…Что такое биотопливо? | Вопрос-Ответ

Комментарий AиФ.ru: Биотопливо – топливо из биологического сырья, сходное по энергетическим характеристикам с обычными видами горючего. В отличие от органического топлива, которое получается из полезных ископаемых (нефти и газа), биотопливо получают в результате переработки зерновых и других крахмалосодержащих культур, масел и биологических отходов.

Какие бывают виды биотоплива?

Как и основные виды нефтесодержащего топлива, источники энергии растительного происхождения делятся на три вида.

Биоэтанол – спиртосодержащий заменитель бензина, производимый из зерновых культур, сахарной свеклы и маиса, соевых бобов и сахарного тростника. С его использованием производят несколько видов бензина. К примеру, E5 состоит из 95 % бензина и 5% биотоплива, E10 имеет пропорцию 90%/10% соответственно, а Е85 — 17 % бензина и 83% биотоплива. Е100 состоит из этанола (96,5 %) и воды (3,5 %).

Биодизель добывают из масел семян репса и пальмового масла. Существуют три категории дизельных смесей: B5, B7, B10, где число – процент содержания растительных масел.

Эти виды топлива относятся к так называемому «первому поколению биотоплива». Оно производится непосредственно из растений, поэтому считается возобновляемым ресурсом и, в некоторых регионах, — относительно дешевым и надежным источником энергии.

Биогаз – замена природного газа, получаемого из отходов животноводческих хозяйств и мусора, прошедших процесс разложение без кислорода с участием бактерий.

 

 

Биогаз и некоторые другие виды биотоплива относятся ко «второму поколению». Это синтетическое топливо, получаемое из биомассы, например из органических отходов жизнедеятельности, соломы или целлюлозы. По характеристикам оно больше похоже на ископаемое топливо. В чем плюсы такого вида топлива? Для его использования двигатели внутреннего сгорания практически не требуют изменений. Еще один плюс: на его производство уодят отходы, которые в противном случае просто разлагаются, вырабатывая вредный углекислый газ.

Зачем нужно биотопливо?

Биотопливо — это альтернативный источник энергии для транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания. Согласно современным исследованиям, использование биоэтанола позволяет снизить выбросы углекислого газа на 30–80% по сравнению с бензиновыми двигателями. Это происходит потому, что углекислый газ, возникающий при сгорании биоэтанола в двигателях автомобилей, может быть переработан растениями в процессе фотосинтеза. А эти растения, в свою очередь, используются при производстве возобновляемого топлива – биоэтанола. Так что данный процесс часто называют

«замкнутым углеродным циклом».

Лучшие виды биотоплива (например, этанол из сахарного тростника в Бразилии) могут выделять в 10 раз больше энергии, чем энергия, которая была задействована в их производстве, и при использовании выделяют лишь четверть того количества парниковых газов, которые бы выделились при использовании его ископаемого эквивалента. Худшие образцы биотоплива требует гораздо больше затрат энергии при производстве, более того, они выделяют много парниковых газов, вредных для природы. Так, для получения биодизеля из пальмового масла в Индонезии сжигают леса для расчистки сельскохозяйственных площадей.

Это интересно
Из одного бушеля (25,4 кг) кукурузы можно произвести 2,8 галлона (10,6 литра) биоэтанола.

Сколько стоит биотопливо?

Себестоимость производства биоэтанола и биодизеля в большинстве стран мира выше, чем себестоимость нефтепродуктов (в том числе импортируемых), а окупаемость биотопливного бизнеса уступает рентабельности переработки нефти. На биржах тонна дизеля без учета налогов стоит сейчас 550 долларов, то есть 33 цента за литр, литр биодизеля стоит около 1 евро. Стоимость биоэтанола — в пределах 0,5 – 1 доллар за литр, в зависимости от стоимости его производства.

Эксперты говорят: развитие биотопливного рынка (и производства, и потребления) экономически нецелесообразно без должного уровня государственной поддержки, которая реализуется в форме директивных или поощрительных мер.

