокамина с электрообогревателем на 3 кВт, то по эффективности данные устройства схожи. Но первый дополнительно будет увлажнять воздух, тогда как второй, напротив, - сушить.

Если вы хотите получить натуральный по виду камин, то следует приобретать модель с искусственными поленьями. Обычно они изготавливаются из огнеупорной керамики, а при воздействии на них повышенной температуры начинают краснеть. Камины на биотопливе, фото которых вы сможете рассмотреть в статье, могут работать, выделяя аромат хвои. Для этого следует использовать несколько капель эфирного масла. При горении вы увидите пламя синеватого оттенка, что верно для биотоплива растительного происхождения.

Преимущества и недостатки биотоплива

Камин на биотопливе без дымохода можно приобрести сегодня в любом магазине соответствующих товаров. Такое оборудование работает на специальном веществе, которое имеет некоторые плюсы и минусы. Например, эффективность и расход - это те факторы, которые волнуют потребителей в первую очередь. Всего лишь за час работы современный биокамин будет сжигать 500 мл топлива. Количество выделяемого тепла при этом будет равно 6,58 кВт*ч на литр биотоплива.

По эффективности такое оборудование довольно привлекательно. Среди дополнительных достоинств можно выделить то, что биотопливо является чистым продуктом с точки зрения экологии. Горение вы сможете регулировать. Использование дополнительных вытяжек и другого дорогостоящего оборудования исключается. Горелки после сжигания биотоплива легко поддаются чистке.

Сами биокамины имеют надежную термическую изоляцию корпуса, поэтому при эксплуатации они продемонстрировали пожаробезопасность и надежность. При необходимости оборудование можно демонтировать и собрать в самые короткие сроки. Биоэтанол просто перевозить. Теплоотдача будет составлять 100 %, ведь теплопотери отсутствуют. Заготавливать дрова нет необходимости, грязь и мусор не будут образовываться в доме. Горение исключает возврат пламени. Топливо имеет доступную стоимость, что существенно для семейного бюджета.

Среди минусов можно выделить лишь незначительные мелочи, они выражены в том, что биотопливо нельзя сливать во время работы камина. Хранить вещество не разрешено вблизи источника открытого огня. Разжигать топливо не рекомендуется с помощью поленьев или бумаги, для этого в продаже представлены специальные железные зажигалки.

Заключение

Биотопливо используется сегодня для каминов, которые эксплуатируются в закрытых помещениях без вентиляционных выходов и дымоходов. Это расширило область использования устройств, которые могут быть установлены в квартире, офисе или на даче.

Альтернативой традиционным энергоресурсам являются различные виды биотоплива, для изготовления которых используется растительное либо животное сырье, отходы промышленности и результаты жизнедеятельности организмов.

Предлагаем разобраться в достоинствах и недостатках применения такого горючего, узнать особенности производства, функциональные характеристики, а также оценить эффективность использования разных типов биологического топлива. Приведенная информация поможет сориентироваться в выборе альтернативных источников энергоресурсов.

Наиболее перспективным направлением в энергетике являются технологии, предусматривающие использование возобновляемых ресурсов, к числу которых относится и биологическое топливо.

Наиболее распространенным видом биологического топлива являются обычные дрова. 38% населения Земли используют их для отопления и приготовления пищи

В качестве сырья для его производства можно брать биомассу растительного/животного происхождения, включая отходы промышленных производств либо остатки жизнедеятельности животных.

Обработка таких веществ производится термохимическим или биологическим методом, в последнем случае топливо получают при помощи различных видов микроорганизмов.

Во многих странах действуют специальные программы по расширению доли биотоплива в национальном и региональном энергопотреблении. В ряде государств имеются также обязательные нормы использования этого источника энергии.

Достоинства и недостатки биотоплива

У биологических видов горючего есть свои положительные и отрицательные стороны. Интерес к использованию этого вида сырья вызван его несомненными достоинствами.

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 CO 2 , 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.

