Биотопливо в домашних условиях

Характеристика биотоплива

Среди основных преимуществ подобного горючего важно отметить его экологическую составляющую. При сгорании такого материала копоти, сажи или угарных газов не образуется

Это объясняется просто: биотопливо для камина практически полностью состоит из растительного этанола, который при воздействии высокой температуры распадается на две составляющие: воду и углекислоту. В результате этого при горении образуется пламя синеватого оттенка. Для придания ему большей натуральности биогорючее дополняется специальными присадками, обеспечивающими смену цвета огня с голубого на красный.

В целом сфера применения биологического топлива весьма обширна. Его не только используют для розжига домашних очагов, но и заливают в такие осветительные приборы, как керосиновая лампа. Замена подобной жидкости биогорючим способствует более яркому свечению без образования таких отложений, как копоть и нагар.

Преимущества и недостатки производства и использования биотоплива

Благодаря существующим на сегодняшний день технологиям из растительного сырья, получаемого с сельскохозяйственных угодий Европы, можно изготовить дизельное биотопливо для 50%, а то и 80% процентов автомобилей, работающих сейчас на нефтяном дизельном топливе.

Преимуществами такого дизтоплива будут:

• ежегодно обновляемая сырьевая база, то есть отходы от сбора урожая посевов;
• высокое цетановое число, получаемое из биологического сырья – оно составляет 58 против 52 у обычной солярки, то есть воспламеняемость биотоплива выше, чем нефтяного топлива;
• в ходе переработки биотоплива автотранспортом выделяется естественный для окружающей среды СО₂,в несколько раз ниже, чем от использования солярки;
• цена;
• не загрязняется атмосфера канцерогенами и серой;
• в странах, не добывающих нефть, появляется возможность производства топлива из имеющегося сырья, что укрепляет экономическую независимость этих стран.

На современной стадии разработок биотопливо из растительного сырья имеет существенные недостатки, среди них:

• высокое потребление топлива;
• теплотворная способность ниже, чем обычного дизтоплива;
• выделение при переработке окиси азота NO_х;
• способность масла вызывать коррозию резиновых частей, прокладок, фильтров, что сказывается на себестоимости эксплуатации транспорта;
• расширение сельскохозяйственных угодий, отводимых под производство растительного сырья;
• себестоимость производства биотоплива дороже, чем обычного дизеля.

Производство биотоплива в домашних условиях требует разработки и установки дополнительного оборудования для его использования. Для этого необходимо обладать достаточным базисом знаний по физике, желательно иметь и наглядное пособие.

Советы конструкторов, имеющих опыт в этом направлении, можно найти в интернете на фото и видео. Самостоятельное изготовление топливного элемента, так сказать своими руками, обойдется намного дешевле его покупки, так как массового производства биогенераторов для транспорта пока не налажено.

Эскиз для создания биодизельной установки в домашних условиях

Процесс основан на получении топлива из растительного масла путем химической реакции через добавление метанола и щелочного катализатора. В результате получается эфир метила и глицерин как побочный продукт.

Выходные свойства биотоплива очень зависят от входных параметров сырья. Использование биотоплива в таких промышленно развитых странах Азии, составляет более половины дизтоплива, производимого для транспорта. Используют его и в Европе.

Что такое биодизель

Биодизелем называют метиловый эфир. Его получают в результате химической реакции, в основе которой лежат растительные масла и животные жиры. Хотя оно создается из натуральных возобновляемых источников, его физические свойства лишь немногим уступают настоящему дизельному топливу. Мощность двигателя при работе на дизельном топливе лишь на 8% превосходит тот же двигатель на биодизеле.

Для создания подобного топлива можно применять различные растительные масла, здесь практически нет ограничений. Для этого подойдет соевое, подсолнечное, пальмовое и многие другие варианты масел, но оптимальным считается рапсовое. Причиной тому являются не химические свойства, а дешевизна такого ресурса.

Интересно! С одного гектара рапса получают около 1000 литров масла, поэтому его считают оптимальным для производства биодизеля.

