De ce avem nevoie de biocombustibili?
Lumea tot mai vorbeste despre necesitatea de a inlocui petrolul, carbuneul si gazul cu biocarburanti. Ecuațiile ajung deja în Rusia, unde, până acum, puțini înțeleg ce este cu adevărat. În presă, uneori puteți găsi povestiri despre substanțe miraculoase care sunt complet nepoluante și mai eficiente decât benzina, kerosenul și motorina.
De fapt, nu există nimic fundamental nou în biocombustibili. Biocombustibilii au fost folosiți de mii de ani și pentru mulți rămân singura sursă de căldură și un mijloc de gătit. Principalul biocombustibil a fost și încă mai este lemnul de foc, iar prietenia cu mediul nu este deloc evidentă - este suficient să ne amintim de despăduriri necontrolate. Cu toate acestea, acum sub cuvântul "biocombustibil" este rar inseamna lemn de foc. Vorbirea, de regulă, se referă la mai multe produse de înaltă tehnologie obținute din culturi agricole sau din deșeuri rezultate din prelucrarea materiilor prime vegetale și animale. În ceea ce privește regenerabilitatea, acestea sunt în regulă, situația cu emisii nocive este puțin mai complicată. Suporterii spun că biocombustibilii poluează mai puțin atmosfera, iar adversarii susțin că atunci când arderea biocombustibililor sunt eliberate aceleași produse ca la arderea combustibililor fosili
Adevărul, ca de obicei, se află în mijloc. Într-adevăr, în timpul arderii ambelor combustibili, în principal dioxid de carbon, se formează apă și mai multe impurități, dintre care multe sunt dăunătoare: monoxid de carbon, oxizi de azot, hidrocarburi și altele asemenea. Cea mai mare atenție este de obicei acordată componentelor dăunătoare ale gazelor de eșapament și uneia dintre vinovații efectului de seră - dioxidul de carbon.
Unul dintre principalele avantaje ale biocombustibililor este reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră. Acest lucru nu înseamnă, totuși, că se produce mai puțin dioxid de carbon la arderea biocombustibililor (deși acest lucru este posibil). Atunci când ard combustibil, carbonul revine în atmosferă, care a absorbit plante, astfel încât echilibrul carbon al planetei rămâne neschimbat. Combustibilii fosili sunt o altă chestiune: carbonul în compoziția lor de milioane de ani a rămas "conservat" în interiorul terestru. Când intră în atmosferă, crește concentrația de dioxid de carbon.
În ceea ce privește emisiile dăunătoare, biocombustibilii beneficiază oarecum de petrol. Majoritatea studiilor arată că biocarburanții reduc emisiile de monoxid de carbon și hidrocarburi. În plus, biocarburanții practic nu conțin sulf. În același timp, emisiile de oxizi de azot cresc într-o oarecare măsură, în plus, când combustia incompletă a multor biocombustibili, aldehidele intră în atmosferă. Dar, în ansamblu, în ceea ce privește emisiile nocive, biocombustibilii beneficiază de petrol.
Există multe tipuri de combustibili din biomasă. Acest biogaz - metan produs prin descompunerea resturilor organice (de exemplu, gunoi de grajd) bacterii și combustibili solizi, dar mai vorbim despre biocombustibili pentru autovehicule: etanol și „biodiesel“.
În plus, dacă vom lua prețul curent pentru un baril de petrol (aproximativ 100 de dolari), atunci se vor deschide noi oportunități de producere a combustibililor alternativi, care până acum au fost pur și simplu nerentabili din cauza costului ridicat. Creșterea prețurilor petrolului de mai mult de două ori în ultimii trei ani ar fi trebuit, într-un fel sau altul, să "aducă" profitabilitatea unui număr de proiecte care fuseseră date mai devreme pentru momente mai bune.
De scaune? Din rumeguș? Din alge marine!