Совершенствование технологий и развитие новых методов сможет усилить положительный эффект биотоплива. Так, разработка технологий с использованием планктона и водорослей позволит значительно снизить его цену.

В то же время на современном этапе развития наук и технологий производство биотопливо связано с рядом сложностей и неудобств. Прежде всего, это природные ограничения в выращивании растений.

Для произрастания культур, используемых для выработки биомассы, требуется учитывать ряд факторов, а именно:

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.

Активное выращивание сельскохозяйственных растений связано и с истощением земледельческих ресурсов, Несоблюдение правил агротехники может привести к снижению содержания полезных компонентов почв и, как следствие, к их истощению, что вызовет обострение продовольственной проблемы.

Происходит нарушение экосистемы. Для производства биомассы обычно требуется расширение территорий, задействованных в сельском хозяйстве.

Нередко с этой целью проводится зачистка территории, что приводит к разрушению микроэкосистемы (например, леса), гибели растений и животных.

Для выработки биотоплива уже сейчас выращивается большой объем сельскохозяйственных культур. На производство биомассы идет более 50% производимого в Европе рапса, более трети американского зерна, почти половина выращиваемого в Бразилии сахарного тростника

Возникают проблемы с выращиваем монокультур. Для получения большего урожая биомассы производители часто засеивают земли определенным растением. Подобная практика не слишком хорошо отражается на состоянии сельскохозяйственных угодий, поскольку монокультура ведет к изменению окружающей среды.

Чтобы избежать описанных выше проблем, ученые советуют не пренебрегать биоразнообразием культур, совмещая на полях несколько растений, а также использовать местные сорта флоры.

Поколения альтернативного горючего

Широкий ассортимент растительного сырья, используемого для биомассы, принято разделять на несколько поколений.

Первое поколение . К этой категории относятся сельскохозяйственные культуры, в которых содержится высокий процент крахмала, сахаров, жиров. Это такие популярные растения, как кукуруза, сахарная свекла, рапс, соя.

Поскольку выращивание этих культур наносит ущерб климату, а их изъятие с рынка влияет на ценообразование продуктов, ученые пытаются заменить их на другие виды биомассы.

Из сельскохозяйственных растений, относящихся к первому поколению сырья, в настоящее время вырабатываются почти все виды современного жидкого топлива (биодизель, этанол)

Второе поколение . В группу биомассы входит древесина, трава, сельскохозяйственные отходы (скорлупа, шелуха). Получение биотоплива из такого сырья требует больших затрат, однако позволяет решить вопрос утилизации не пищевых остатков с одновременным производством горючих материалов.

Особенностью культур, входящих в эту разновидность, является присутствие в них лигнина и целлюлозы. Благодаря им биомассу можно сжигать и газифицировать, а также подвергать пиролизу, получая жидкое топливо.

Главным недостатком биомассы второго поколения считается недостаточная отдача с единицы площади, из-за чего под такие культуры приходится отводить значительные земельные ресурсы.

Третье поколение . Сырьем для производства биотоплива служат водоросли, которые выращиваются в промышленных масштабах, например, в открытых водоемах.

Наиболее перспективным вариантом считается биотопливо, получаемое из одноклеточных водорослей. Такие растения быстро набирают массу, при этом для их выращивания не требуется плодородных земель

Подобная практика имеет большие перспективы, однако в настоящее время такие технологии только разрабатываются. Ученые также ведут исследования по созданию методик, позволяющих получить биотопливо четвертого и даже пятого поколения.

Три разновидности биотоплива

В зависимости от того, в каком агрегатном состоянии находится вещество, различают три основных типа биотоплива:

Твердое : дрова, торф, отходы жизнедеятельности животных и сельскохозяйственного производства.
Жидкое : биодизель, диметиловый эфир, биоэтанол, биобутанол.
Газообразные : биогаз, метан, биоводород.

Каждый тип веществ имеет свою специфику, речь о которой пойдет ниже.