Использование биодизеля стремительно повышается с распространением технологии производства. Более 40 стран активно разрабатывают эту идею, ведь простота производства позволяет снизить стоимость топлива, а объем выбросов в окружающую среду существенно снизится.

Биотопливо.docx

     Преимущества 
технологии получения 
биотоплива: 

     технологический
процесс получения дизельного биотоплива
является непрерывным, что позволяет 
полностью его автоматизировать

     технология 
является безотходной, позволяя получать
ценные сопутствующие продукты: твердое 
топливо, жмых для приготовления 
кормов, техническое мыло, глицерин

     технология 
является экологически чистой (отсутствие
вредных газообразных выбросов, небольшое 
количество сточных вод)

     технология 
получения биотоплива является материало-
и ресурсосберегающей. 

     Рис.
2 Семена рапса.

     Обратная 
сторона производства
биотоплива из рапса 

     Технология 
выращивания рапса подразумевает
2-3-х разовую обработку посевов 
ядохимикатами при помощи авиации 
во время цветения растений.

     А
это означает:

     Во-первых,
что опылители-насекомые, медоносные пчёлы
уничтожаются в массовом порядке. Спрятать
их негде, вокруг куда ни глянь один рапс,
а держать пчёл закрытыми 15 дней в улье
в этот периоду их размножения всё равно,
что посадить человека в тюрьму на 15 лет;

     Во-вторых,
ветер, а в степи штиля нет, разносит ядовитую
смесь на прилегающую к посевам территорию
населённых пунктов, водоёмов, пастбищ,
дач, лесополос. Что попадает в пищу животных,
то попадает и на наш стол вместе с молоком,
мясом, овощами, водой. А как же быть со
здоровьем?

     В-третьих,
технология уборки урожая рапса, отличается
от других сельскохозяйственных культур.
Отличие заключается в том, что семена
рапса на одном растении созревают в разное
время и по мере созревания коробочки,
в которых содержится семечко, раскрываются
и семя высыпается на землю. Чтобы этого
не произошло, сразу после окончания цветения
проводят авиахимобработку, после которой
за считанные часы растения сбрасывают
листву и превращаются в сухую, как солома,
массу. Сбрасывает листву и всё, на что
угодила ядовитая жидкость. 

     Биотопливо:
хорошо или плохо? 

     Производство 
биотоплива, несомненно, имеет множество 
положительных моментов. Во-первых,
биотопливо – это дешево. Во-вторых,
производство не является трудоемким.
В-третьих, машины, использующие биотопливо,
меньше загрязняют окружающую среду. Однако
по мнению британской организации Oxfam,
биотопливо (первого поколения, использующее
рапс, кукурузу и т .п.) ответственно за
30 млн человек по всему миру, существующих
в нищете. Эксперты считают, что из-за биотоплива
в мире может разразиться продовольственный
кризис в результате вытеснения зерновых
культур посевами биотопливных растений.
Ведь биотопливо – это слишком выгодно,
и уж гораздо выгоднее, чем выращивать
хлеб.

• Международное
  энергетическое агентство подсчитало,
  что к 2030 году около 3,5% пахотных земель
  будут отданы под рапс, кукурузу, свеклу
  и тростник.
• Население
  Земли растет, и к 2030 г. человечеству потребуется
  продовольствия на 50% больше, чем сегодня.
  К 2080 г. продовольствия потребуется уже
  в 2 раза больше. Вместе с тем переход на
  биотоплива означает, что больше пахотных
  земель придется выделить на нужды «зеленой
  энергетики», а не на производство продовольствия.

     ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

     Мир
вступает в эру биоэкономики, то
есть экономики, основанной на биотехнологиях,
использующей возобновляемое сырье 
для производства энергии и материалов.

     В
экологии биоэкономика позволяет предотвращать 
загрязнение окружающей среды, снижать 
объемы выбросов газов, вызывающих парниковый
эффект, и других ядовитых веществ.