 

Смотрите также:

Биотопливо как топливо будущего | Biowatt

В настоящее время большая часть развитых стран в той или иной степени развивает альтернативную энергетику, поскольку понимают, что классические источники энергии исчерпаемы. В этом отношении биоэнергетика обладает явным преимуществом. По мнению кандидата биологических наук, научного сотрудника Лаборатории экологии Института РАН

Зоригто Намсараева, биотопливо может стать один из кандидатов на роль технологии будущего, пишет Postnauka.ru.

Что такое биотопливо?

Биотопливо — это органические соединения, которые мы можем использовать для получения энергии. Существуют различные виды биотоплива: твердое (древесные пеллеты, щепа и т. д.), газообразное (биогаз, биоводород, синтез-газ) и жидкое. Жидкое биотопливо самое интересное, так как оно может использоваться на двигателях внутреннего сгорания и реактивных двигателях заменяя топливо из нефтепродуктов. Как правило, это особые углеродные молекулы длиной около 14-15 атомов. В живых организмах они встречаются не очень часто, поэтому нам нужно пытаться каким-то образом находить источники таких длинных молекул. Существуют два способа поиска. Первый способ – использовать существующие пути биосинтеза и каким-то образом пытаться их оптимизировать. Другой вариант — это рассчитать на компьютере принципиально новый путь биосинтеза и создать его в организме с использованием средств синтетической биологии.

Какие проблемы с топливом существуют на данный момент?

На самом деле проблем с топливом сейчас очень много. Мы живем в мире нефти, вся наша цивилизация построена на нефти, весь транспорт, реактивная авиация. Без этого топлива мы не сможем жить. И здесь существует большая проблема: нефть является ископаемым ресурсом, а это значит, что в какой-то момент у нас может оказаться недостаточно ее запасов, пригодных для индустриальной коммерческой добычи, нефть останется где-то в глубоких залежах, в каких-то экономически невыгодных условиях и так далее. Мир уже начинает готовиться к этому моменту. Существует два вопроса. Первый: когда наступит этот момент? И второй вопрос: успеем ли мы разработать соответствующие технологии? Биотопливо — это один из кандидатов на роль такой технологии будущего.

Какие варианты биотоплива были в истории человечества?

Основное топливо во многих странах — это древесина. Например, в Танзании порядка 70% энергии до сих пор происходит именно от нее. Конечно, развитые страны от этого ушли очень далеко. Древесина — это на самом деле ресурс исчерпаемый, то есть если мы будем вырубать деревья слишком быстро, то у нас, естественно, энергия закончится. Такой кризис был в Англии в XVI-XVII веках. У них были огромные леса. Существовала даже пословица, в которой говорилось, что в Англии белка способна пересечь всю страну, не спрыгнув на землю. Но для того чтобы выплавлять сталь, нужно было тратить древесный уголь. В то время на 1 килограмм стали необходимо было 50 килограмм угля. А чтобы получить древесный уголь, нужно было собрать много древесины и обжечь ее. Таким образом, англичане вырубили практически все экономически рентабельные леса. Примерно в начале XVII века из-за этого в Англии резко упала выплавка железа. Они стали импортировать железо из Швеции и России. Это происходило до тех пор, пока они не открыли следующий источник энергии — каменный уголь. Тогда индустриальная машина английской промышленной революции заработала снова.

Сейчас может сложиться похожая ситуация. У Англии были огромные запасы угля, и в свое время они посчитали, что его хватит на три тысячи лет, разделив количество запасов на ежегодную добычу. Но в 1860 году Джевонс написал книгу «Вопрос об угле в Англии», где рассказал о том, что потребление угля увеличивается на 3% в год, и к концу XX века уголь в Англии закончится. Он был абсолютно прав. Сейчас в Англии только 6 крупных шахт, а при Джевонсе было 3 тысячи.

Что появилось после древесины?

После древесины появилось масло. Рудольф Дизель в конце XIX века использовал на своем двигателе растительное масло, и он работал. Сейчас проблема состоит в том, что для обеспечения нашего общества автомобильным топливом, у нас недостаточно места, где мы могли бы выращивать культуры, из которых производится растительное масло. Кроме того, если мы начнем сажать пальмы, сою или рапс для того, чтобы производить топливо, нам будет не хватать земли для производства продуктов питания. Сейчас существует очень серьезная проблема: продукты против топлива. Таким образом, первое поколение биотоплива, произведенное из тех продуктов, которые могут использоваться для производства продуктов питания — это тупиковый путь развития. Ставится задача производить биотопливо таким способом, чтобы оно ни в коем случае не вступало в конкуренцию с производством продуктов питания. Это уже биотопливо второго поколения. Из соломы, различных отходов сельского хозяйства, древесины можно получать те же виды биотоплива, что и из пищевых культур.