Uleiul nu este singura materie primă pentru obținerea unui conținut ridicat de octan organic pentru motorul mașinii noastre. Desigur, o turbină eoliană nu poate fi livrată la o mașină sau la un reactor nuclear sau termonuclear; bateriile pentru a funcționa ca sursă de energie pentru un motor de mașină, s-au îmbunătățit semnificativ recent în ceea ce privește capacitatea, dar încă nu oferă soluția ideală.
Din moment ce rezervă natura pentru viitorul materiei organice fosili, nu a furnizat multiplicitatea rasei umane și lăcomia ei, omenirea va trebui să se uite la organică, în creștere în jurul valorii și să vină cu propriile lor modalități de a crea gorjuchki improvizate și, dacă este posibil, surse regenerabile.
O cale logică pentru viitorul apropiat este de a căuta metode alternative de sinteză a materiei organice cu cifră octanică ridicată, fără a folosi resurse fosile epuizate. Există multe astfel de metode, una dintre cele mai populare din cauza costului relativ scăzut al producției este primirea alcoolului prin intermediul resurselor naturale regenerabile, din biomasa din grădină. Alcoolul obținut în acest mod poate fi turnat în rezervor într-o formă pură, poate fi amestecat pentru economie suplimentară cu produse de distilare a uleiului. Totul este bine, da locurile cu un climat potrivit, unde poți crește porumb și grâu pentru distilarea în combustibil de alcool cu o rentabilitate suficientă, o cantitate limitată.
De fapt, alge - aceasta este aceeași organică, perfect potrivită pentru obținerea de combustibil biodiesel. cu excepția faptului că oferă un randament excelent de biomasă pe metru pătrat de suprafețe cultivate - spre deosebire de plantele "pământ"; Nu conține sulf și alte substanțe toxice - spre deosebire de ulei; în sfârșit, este descompusă perfect de microorganisme și, cel mai important, asigură un procent ridicat de combustibil gata de utilizare: pentru unele tipuri de alge - până la 50% din masa inițială!
În primul rând, trebuie să determinați cu mai multă precizie subiectul conversației. Sub alge (Alge) într-un sens larg înseamnă cele mai diverse microorganisme uniculare și multicelulare, cele mai bizare forme și dimensiuni (de la acțiuni de microni la 40 m). Wikipedia definește acest termen după cum urmează: Algele (Algele latine) reprezintă un grup de organisme autotrofice, de obicei acvatice. Acestea conțin clorofil și alte pigmenți și produc substanțe organice în procesul de fotosinteză. Suntem mai interesați de microalge.
Este meritat? Poate, bine, el - să fii confuz în acest nămol murdar de dragul plăcerii îndoielnice? Merită, cât merită! Datele găsite pe site-ul Activistului Permaculture, care reflectă rezultatele activității NREL, este sincer uimitoare.
(Un galon american este de aproximativ 3.785 litri). Cazul, așa cum se dovedește, nu atât de mult în ceea ce privește cantitatea absolută, poate că este mult mai important să se acorde atenție de zeci de ori mai mult decât microalga în raport cu culturile tradiționale de "pământ".
Ca un exemplu, cercetarea serioasă cu privire la cultivarea de alge poate conduce rezultate de mai sus laborator NREL menționat în timpul crizei petrolului din anii 70 în Aquatic Specii Programul (ASP) programul. Pentru producția de biodiesel, bogată în lipide folosite montate pe „cuști“ în aer liber transparente, în care gazul CO2 a fost alimentat de la centrala electrică situată în apropiere pe carbon. Ca rezultat, experimente ASP au putut stabili ordinea de 300 subspecii de alge - în principal diatomee (silex), alge (diatomee) și alge verzi (Chlorophyceae), care permite atingerea următoarelor rezultate:
- în condiții optime de creștere a microalgelor, pot fi obținute până la 15.000 galoane pe acru pe an.
- Pot fi produse 7.5 miliarde de galoane de biomotorină pe o suprafață de 500.000 de hectare în deșerturi (pentru a produce aceeași cantitate de biocombustibili din semințe de rapiță ar fi nevoie de aproximativ 58 de milioane de hectare).