Тип #1: твердое

К числу наиболее популярных твердых разновидностей биологического топлива относятся древесина, торф, отходы жизнедеятельности животных.

Древесина (дрова, щепа, опилки)

Древним видом биотоплива являются хорошо знакомые всем дрова, которые издавна применяются для обогрева домов и приготовления еды. До сих пор их активно используют в разных странах для получения тепло/электроэнергии, в частности, на дровах работает крупная Австрийская теплоэлектростанция, мощность которой составляет 66 мегаватт.

В то же время у подобного сырья имеются недостатки. Энергетическая ценность дров относительно невелика: при сжигании часть вещества оседает в виде сажи, из-за чего камины и печи необходимо регулярно прочищать. Кроме того, для восполнения запасов древесины требуется определенное время – новые деревья вырастут лишь через 15-20 лет.

Отличной альтернативой обычным дровам являются пеллеты (гранулы), для производства которых используется некондиционная древесина: кора, щепа, сучья.

Пеллеты, получаемые из древесины, торфа и различных отходов, имеют разный цвет. Светлые используются для топки каминов и печей, тогда как темные, с большим содержанием коры, предназначены для твердотопливных котлов

Для производства топливных пеллет сырье измельчается в пыль, которая затем высушивается и прессуется при высокой температуре. Благодаря содержащемуся в древесине лигнину образуется клейкая масса, из которой формируются небольшие цилиндрики длиной 5-70 мм и диаметром 6-10 мм.

Современной альтернативой традиционным дровам являются топливные брикеты четырех-, шести- или восьмигранной формы. Этот экологически чистый материал имеет высокую теплоотдачу

Наладить производство пеллет можно самостоятельно, изготовив .

К числу популярных видов биотоплива причисляется древесная щепа, которая часто служит источником энергии на европейских ТЭЦ. Выработка этого сырья производится на лесозаготовках либо на специальных производственных линиях, оснащенных машинами-шредерами.

Болотный и лесной топливный торф

Это распространенная разновидность биотоплива, применяемая в бытовых и промышленных целях на протяжении веков. Торф представляет собой не полностью разложившийся в условиях болота слой мха, добыча которого осуществляется во многих странах мира: России, Белоруссии, Канаде, Швеции, Индонезии и других.

Для удобства производственного процесса биомассу обычно перерабатывают на месте добычи. Процесс состоит в очистке (просеивании) сырья от посторонних выключений с последующей сушкой и формовкой в виде брикетов или гранул.

Топливо из сельскохозяйственных отходов

В сельскохозяйственном производстве, как правило, накапливается большое число разнообразных растительных отходов: внешние оболочки растений, ореховая скорлупа, солома.

Подобное сырье также можно подвергать прессовке и гранулированию, получая топливные пеллеты, характеристики которых практически не отличаются от гранул, изготовленных из древесной биомассы.

Биотопливо животного происхождения

Наряду с дровами еще в старину люди начали применять топливо животного происхождения, а именно кизяки – высохший навоз домашних животных. Современные технологии сушки и переработки подобного сырья позволяют получать твердые разновидности биотоплива, совершенно лишенные неприятного запаха.

С давних пор кочевые народы применяли в качестве горючего высушенный навоз лошадей, верблюдов, крупного рогатого скота. В настоящее время из отходов жизнедеятельности домашних животных изготовляется биотопливо в виде брикетов либо пеллет

Поскольку в настоящее время отходы животноводства накапливаются в промышленных масштабах, изготовление из них топлива одновременно решает вопрос об их утилизации.

Тип #2: жидкое

Жидкие варианты биотоплива, отличающиеся безопасностью и экологичностью, большей частью применяются в качестве замены бензина и других подобных средств. К числу наиболее распространенных вариантов относятся биоэтанол, биометанол, биобутанол, биодизель, диметиловый эфир.

Биоэтанол из растительных культур

Это распространенное жидкое биотопливо, которое используется для заправки автомобилей. Хотя чистое вещество не применяется в качестве горючего, его добавка в бензин способствует улучшению работы двигателя, увеличению его мощности, осуществлению контроля за нагревом мотора, снижению выбросов выхлопных газов.