Насколько первое и второе поколения биотоплива эффективны и жизнеспособны?

Есть два основных вида биотоплива первого и второго поколения: этанол и биодизель, получаемый из растительных масел. В США много кукурузы, а в Бразилии — сахарного тростника, поэтому там очень удобно получать спирт. Его можно добавлять в определенной концентрации в бензин. Сейчас производится множество автомобилей, которые способны ездить на таком бензине, на «зеленом» бензине с добавкой этанола. В США, Бразилии и Европе производство биотоплива первого поколения используется фактически для дополнительного стимулирования сельского хозяйства и снижения зависимости от нефти.

Первое и второе поколение биотоплива — это попытка задействовать существующие мощности. Потому что строить с нуля индустрию в капиталистическом мире очень сложно и дорого. Гораздо лучше задействовать существующие технологии получения спирта и растительных масел. Первое и второе поколение используют эти технологии. А вот третье поколение биотоплива — это совершенно новая вещь. В основе процесса получения биотоплива лежат фотосинтетические микроводоросли. Они используют энергию света для того, чтобы поглотить углекислоту из воздуха для производства органических соединений.

Микроводоросли очень маленькие — 1, 2, 3, 10 микрометров в диаметре и способны производить очень большое количество жиров внутри клетки — липидов. Эти липиды обладают длинной углеродной цепочкой. Их можно выделить и переработать в биотопливо. Плюсы в том, что этим микроводорослям не нужно выращивать корневую систему, листья и так далее, то есть это просто клетки с липидами внутри. Они очень быстро растут, их можно достаточно технологично собирать. И сейчас это, конечно, очень интересное направление.

Как выглядит процесс получения биотоплива третьего поколения?

Для начала нужно вырастить микроводоросли. Затем эту биомассу нужно собрать.

Ее можно просто взять как есть, засунуть в установку и поднять температуру давление. Произойдет гидрокрекинг и выделится фракция бионефти. Ее мы можем почистить на обычных нефтеперегонных установках. Существует и другой вариант. Мы можем выделить какую-то фракцию из биомассы микроводорослей и переделать ее в биотопливо химически. И таких технологий очень много.

Если сравнивать с обычными сельскохозяйственными культурами, из микроводорослей можно получить на порядок больше биотоплива. Это происходит из-за того, что, во-первых, им не нужно синтезировать корни, ветки, листья, они представляют собой маленькие клетки. Во-вторых, они очень быстро растут. Сельскохозяйственная культура растет в течение длинного сезона. А для того чтобы вырастить микроводоросли, нужна пара недель.

Что представляет собой лаборатория по производству биотоплива из микроорганизмов?

Основа такой лаборатории — это большая установка под названием «фотобиореактор». Они могут быть как открытыми, так и закрытыми. Открытые фотобиореакторы — это пруды, заполненные водой темно-зеленого цвета, закрытые — это целлофановые мешки или пластиковые трубы, внутри которых растут микроводоросли. Когда они вырастают, их собирают, разрушают, выделяют нужную фракцию, и потом уже эту фракцию химически перерабатывают.

Есть еще и четвертое поколение биотоплива. Это технология, при которой используются фотосинтезирующие цианобактерии, которые напрямую производят конечный продукт из СО2. Такой способ очень сильно повышает производительность системы. Представьте себе клетку, которая осуществляет фотосинтез. Она поглотила молекулу углекислого газа из воздуха, превратила ее в органическое соединение, а затем туда, в эту клетку, добавили, например, два гена. Ферменты, которые кодируются этими генами, переработали эти органические соединения в этанол, спирт вышел из клетки наружу. После этого мы можем сделать систему, в которой поверхность воды в фотобиореакторе будет нагреваться солнечным светом, и с нее будет испаряться спирт. Затем можно конденсировать спирт и собирать его. Это очень интересная разработка, она позволяет избежать всех промежуточных этапов сбора и переработки биомассы, сейчас в США она находится на ранней промышленной стадии.