- algele conțin grăsimi, carbohidrați și proteine, în unele cazuri până la 60% grăsimi, până la 70% din acestea putând fi "extrase" prin stoarcere elementară.
- nu a fost posibil să se găsească culturi adecvate pentru cultivare în afara "cuștilor".
Ei bine, așa cum se spune, este un lucru mic să înveți cum să procesăm corect toată biomasa umedă într-o consistență potrivită pentru turnarea în rezervorul unei mașini.
Trebuie remarcat faptul că, în SUA, zeci de companii și numeroase grupuri științifice din diverse universități din țară sunt implicate în obținerea de benzină ieftină pentru automobile. O astfel de companie este Centrul pentru Biorefining, care este la Universitatea din Minnesota. Un grup de oameni de știință din acest centru, condus de Roger Ruan, a explorat timp de mulți ani posibilitățile de a folosi diferite tipuri de alge pentru a obține biocombustibil ieftin pentru mașini.
Principala realizare obținută de Roger Ruan si colegii sai numit tehnologia un ciclu complet de biocombustibil din alge, inclusiv modalități de a crește rata de creștere în greutate, metode eficiente de „resturi obținute“, precum și modalități eficiente de reciclare a deșeurilor din stânga, după prelucrarea biomasei.
Principala problemă care retinea creșterea rapidă a algelor în masă, considerată prea mică - doar câțiva centimetri, posibilitatea pătrunderii luminii solare în interiorul amestecului de apă-legume, din cauza căreia eficiența utilizării navelor mari, și în rezervoare deschise generale, este foarte scăzută. În acest sens, oamenii de știință din Minnesota a fost capabil să dezvolte un principiu al „fotobioreactor“, care furnizează lumină optimă și nutrienți în modul de amestecare pentru randamente bune chiar și atunci când se ocupă cu „sălbatice“ culturi de alge. Cel mai interesant lucru este că toate experimentele pe cultivarea algelor Rouen și colegii săi au fost efectuate la stația de epurare a apelor uzate. Din fericire, în filtrat o mulțime de ape reziduale fosfații și nitrații - substanțe foarte poluante râu, dar foarte util și substanțe nutritive pentru alge. Viziune pentru viitor oamenii de stiinta din Minnesota include doar un fel de „ferme de alge“, în picioare lângă stația de epurare și consumatoare de tot ce ai nevoie din deșeuri - inclusiv dioxidul de carbon obținut prin arderea nămolului de epurare.
Scopul principal, care acum se află în fața cercetătorilor - reducerea costurilor de producție de biocombustibili. Potrivit reprezentanților UOP LLC, divizia Honeywell International pentru dezvoltarea de biocombustibili, rezultatul poate fi considerat satisfăcător în cazul de sub 2 $ pe galon, și, în mod semnificativ, este acum o mulțime de experți nu văd acest lucru nu este nimic ireal. Cu toate acestea, în acordul complet al Pentagonului în cazul în care combustibilul cu jet de alge va costa mai puțin de 5 $ pe galon, și în mod ideal - de mai puțin de 3 $ pe galon.
Dacă ai avut un vis bun, este posibil să ne imaginăm o „fabrica de alge marine“ oriunde bun, astfel că e, și omenirea a deșeurilor învățat să facă cele mai bune, în cantități nelimitate. Mai mult decât atât, pentru o astfel de fabrică nu au nevoie să utilizeze teren arabil - la fel ca în cazul producției de biocombustibili din plante și nu se mai întâmplă creștere a prețurilor de ulei vegetal și pâine din cauza deturnare de fonduri în producția de culturi de combustibil.
Utilizarea alcoolului drept combustibil pentru motoarele de automobile nu a fost de multă vreme cunoscută. Dezvoltatorii primului motor cu ardere internă plătit motoarelor de alcool nu mai puțin atenție decât benzina. Alcoolii au numere cu cifră octanică ridicată - mai mult de 100, dar mai mică în comparație cu căldura de ardere a combustibilului lichid (arderea combustibilului produce mai puține picături de energie de energie, iar consumul de combustibil este crescută).