• Активное
  использование возобновляемых источников
  энергии из сельскохозяйственного сырья
  наблюдается в США, Японии, Бразилии, Китае,
  Индии, Канаде, странах ЕС.
• Международная
  энергетическая ассоциация (IEA) прогнозирует,
  что к 2030 г. мировое производство биотоплива
  увеличится до 150 млн т энергетического
  эквивалента нефти. Ежегодные темпы прироста
  производства составят 7-9%. В результате
  до 2030 г. доля биотоплива в общем объеме
  топлива в транспортной сфере достигнет
  4-6%

     К
чему может привести
увлечение биотопливом 
из рапса сложно предсказать.
Но хотелось бы, чтоб
под благими намерениями
мировые ученые, производители
и политики не пришли
к плачевному результату.
Ведь, сожалению, учесть
все аспекты очень сложно. 

Использованная 
литература 

1. Http://bioethanol.ru
2. http://ru.wiipedia.org
3. http://research-techart.ru
4. http://advis.ru
5. http://e-yrok.ru
6. http://paskalex.blogspot.com
7. http://fhp.bsu.by
8. http://finam.info

Страницы:← предыдущая2

Предпочтение сахарам

Наибольшие государственные и частные инвестиции сумел привлечь вариант, в основе которого лежит традиционный механизм — получение из растений сахаров, а затем ферментация этих сахаров в этанол или другие виды биотоплива. Исследователи опробовали десятки возможных способов расщепления устойчивых к переработке целлюлозы и гемицеллюлозы — последняя представляет собой волокна, которые скрепляют целлюлозу внутри клетки (рис. выше «Клеточный каркас целлюлозы»), — на составляющие их сахара. Достичь этой цели можно нагреванием биомассы, воздействием на нее гамма-излучения, перемалыванием в мелкий порошок или действием высокотемпературного пара. Можно также обрабатывать ее концентрированными кислотами и щелочами или погружать в растворители. Благодаря генной инженерии возможно даже создание новых микробов, которые будут, поглощая, разрушать такую целлюлозу.

К сожалению, многие способы, эффективные в лаборатории, не имеют шансов на успешное применение в промышленных условиях. Для достижения коммерческой жизнеспособности проекта в процессе предварительной обработки сырья требуется вырабатывать значительное количество легко ферментируемых и высококонцентрированных сахаров, не превышая при этом умеренного уровня капитальных затрат. В таком производстве нельзя использовать токсичные материалы или чрезмерно расходовать электроэнергию. Наконец, по стоимости своего производства грассолин должен выгодно конкурировать с бензином.

Наиболее многообещающие подходы предусматривают воздействие на биомассу крайних значений pH и температуры. В одной из наших лабораторий (лаборатория Брюса Дейла) мы разрабатываем новую методику с использованием такой сильной щелочи, как аммиак. В этом процессе под названием AFEX (ammonia fiber expansion – англ. разрушение целлюлозы аммиаком) биомасса обрабатывается под давлением в концентрированном растворе аммиака при температуре 100 °C. После снижения давления аммиак испаряется и может быть использован повторно. В результате 90 и более процентов обработанной целлюлозы и гемицеллюлозы превращаются ферментами в сахара. Столь высокий объем выхода отчасти объясняется тем, что при этой методике к минимуму сводятся потери сахара, которые часто происходят в кислотной или высокотемпературной среде. Процесс AFEX — это переход «сухого в сухое»: биомасса, которая на начальном этапе представляет собой преимущественно сухое вещество, после подобной предварительной обработки остается такой же сухой, не разбавляясь водой. Благодаря этому из нее можно получать большие объемы высококонцентрированного высокоградусного этанола.

Разрушение целлюлозы аммиаком
При множестве разных способов предварительной обработки растительных волокон для разрушения целлюлозы—наиболее часто упоминается воздействие кислотами и нагреванием — существует процесс AFEX (разрушение целлюлозы аммиаком), который представляет собой уникальное сочетание экономичности, низкой себестоимости продукции и эффективности.