В России, конечно, тоже существует много технологий, в том числе основанных на еще советских разработках. Но нас тормозит то, что в России пока не создан рынок биотоплива. Например, если мы произведем этанол, с него будут брать акцизы, в то время как технически возможно сразу на заводе добавлять этанол в бензин и получать биотопливо. Сейчас идет обсуждение возможности добавления 5% спирта в бензин. Экономический эффект от этого тоже был бы положительный. В России есть огромные территории, где занимаются сельским хозяйством, но экономически рентабельно вывозить зерно на экспорт достаточно сложно. Ведь у нас пока что не очень большой внутренний рынок по сравнению с площадями доступными для развития сельского хозяйства. Можно конечно использовать зерно в качестве корма для скота, но, к сожалению, у нас еще недостаточно развито животноводство. Поэтому производство биотоплива или биопластиков может стать весьма перспективным направлением развития сельского хозяйства. Сейчас рынок биопластиков растет со скорость около 20% в год. Это очень перспективная тема.

Какие еще есть виды биотоплива?

Сейчас в разработке находится пятое поколение. Это электробиосинтез — использование электричества для синтеза биотоплива. Существуют микробы, которые способны потреблять электроэнергию с электрода, погруженного в раствор. Потенциально они обладают очень высоким КПД. Например, КПД солнечной батареи, которую можно купить в супермаркете составляет порядка 10-15%. Некоторые микроорганизмы способны направлять до 80% электронов полученных с электрода на синтез органических соединений. Если мы сосчитаем 80% от 10-15%, то получится, что порядка 8-12% энергии солнечного света используется для синтеза органических соединений. Казалось бы, не очень много. Но если сравнивать с обычным фотосинтезом, на котором существует вся биосфера, то он обладает эффективностью около 1% конверсии.

Какие преимущества есть у этого поколения биотоплива?

Во-первых, это возобновляемый ресурс. То есть его можно использовать очень долго, не обращая внимания на то, что у нас заканчивается нефть или что-то еще происходит. Во-вторых, если мы действительно придумаем такие технологии, которые не будут занимать площади для сельского хозяйства и тратить пресную воду, то тогда мы сможем увеличить производство и продуктов питания и биотоплива. Более того, с помощью таких технологий можно получать биополимеры, пищевые добавки и т. д. Даже еду на определенном этапе развития технологии можно было бы синтезировать таким образом.

Сейчас растет количество населения. Нас сейчас около семи миллиардов. Через 35 лет нас будет уже более девяти миллиардов, это на 35% больше. А вот еды, по прогнозам, человечество будет потреблять на 100% больше. Свободной земли приемлемого качества для того, чтобы увеличить в два раза производство питания, у нас к сожалению нет, поэтому нужна глобальная интенсификация производства продуктов питания.

Какие основные проблемы существуют в развитии этого направления?

На мой взгляд, главное — это создание рынка. Когда создается рынок, сразу привлекается частная инициатива, а это мощнейший драйвер для развития данной отрасли. Мне кажется, основные задачи на данный момент — это грамотная государственная экономическая политика по созданию рынка биотоплива и биополимеров, а также стимулирование научных исследований в этой области.

По материалам: Total.kz

Биотопливо для автомобилей

Любому водителю далеко не все равно, что льется в бак его машины. Во многих случаях именно некачественное топливо приводит к серьезным проблемам с автомобилем. Поэтому вполне понятен интерес ко всему, что связано с бензином, соляркой и прочими видами топлива. А как следствие этого – к альтернативным видам горючего для ДВС, одним из которых является биотопливо.

Что это такое, и из чего делают биотопливо?

Все ресурсы, которые есть на Земле, условно можно поделить на возобновляемые и не возобновляемые. Уголь, нефть, металл, в природе не восстанавливаются, а вот дрова, кукуруза, навоз могут быть получены вновь и вновь. Все, что растет или является отходами переработки такого сырья – источники возобновляемой энергии. Вот из этих биоресурсов люди ещё с давних пор получали нужное для своего существования, в том числе и биотопливо.