Utilizarea alcoolului drept combustibil pentru motoarele de automobile nu a fost de multă vreme cunoscută. Dezvoltatorii primelor motoare cu combustie internă nu au acordat mai puțină atenție motoarelor cu alcool decât cele pe benzină. Alcoolii au numere cu cifră octanică ridicată - mai mult de 100, dar mai mică în comparație cu căldura de ardere a combustibilului lichid (arderea combustibilului produce mai puține picături de energie de energie, iar consumul de combustibil este crescută).
Începutul producției de ulei la scară largă a făcut ca alcoolul să nu fie profitabil ca motorină. combustibili de alcool au devenit un produs de nișă: de exemplu, alcool metilic operează motoare de motociclete pentru speedway și multe sporturi carduri. Alcoolul de combustibil de automobile se bucură de o anumită popularitate în Brazilia, în cazul în care există rezerve mari de petrol, dar sunt condiții ideale pentru cultivarea de trestie de zahăr și de producție de ea alcool ieftin.
În plus față de etanol și metanol, se propune utilizarea altor alcooli drept carburanți. Companiile BP și Du Pont pariază pe butanol.
Cea mai mare atenție este acum acordată alcoolului etilic. În fluxurile știrilor științifice, tehnice și economice, rapoartele privind planurile pentru construirea de noi stații apar aproape în fiecare zi. În SUA, trestia de zahăr nu crește, astfel încât principala sursă de bioetanol ar trebui să fie porumb. „Regina caz la, cu toate acestea, nu se limitează la: în curs este planificat pentru a pune totul - de la cartofi și grâu la o varietate de deșeuri organice. O serie de țări intenționează să exporte bioetanol în Statele Unite și în alte țări interesate de trecerea la combustibili pentru alcool. Brazilia planifică până în 2025 să înlocuiască trestia cu alcool la 10% din benzina consumată în lume.
Motoarele pe benzină, în general, nu sunt potrivite pentru utilizarea combustibilului pe bază de alcool, deși modificările designului pentru a le transfera în alcool sunt minime. De multe ori, este posibil să se limiteze utilizarea materialelor rezistente la alcool și instalarea elementelor pentru separarea condensului de apă. În prezent, mulți producători de automobile de vârf produc motoare universale capabile să lucreze la benzină, alcool sau amestecurile lor. Atunci când se utilizează amestecuri de benzină cu o cantitate mică de alcool (până la 10%), combustibilul este, de obicei, potrivit pentru motoare convenționale pe benzină.
Harta lucrătorilor (puncte întunecate) și în construcție (puncte luminoase) de plante de etanol din Statele Unite.
Trebuie remarcat faptul că etanolul sintetic este produs din petrol ca combustibil are exact aceleași proprietăți ca și obținute din materialul vegetal, dar nu oferă neutră în ceea ce privește emisiile de dioxid de carbon.
Ideea utilizării uleiurilor vegetale drept combustibili pentru motoarele diesel a fost prezentată chiar și atunci când au fost create primele astfel de motoare. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea rezervelor de petrol în secolul XX, combustibilul din petrol sa dovedit a fi mai profitabil. Combustibilul biodiesel este identificat adesea cu uleiul de rapiță, care a devenit într-adevăr principala sursă de materii prime pentru bio-solvenți în Europa. Cu toate acestea, biodieselul poate fi obținut din alte uleiuri, de exemplu, floarea-soarelui, palmierul sau soia, care se face în afara Europei.
Este important să rețineți că uleiurile vegetale în sine nu sunt utilizate ca și combustibili. Orice „biosolyara“ este un amestec de produse de transesterificare a uleiurilor vegetale. În legume conține grăsimi - esteri de acizi grași cu glicerină. În procesul de obținere a „biosolyary“ glicerol esteri distrug și înlocuiți glicerol (acesta este eliberat ca produs secundar) în alcooli simpli - metanol, și, rareori, etanol. În Europa, principalul combustibil biodiesel a fost esterul metilic al uleiului de rapiță.
Uleiul vegetal și eterul acestuia, ca alcoolul, diferă