На многих автозаправках Европы, Азии, Северной и Южной Америки предлагается не только традиционное горючее, но и различные виды биотоплива, прежде всего смеси, содержащие биоэтанол

Биоэтанол оценили также любители каминов. Это вещество имеет хорошую теплоотдачу, к тому же при его горении не образуется сажа или дым, а количество выделяемого углекислого газа сводится к минимуму.

Благодаря таким особенностям горючее можно применять даже для топки очага в многоквартирных дома. Подробнее о биотопливе для каминов написано в .

Выработка биоэтанола осуществляется из сырья первого поколения, содержащего крахмал либо сахар. Зерновые, кукуруза, сахарный тростник, свекла перерабатываются по технологии спиртового брожения.

Биобутанол для заправки автомобилей

Биобутанол – полученный биологическим путем аналог бутанола. Бесцветная жидкость, обладающая характерным запахом, широко применяется в качестве химического сырья в промышленности, а также может использоваться как транспортное горючее.

Показатель энергоемкости бутанола близок к бензину, что позволяет частично заменять последний в топливных элементах. В отличие от биоэтанола, биобутанол может применяться самостоятельно, без добавления традиционных видов горючего.

Сырьем для производства этого биовещества служат самые разнообразные растения: свекла, маниока, пшеница, кукуруза.

Диметиловый эфир (C 2 H 6 O)

Это также экологически чистое топливо. При его сжигании в выхлопных газах отсутствуют соединения серы, а содержание соединений азота на 90% ниже, чем при сгорании бензина.

Диметиловый эфир можно применять без специальных фильтров, но в конструкцию автомобиля (система питания, зажигание двигателя) приходится вносить кардинальные изменения.

Диметиловый эфир считается перспективным вариантом автомобильного топлива. Машины с двигателями, рассчитанными на это горючее, разрабатывают такие крупные компании как Volvo, SAIC Motor, KAMAZ, Nissan

Без каких-либо переделок можно использовать комбинированное топливо, содержащее 30% диметилового эфира в машинах, которые оснащены LPG-двигателями.

Жидкое горючее может производиться из различного сырья: природного газа, угольной пыли, биомассы и прежде всего из остатков целлюлозно-бумажного производства, трансформирующихся в жидкость при небольшом давлении.

Биометанол из одноклеточных водорослей

Подобное вещество является аналогом обычного метанола, который широко применяется для производства ряда химических соединений (уксусная кислота, формальдегид), а также используется в качестве антифриза и растворителя.

Впервые вопрос о производстве этого вида биотоплива был поднят в 1980-х годах, когда группа ученых предложила получать жидкую субстанцию путем биохимической трансформации морского фитопланктона, культивирование которого будет производится в специальных водоемах.

Биометанол имеет ряд потенциальных преимуществ:

высокую энергоотдачу – 14 при получении метана, 7 при выработке метанола;
отличную продуктивность фитопланктона – до 100 тонн с гектара в год;
нетребовательность одноклеточных организмов , для культивирования которых не нужна пресная вода, плодородные почвы;
сохранение земледельческих ресурсов , поскольку фитопланктон выращивается в прудах или морских заливах.

Хотя промышленное изготовление биометанола до сих пор не налажено, в настоящее время ведутся упорные исследования и разработка технологий для развития производства этого вида альтернативного горючего.

Биодизель как альтернатива транспортному горючему

Это жидкое моторное биотопливо, состоящее из смеси эфиров жирных кислот. Вещество безопасно для людей и животных, практически полностью разлагается в земле за 28 дней, а также имеет относительно высокую (<100) температуру возгорания.

Биодизель снижает процент выхлопов вредных газов, а также продлевает срок эксплуатации мотора, поскольку имеет в своем составе смазочные компоненты.