Биотопливо первого поколения

Однако и между собой отдельные его виды различаются, скажем так, по значимости источников сырья для биотоплива. Связано это с используемыми ресурсами. Например, чтобы получить биотопливо из рапса, его надо сначала вырастить, а уж потом отправить семена на переработку. Для выращивания такой культуры занимается посевная площадь, и фактически речь идет о выборе приоритетов – а чего мы хотим иметь, продукты питания или биотопливо. Кроме того, получение биомассы, идущей на производство биотоплива, связано с использованием специализированных удобрений, что наносит определённый вред земле и окружающей природе. Такой вид сырья относится к первому поколению.

Второе поколение

Однако биотопливо можно получить из иных источников, таких как отходы других производств. Его делают, например, из опилок, а также остатков стеблей, шелухи, остающейся после обработки зерновых, и многого другого. Все это дает так называемое биотопливо второго поколения, для которого не требуется специально выращивать сырье, а сделать его можно из отходов других производств.

Третье поколение

Следующим этапом развития стало биотопливо третьего поколения. Его источником являются водоросли. Существуют определённые их сорта, содержащие значительное количество растительных жиров, из которых можно сделать тот же самый биодизель. Конечно, чтобы получить биотопливо из водорослей, их надо выращивать, но для этого совсем не требуется занимать посевные площади. Водоросли могут расти в прудах, биореакторах, на морском дне или в специально устроенных заливах, т.е. занимают те участки земной поверхности и морского дна, которые не задействованы в производстве продуктов питания. Так что, биотопливо третьего поколения, хотя и находится еще в стадии отработки технологии производства, надо признать наиболее перспективным.

Двигатель на биотопливе – немного истории и его варианты

Это для нас сегодня бензин и солярка являются единственными видами топлива, на которых работает всем нам привычный двигатель. Но надо отметить, что далеко не всегда было именно так. На заре своего существования, для ДВС как топливо применялось всё, что только подходило – масло, спирт, эфир, газ, дрова и т.д.

Поэтому должно быть достаточно интересно вспомнить о биотопливе, которое использовалось раньше. В этом случае стоит особо отметить:

• спирт в различных его видах;
• масло;
• газ.

Биотопливо из опилок или спирт как он есть

Биотопливо подобного типа наиболее известно, и по-видимому, это один из первых вариантов горючего, которое потреблял двигатель. Среди различных его видов стоит отметить биоэтанол, биометанол и биобутанол.

1.Этанол или обычный спирт достаточно хорошо известен в истории автомобилестроения. Достаточно сказать, что в свое время Генри Форд организовывал строительство заводов по производству спирта, предназначенного на роль топлива. Сейчас его изготовление широко развернуто в Бразилии, по оценкам экспертов, сорок процентов автотранспорта этой страны используют этанол в чистом виде, шестьдесят процентов – в смеси с бензином.

Из чего сегодня делают этанол? Чаще всего сырьем служит сельскохозяйственная продукция, в той же Бразилии, чтобы сделать биоэтанол, применяют сахарный тростник, солому, древесные отходы и другое аналогичное сырье. Из опилок на гидролизном производстве так же можно получить этанол. Чем же он так хорош, что это вызывает его всеобщее использование?
Здесь надо обратить внимание на:

1. детонационную стойкость;
2. теплоту сгорания;
3. теплоту испарения.

Из чего бы ни пришлось сделать подобное биотопливо, из опилок или тростника, ему свойственны антидетонационные свойства, они выше, чем у обычного бензина. Благодаря этому можно повысить мощность, двигатель, работающий на этаноле, допускает увеличение степени сжатия. Теплота сгорания спиртовоздушной смеси незначительно отличается от характеристик традиционной топливовоздушной смеси, а за счет хорошей испаряемости спирта обеспечивается лучшее наполнение цилиндров и полное ее сгорание.

Из недостатков этанола стоит отметить его повышенную агрессивность по отношению к некоторым цветным металлам, пластмассам и резине, вследствие чего может возникнуть необходимость частично дорабатывать двигатель. Однако самым главным минусом такого горючего является его гигроскопичность, оно сильно поглощает воду, а затем смесь расслаивается в баке, в результате чего он окажется заполнен в основном водой. Одним из методов борьбы с этим является использование смесей спирта и бензина, до десяти процентов этанола, добавленного в обычный бензин, только улучшают его характеристики.