Примечания и источники

1. Метиловые эфиры растительных масел
2. Палмолметилестер
3. Сложные эфиры на основе рапсового масла англ. Rapsed Methyl Esters
4. Метиловые эфиры жирных кислот, англ. Fatty Acid Methyl Esters . Должны соответствовать стандартам EN 14214
5. англ. Soybean Methyl Ester
6. англ. Sun Flower Methyl Esters
7. ↑ Мироненко В. Технологии производства биодизеля: / Мироненко В. Дуброеин 8.0 .. Попищук В.М.. Драгнев С.В. — М.: Холтех, 2009. -100 С.
8. ↑
9. Положение дел в области продовольствия и сельско хозяйства. Биотопливо: перспективы, риски и возможности / Рим: продовольственная и Сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, 2008. — 144 с
10. Дубровин В.А. Развитие технологий использования растениеводческой продукции на энергетические нужды в Украине / / Аграрная наука и образование. — 2004. — Т. 5. — № 1-2. — С.86-91.
11. ↑
12. Полищук В.Н. Применение биотоплива для дизельных двигателей / В.М. Полищук, С.В.Драгнев, И.И. Убоженко, М.Ю. Павленко, О.В. Полищук / / Научный вестник национального аграрного университета. — К.: НАУ, 2008. — № 125. — С.315-318.
13. Мешкотно Г.М., Кудря С.А., Кондратюк Т.Г., Четверик Г.А. Термодинамическая эффективность и ресурсы жидкого биотоплива Украины. — Киев: Институт возобновляемой энергетики НАНУ, 2006. — 226 с
14. ↑

Преимущества биодизельного оборудования GlobeCore

Биодизельные комплексы работающие по технологии GlobeCore имеет следующие преимущества:

• низкое потребление энергии оборудования.
• мгновенная реакция переэтерификации
• при применении инновационной энергосберегающей технологии снижается потребление энергии в процессе производства биодизеля.
• модульный принцип построения комплекса (мобильность при транспортировке и монтаже БИОДИЗЕЛЬНОГО оборудования).
• эффективный процесс производства позволяет использование малых установок.
• качество производимого биодизеля соответствует международным нормам и стандартам.
• нет отходов: фаза глицерина может быть использована для различных целей (напр. генерации энергии, удобрения и т.д.)
• не требуется, мойка и сушка биодизеля, деметанолизация ;
• комплексы оснащены технологией реактора непрерывного действия, что позволит увеличить скорость и качество протекания реакции переэтерификации, при этом увеличиваются не только качественные, но и количественные показатели выхода чистого биодизеля, но и скорость его производства, а это позволяет экономить энергоресурсы в 5-7раз по сравнению с существующими технологиями и оборудованием.
• оборудование, отличается своей простотой в эксплуатации, высокой продуктивностью, а также благодаря новым технологическим разработкам и постоянным испытаниям мы усовершенствуем конструкцию оборудования, увеличивая тем самым качество и выход обработанного сырья,
• уменьшая энергоемкость оборудования,
• металлоемкость конструкций,
• увеличивая его продуктивность.

Также оборудование является экономически эффективным, так как не требует больших капиталовложений. Поточный подогреватель масла для биодизеля предназначен для нагрева масла перед подачей его на биодизельный реактор.

Проточный подогреватель масла: состав и принцип работы

Поточный подогреватель масла состоит из трех пар емкостей, соединенных последовательно и расположенных на сварной раме, центробежного насоса, системы автоматики и трубопроводов. В каждой емкости размещается блок ТЭН, состоящий из шести трубчатых нагревателей.

Масло через сетчатый фильтр подается с помощью центробежного насоса в емкости, где происходит его нагрев до заданной температуры, которая контролируется с помощью датчика температуры, установленного на выходе из поточного подогревателя масла. Система автоматики при превышении верхнего предела температуры отключает ТЭН, а при снижении до нижнего порога – включает.

Давление жидкости контролируется манометрами на входе и выходе поточного подогревателя масла. Для защиты от превышения давления поточный подогреватель масла снабжен предохранительным клапаном.