Горючее применяется для заправки автодвигателей как самостоятельно, так и в комбинации с обычным топливом. Следует учитывать лишь небольшой срок хранения биологического вещества: через три месяца начинается распад биологического вещества с полной потерей свойств.

Для биодизеля в странах ЕС был принят специальный стандарт EN14214. В ряде стран действует также стандарт EN590, допускающий добавку 5% биодизеля в другое топливо.

Тип #3: газообразное

К основным разновидностям газообразного биологического топлива относятся биогаз и биоводород.

Биогаз как замена природного газа

Биогаз представляет собой практически полный аналог природного газа: в нем содержится 13-50% CO 2, 49-87% метана, а также примеси H 2 и H 2 S. Если это вещество очистить от углекислого газа, можно получить биометан.

Газообразное биотопливо изготовляется из биомассы методом водородного или метанового брожения. Последнее вызывается тремя видами микроорганизмов: сначала сырье подвергается воздействию гидролизных бактерий, которые затем сменяются кислотообразующими и метанообразующими микробами.

Производство биогаза может вестись на промышленных и кустарных устройствах. Наиболее распространенный способ производства – аэронобное сбраживание в метантанках

В качестве сырья могут применяться разнообразные материалы: силос, навоз, водоросли, сточные воды, помет, фекальные остатки, бытовые отходы. Исходное вещество приводится в гомогенное состояние, после чего его при помощи погрузчика его помещают в реактор.

Там поддерживается комфортная температура в +35-38°С, необходимая для осуществления процесса метанового брожения.

Сырье постоянно перемешивается, при этом образующийся газообразный продукт отводится в газгольдер (блок для хранения), откуда он попадает в электрогенератор.

Подробнее о получении биогаза из навоза и обустройстве биогазовой установки написано в статьях:

Биоводород, полученный химическим методом

Разновидность газообразного биотоплива, представляющую собой аналог обычного водорода, получают из биомассы с помощью биохимического либо термохимического методов.

При термохимическом способе подготовленное сырье (например, отходы древесины) нагревают до температуры 500-800°C без доступа кислорода, при этом выделяются газы H 2 , CO, CH 4 .

Перспективным методом выработки биоводорода является биофтолиз. В этом случае газ производится при помощи водорослей, которые помещаются в морскую воду, канализационные стоки

При биохимическом способе сырье выдерживается в комфортных условиях при нормальном давлении и температуре примерно в 30°C.

В биомассу вносятся специальные микроорганизмы Enterobacter cloacae, Rodobacter speriodes, которые разлагают исходный продукт, выделяя водород. Для ускорения производства с использованием полисахаридов допускается внесение энзимов.

Выводы и полезное видео по теме

На представленном ниже ролике можно увидеть процесс изготовления популярного вида биотоплива – древесных брикетов:

Виды биологического топлива различаются не только агрегатным состоянием, но и характеристиками. При выборе подобных материал необходимо принимать во внимание их планируемое использование, эффективность, функциональные свойства и стоимость.

Есть опыт использования альтернативного горючего? Или хотите задать вопросы по теме биотоплива? Пожалуйста, комментируйте публикацию и участвуйте в обсуждениях. Блок обратной связи расположен ниже.

Сейчас, как никогда, актуальным стал вопрос о поиске альтернативных энергоресурсов.

Одним из видов таких ресурсов и является биотопливо .

– это, как понятно из названия, топливо основой которого является биологические компоненты растительного или животного происхождения. Материалом для изготовления биотоплива является не только природные ресурсы, но и отходы разного рода производства.

Возникла потребность в изучении, добыче и использовании биотоплива закономерно. Человечество использует в своей жизнедеятельности все возможные природные ресурсы, часть из них постоянно и достаточно быстро восполняются, а часть, напротив, исчерпываются, а на восполнение их уходит не одно столетие. К таким ресурсам относят и топливо. В качестве топлива люди используют нефть, уголь, газ и т.д. Все эти компоненты добываются из недр земли, где они образуются природой без участия человека, соответственно, повлиять и ускорить этот процесс невозможно. Учитывая все вышеперечисленные нюансы, возникает потребность в таких видах природного топлива, которые будут давать много энергии и при этом быстро восстанавливались в природе. На самом деле с биотопливом человечество знакомо с незапамятных времен, с тех пор как для отопления стали использовать дрова и различные отходы лесозаготовки, правда, в то время никто еще не называл дрова понятием биотопливо .