Дополнительно стоит отметить, что производство биоэтанола как топлива, хоть из тех же самых опилок, отличается от производства питьевого спирта. Топливный спирт не пригоден для питья, он имеет явно выраженный сивушный запах и повышенное содержание метанола.

2.Метанол, или метиловый спирт, при всех своих достоинствах ядовит. Хотя его можно сделать из отходов, из тех же самых опилок, обычно биометанол не используют в качестве горючего.
3.Биобутанол. Как биотопливо для автомобилей подходит даже в большей степени, чем биоэтанол. Может изготавливаться из биомассы, опилок, и при этом ничем не отличаться от бутанола, полученного по традиционной технологии.

Среди его достоинств необходимо отметить:

• большую энергетическую ценность;
• меньшую агрессивность;
• возможность смешиваться с бензином;
• возможность прямой и полной замены бензина без переделки автомобиля.

Рассматривая спирт как замену бензину, стоит отметить, что плюсы и минусы биотоплива подобного типа достаточно очевидны, и все недостатки при необходимости могут быть успешно устранены. Однако в настоящее время такое биотопливо чаще всего применяется в смеси с обычным бензином, хотя технологии его получения, например из опилок, позволяют полностью реализовывать используемую биомассу и исключить нефть из употребления.

Биодизель, или как сделать биотопливо

Это другой, не менее известный вид горючего. Он заменяет солярку, а не бензин. Производят его из растительного масла. Сырье в различных районах земного шара может быть разное: рапсовое, пальмовое, кокосовое, соевое масло, водоросли и т.д. Биотопливо подобного типа изготавливается достаточно просто, вплоть до того, что существуют самодельные установки, позволяющие производить биотопливо в домашних условиях.

Технология его получения такова – масло смешивается в определенных пропорциях со спиртом и щелочью, в результате образуется биодизель и высвобождается глицерин, который может использоваться для каких-то других целей. Так что при наличии источников растительного масла, в том числе и его остатков после кулинарной обработки пищи, вполне возможно сделать биотопливо своими руками.

Достоинством биодизеля является отсутствие серы в составе выхлопных газов, и как следствие этого то, что такое биотопливо не теряет смазочных свойств, благодаря чему двигатель может служить гораздо дольше. Надо отметить, что вредного воздействия от такого топлива на окружающую природу нет. К недостаткам биодизеля стоит отнести необходимость его подогрева в холодное время года и то, что он не хранится более трех месяцев.

Наиболее оптимальным признано его использование в смеси с обычной соляркой, выпускаются несколько разновидностей такого топлива, обозначаемых буквой В, а цифры рядом говорят о содержании биодизеля в составе топлива. Например, В5 означает содержание в нем пяти процентов биодизеля и девяноста пяти процентов солярки.

Газ как вид автомобильного топлива

Существует и биотопливо в виде газа. Источником его является биогаз, получаемый как результат анаэробного (без доступа воздуха, метанового) брожения навоза. Однако рассматривать его как достаточно массовый вид горючего для двигателей автомобиля было бы слишком оптимистично.

Хотя, как и обычный природный газ или пропан-бутан, биогаз может использоваться как топливо, но это скорее вариант для стационарных двигателей, установленных в местах, где много отходов животноводства и сельского хозяйства.

Непривычные, экзотические и забытые виды биотоплива

Здесь стоит коснуться древесины, которая может выступать как биотопливо. В первую очередь надо упомянуть скипидарно-спиртовую смесь, которая ещё в 1826 году использовалась в роли топлива. А ведь скипидар получают при пиролизе древесины. Есть отдельные упоминания, что при так называемом «быстром» высокотемпературном пиролизе сконденсирована жидкость, по своим характеристикам алогичная нефти.

Стоит вспомнить и прямое применение древесины как горючего для моторов. При сгорании древесины образуется окись углерода, которая и служит в качестве топлива. Во время Второй Мировой, Германией достаточно широко использовались машины с такими моторами, в том числе и легковые. В Советском Союзе так же были созданы газогенераторные автомобили, ЗИС 21, ЗИС 13, а также ГАЗ 42.