Технические характеристики поточного подогревателя масла

Биодизель из микроводорослей

Из-за высокого содержания липидов много видов микроводорослей могут стать перспективным источником сырья для производства биодизеля. Это подтверждается данными о том, что с 1 га земли можно получить 446 л соевого масла или 2690 л пальмового, а с такой же площади водной поверхности — около 90 000 л биодизеля. Установлено, например, содержание липидов в Scenedesmus dimorphus при разных условиях может колебаться в пределах 16-40%, а в Chlorella Vulgaris — 14-22% от массы сухого вещества . Кроме этого, качество биодизеля зависит от жирнокислотного состава исходного сырья. Из насыщенных жирных кислот в составе водорослей преобладает пальмитиновая, из ненасыщенных — пальмитоолеиновой (16:1) и линоленовая (18:3). Общая ненасыщенности жирных кислот липидов микроводорослей значительно выше, чем в пальмового масла, которое, однако, уступает соевой. Жирнокислотний состав липидов микроводорослей может существенно изменяться в зависимости от варьирования условий их выращивания. Снижение температуры культивирования, как и повышение уровня освещенности, приводит к росту доли ненасыщенных жирных кислот в химическом составе водорослей .

Биодизель в мире

→ Смотри статью об использовании и доступность биодизеля в разных странах: Биодизель в мире.

Объемы производства биодизеля в мире стремительно растут. Всего дизельное топливо, изготовленное из нефти, дешевле биодизель, однако разница в цене меняется в пользу последнего в соответствии с «эффекта масштаба» (урожайности рапса, эффективности использования соломы и шрота, стоимости химических ингредиентов (метанола и щелочи), глубины переработки глицериновой воды), а также вследствие постоянного роста цен на нефть и благодаря правительственным субсидиям для производителей биодизеля. Обычно, цена на на биодизель ниже, чем на нефтяное дизельное топливо, но из-за запрета создания демпинговых условиях, цена будет незначительно ниже цены на обычный дизель.

По прогнозам ФАО производство биодизеля в мире к 2017 году достигнет 24 миллиардов литров. Прогнозируется, что большая часть объемов продукции будет поступать из Индонезии и Малайзии, а главным получателем будет ЕС. Именно страны ЕС в 2017 году будут потреблять более половины мирового производства биодизеля.

Около 80% биодизеля, выпускаемого Евросоюзом, добывается из рапса.

Как самостоятельно изготовить топливные брикеты и пеллеты

Топливные брикеты – востребованный и экономически выгодный вид топлива. Они имеют ряд преимуществ перед традиционным твёрдым топливом:

• Горят дольше (один брикет сгорает за 2-3 часа)
• Сгорают без остатка, образуя минимум золы
• Практически не дымят
• Высокая теплоотдача
• Не «стреляют»

Для производства топливных брикетов в домашних условиях подходят такие виды отходов:

• Древесные опилки
• Опавшие листья и мелкие ветки
• Солома
• Шелуха подсолнечника
• Лузга от гречихи, риса
• макулатура

Чтобы сделать топливные брикеты своими руками понадобится ручной пресс. Его можно купить готовым или сделать пресс своими руками. Чаще всего для этих целей делают ручной механический винтовой пресс или с гидравлическим приводом.

Кроме пресса понадобится дробилка для сырья (не нужно для опилок и лузги) и сушилка для готовых брикетов.

Краткое описание этапов изготовления топливных брикетов своими руками:

1. Подготовительный процесс: измельчение сырья.
2. Самодельные прессы для топливных брикетов не создают давления, достаточного для выделения естественного клея, связывающего сырьё в брикетах. Чтобы брикеты не разваливались, добавляют глину в пропорции 1:10.
3. Добавляют воду в таком количестве, чтобы масса хорошо размешивалась и была пластичной.
4. Смесью наполняют формы с отверстиями для удаления воды и кладут под самодельный пресс.
5. Готовые брикеты сушат на солнце или в специальной сушилке.
6. Высушенное топливо складывают на хранение в сухом месте.

Как биологическое топливо используют не только брикеты, но и пеллеты (гранулы). Их делают из опилок, торфа, соломы, птичьего помёта и других отходов.