Для изготовления биотоплива используют отходы деревообрабатывающей промышленности, торф, отходы сельского хозяйства (трава, солома, зерно), отходы целюлозно-бумажной промышленности.

Большим плюсом биотоплива является его натуральность и, соответственно, полная безопасность для окружающей среды, относительно невысокая стоимость, так как используют сырье из отходов производства. Минусом же может быть сравнительно невысокая энергоэффективность по сравнению с другими видами топлива.

Биотопливо бывает разных видов:

Газообразное биотопливо.

– это самый популярный на сегодняшний день вид альтернативного топлива.

Производят твердое биотопливо из:

Отходов деревообработки и лесозаготовки. К ним относят опилки, щепу, хвою, сучки, обломки дерева, ветки, кора, обрезки досок, брак и т.д.

Кукуруза;

Отходы винопроизводства.

Для удобства использования биомассу прессуют, в результате чего выходят гранулы (пеллеты) и брикеты.

Чаще всего твердое биотопливо используют для отопления, очень редко – для получения электроэнергии.

Для производства твердого биотоплива выращивают специальные энергетические леса, в состав такого леса входят быстрорастущие деревья и кустарники.

К жидкому относят такие разновидности биотоплива – спирты, эфиры, биодизель.

Для производства такого биотоплива используют сахарный тростник, сахарную свеклу, кукурузу, пшеницу, рапс и т.д. В процессе брожения биомассы и возникает жидкое биотопливо (биоэтаном, биодизель).

Используют жидкое биотопливо в качестве горючего для автомобилей.

Положительным качеством такого топлива является высокая воспламеняемость, быстрое пополнение запасов сырья и отсутствие вредных выбросов в атмосферу, при попадании жидкого биотоплива в воду вред для окружающей среды минимальный, биотопливо быстро разлагается в почве.

Газообразное биотопливо.

Производят его из таких же материалов, что и предыдущие виды, древесная стружка, листья, кора, шелуха подсолнуха, солома и т.д. В результате брожения, которое вызывают бактерии, возникает биогаз. Для производства биогаза используют такие виды бактерий:

Метанобразующие;

Гидролизные;

Кислотообразующие.

В состав биогаза входят углекислый газ и метан. После очистки от углекислого газа, полученный биометан можно использовать в качестве топлива для автомобиля. Он ничем не уступает обычному метану, но по сравнению с ним не загрязняет грунтовые воды и атмосферу.

Существует еще одна классификация биотоплива по поколениям:

Биотопливо первого поколения – производят его из биологического сырья посредством брожения;

Биотопливо второго поколения – более усовершенствованный вид биотоплива. Биотопливо второго поколения производят из не пищевого сырья, а именно отходов;

Биотопливо третьего поколения – производят его из водорослей. Это самый новый и перспективный вид биотоплива. Связано это с характеристиками и свойствами водорослей. Это и большая «жирность», высокая урожайность (до 40 урожаев в год) и то, что посадка водорослей не производится в ущерб сельскохозяйственным посадкам.

Кратко ознакомившись с материалом становится понятно, что развитие такой отрасли как биотопливо необходимо. Связано это, в первую очередь, с защитой окружающей среды от вредных выбросов, которые вырабатываются при сгорании современных видов топлива, а также от полного истощения запасов природных ресурсов, которых с каждым годом человек использует все больше и больше.

Ирина Железняк, Собкор интернет-издания "AtmWood. Дерево-промышленный вестник"

Насколько информация оказалась для Вас полезной?

Биотопливо получают из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности человека и животных или органических промышленных отходов. Наиболее часто производится и используется биоэтанол или просто этанол. Еще в начале 20-го века Генри Форд планировал заправлять этанолом свою модель TS, и первые дизельные двигатели могли работать на арахисовом масле. Но открытие огромных нефтяных месторождений способствовало применению бензина и дизельного топлива, и биотопливо на некоторое время было забыто. Однако повышение цен на нефть, наряду с растущей обеспокоенностью по поводу выбросов углекислого газа, снова сделали биотопливо популярным.

Добыча и использование ископаемого топлива разрушает нашу планету

На самом деле бензин и дизельное топливо – это древнее биотопливо. Но их причисляют к ископаемым видам топлива, поскольку они происходят из разложившихся растений и животных, которые были погребены под землей миллионы лет назад. Отличие биотоплива в том, что оно производится из растительного или животного сырья, полученного в настоящий момент.

Рассмотрим теперь преимущества и недостатки использования биотоплива.

Мобильность по сравнению с другими альтернативными источниками энергии

В настоящее время у более «радикальных» альтернативных энерготехнологий, таких как и ветроэнергетика, есть одна большая проблема — мобильность. Поскольку солнце и ветер не имеют постоянный характер, для обеспечения больших мощностей в таких энерготехнологиях приходится использовать относительно тяжелые аккумуляторные батареи (но с совершенствованием технологий эта проблема постепенно решается). С другой стороны — биотопливо, его довольно легко транспортировать, оно обладает стабильностью и довольно большой «энергоплотностью», его можно использовать с незначительными модификациями существующих технологий и инфраструктуры.

Снижение стоимости

В настоящее время на рынке биотопливо стоит столько же, сколько и бензин. Тем не менее, в использовании биотоплива больше преимуществ, поскольку это более чистый вид топлива, он производит меньше выбросов при сжигании. Биотопливо можно адаптировать к существующим конструкциям двигателей, которое будет хорошо использоваться в любых условиях. При этом такое топливо лучше для двигателей, оно снижает общие затраты на контроль за загрязнением двигателя и, следовательно, его использование требует меньше затрат на техническое обслуживание. С увеличением спроса на биотопливо есть вероятность, что в будущем оно станет дешевле. Таким образом, использование биотоплива будет менее тяжелым для кошелька.

Возобновляемые источники

Бензин получают из сырой нефти, которая не относится к возобновляемым ресурсам. Хотя современных запасов ископаемого топлива хватит еще на много лет, они в конечном счете когда-нибудь закончатся. Биотопливо изготавливается из различного сырья, такого как навоз, отходы сельскохозяйственных культур и растений, выращенных специально для топлива. Это возобновляемые ресурсы, которые, вероятно, не закончатся в ближайшее время.

Сокращение выбросов парниковых газов

При сжигании ископаемое топливо производит большое количество углекислого газа, который считается парниковым газом и причиной удержания солнечного тепла на планете. Сжигание угля и нефти повышает температуру и вызывает глобальное потепление. Чтобы уменьшить воздействие парниковых газов, можно использовать биотопливо. Исследования показывают, что биотопливо снижает выбросы парниковых газов до 65 процентов. Кроме того, при выращивании культур для биотоплива они частично поглощают оксид углерода, что делает систему использования биотоплива ещё более устойчивой.

Экономическая безопасность для стран, не обладающих большими запасами топлива

Не каждая страна обладает большими запасами нефти. Импорт нефти оставляет существенную брешь в экономике страны. Если люди начнут склоняться в сторону использования биотоплива, то зависимость от импорта будет снижаться. Благодаря росту производства биотоплива создастся больше рабочих мест, что должно положительно отразиться на экономике страны.

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.

Разрушается среда обитания животных и микроэкосистемы.
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.
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.

(Просмотрели36 944 | Посмотрели сегодня 1)

Модульная система аквапоники для выращивания продуктов в квартире Aqualibrium Garden
Как хранить аккумуляторы?