Процесс производства пеллет в домашних условиях имеет этапы, аналогичные производству брикетов:

1. Дробление древесных отходов до щепок размером не более 4 мм. Если для изготовления пеллет своими руками закупать уже готовые мелкие опилки, то необходимость дробления отпадает.
2. Просушивание опилок в специальной сушилке. Их влажность должна быть не более 12%.
3. Загрузка сырья в пресс-гранулятор.
4. Получение готовых пеллет.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Производство пеллет своими руками экономически выгодно при двух условиях: если есть достаточное количество дешёвых древесных отходов, и возможность самостоятельно соорудить пресс-гранулятор. Приобретение готового агрегата окупится только при изготовлении пеллет в больших количествах на продажу.

Пеллеты используют в твёрдотопливных котлах и специальных печах-каминах. Современная печь на пеллетах – это автоматизированный агрегат, который требует минимум ухода и эстетично выглядит. Камин на пеллетах может даже украсить комнату благодаря прозрачной дверце, через которую видно игру пламени.

Производство биотоплива своими руками – это не только способ сэкономить на энергоносителях, но и вклад в сохранение окружающей среды.

Горячее топливо

Наиболее технически отработанный способ производства биотоплива — высокотемпературное получение синтез-газа (сингаза). Такой синтез-газ, смесь монооксида углерода и водорода, можно производить из любого углеродсодержащего материала. Обычно он перерабатывается в дизельное топливо, бензин или этанол с помощью процесса, именуемого синтезом Фишера-Тропша, который был разработан этими германскими исследователями еще в 1920-е гг. В период Второй мировой войны синтез Фишера-Тропша активно использовался в Германии для выработки жидкого топлива из имевшихся на территории этой страны запасов угля. Большинство крупных нефтяных компаний располагают сегодня технологией переработки синтез-газа, которую они вполне смогут применить, если стоимость бензина достигнет непомерно высокого уровня.

Первый шаг в получении синтез-газа именуется газификацией. Биомасса загружается в химический реактор и нагревается до температуры выше 700 °C. При перемешивании ее с водяным паром или кислородом образуется газ, содержащий монооксид углерода, а также водород и смолы. После обязательного вычищения смол давление газа в реакторе повышается до 20–70 атмосфер. Затем находящийся под давлением газ поступает на особого рода катализатор — твердый материал, который адсорбирует отдельные молекулы реагирующего вещества, стимулируя начало определенных химических реакций.

Такие катализаторы разрабатывались инженерами-химиками для переработки в топливо синтез-газа из природного газа и угля, однако они в равной мере применимы и для биомассы.

Несмотря на то, что эта технология хорошо освоена, необходимые для ее использования реакторы довольно дорогостоящи. Завод по переработке природного газа на основе синтеза Фишера-Тропша, который был построен в Катаре в 2006 г. и имеет производительность 34 тыс. баррелей жидкого топлива в сутки, обошелся в $1,6 млрд. При таких инвестициях в строительство пришлось бы в течение 15-30 лет ежесуточно перерабатывать около 5 тыс. т сырья, чтобы возместить капиталовложения в завод по переработке биомассы. Поскольку доставка такого количества биомассы предполагает значительные проблемы, связанные с материально-техническим обеспечением и рентабельностью, специалисты продолжают исследования по поиску путей снижения капитальных затрат.

Эксплуатационные моменты

1. Для хранения бутылей и канистр, наполненных биотопливом, нужно отвести специальное место. При этом оно должно быть максимально защищенным от воздействия высокой температуры.
2. Розжиг биокамина осуществляется специальным прибором.
3. Если при заправке очага биотопливо попало на пол, нужно его удалить с помощью сухой тряпки.

Требования по работе с биотопливом:

1. Горючее для биокамина является легковоспламеняющимся веществом, при контакте с которым нужно быть очень осторожным.
2. После заправки биокамина емкость с топливом требуется закрыть и поставить в отведенное для нее место. Только после этого можно заняться розжигом очага.
3. При работающей горелке не допускается выполнение дозаправки топлива.
4. Чтобы разжечь биокамин, запрещено использовать быстро возгораемые материалы по типу бумаги или дерева.

Подробнее в Другое топливо