Работали они на обычных дровяных чурочках. Правда, при замене бензина на газ мощность двигателя падала, скорость движения и грузоподъемность тоже, а одной заправки газогенераторной установки хватало на девяносто километров пробега, но в условиях военного времени при дефиците других видов топлива и в удаленных местах такие автомобили успешно работали. И даже в Москве в военное время ходили автобусы, оснащенные газогенераторными установками.

Несмотря на всеобщее распространение бензина и солярки в качестве топлива для ДВС, постоянно идут поиски альтернативных источников получения горючего. И уже существует несколько самых разных видов биотоплива, способного обеспечить работу ДВС в любых условиях.

«Биотопливо — один из кандидатов на роль технологии будущего»

— Какие варианты биотоплива были в истории человечества?

— Основное топливо во многих странах — это древесина. Например, в Танзании порядка 70% энергии до сих пор происходит именно от нее. Конечно, развитые страны от этого ушли очень далеко. Древесина — это на самом деле ресурс исчерпаемый, то есть, если мы будем вырубать деревья слишком быстро, то у нас, естественно, энергия закончится. Такой кризис был в Англии в XVI–XVII веках. У них были огромные леса. Существовала даже пословица, в которой говорилось, что в Англии белка способна пересечь всю страну, не спрыгнув на землю. Но для того, чтобы выплавлять сталь, нужно было тратить древесный уголь. В то время на 1 килограмм стали необходимо было 50 килограмм угля. А чтобы получить древесный уголь, нужно было собрать много древесины и обжечь ее. Таким образом, англичане вырубили практически все экономически рентабельные леса. Примерно в начале XVII века из-за этого в Англии резко упала выплавка железа. Они стали импортировать железо из Швеции и России. Это происходило до тех пор, пока они не открыли следующий источник энергии — каменный уголь. Тогда индустриальная машина английской промышленной революции заработала снова.

Сейчас может сложиться похожая ситуация. У Англии были огромные запасы угля, и в свое время они посчитали, что его хватит на три тысячи лет, разделив количество запасов на ежегодную добычу. Но в 1860 году Джевонс написал книгу «Вопрос об угле в Англии», где рассказал о том, что потребление угля увеличивается на 3% в год, и к концу XX века уголь в Англии закончится. Он был абсолютно прав. Сейчас в Англии только 6 крупных шахт, а при Джевонсе было 3 тысячи.

— Что появилось после древесины?

— После древесины появилось масло. Рудольф Дизель в конце 19 века использовал на своем двигателе растительное масло, и он работал. Сейчас проблема состоит в том, что для обеспечения нашего общества автомобильным топливом, у нас недостаточно места, где мы могли бы выращивать культуры, из которых производится растительное масло. Кроме того, если мы начнем сажать пальмы, сою или рапс для того, чтобы производить топливо, нам будет не хватать земли для производства продуктов питания. Сейчас существует очень серьезная проблема: продукты против топлива. Таким образом, первое поколение биотоплива, произведенное из тех продуктов, которые могут использоваться для производства продуктов питания — это тупиковый путь развития. Ставится задача производить биотопливо таким способом, чтобы оно ни в коем случае не вступало в конкуренцию с производством продуктов питания. Это уже биотопливо второго поколения. Из соломы, различных отходов сельского хозяйства, древесины можно получать те же виды биотоплива, что и из пищевых культур.

— Насколько первое и второе поколения биотоплива эффективны и жизнеспособны?

— Есть два основных вида биотоплива первого и второго поколения: этанол и биодизель получаемый из растительных масел. В США много кукурузы, а в Бразилии — сахарного тростника, поэтому там очень удобно получать спирт. Его можно добавлять в определенной концентрации в бензин. Сейчас производится множество автомобилей, которые способны ездить на таком бензине, на «зеленом» бензине с добавкой этанола. В США, Бразилии и Европе производство биотоплива первого поколения используется фактически для дополнительного стимулирования сельского хозяйства и снижения зависимости от нефти.

Первое и второе поколение биотоплива— это попытка задействовать существующие мощности. Потому что строить с нуля индустрию в капиталистическом мире очень сложно и дорого. Гораздо лучше задействовать существующие технологии получения спирта и растительных масел. Первое и второе поколение используют эти технологии. А вот третье поколение биотоплива — это совершенно новая вещь. В основе процесса получения биотоплива лежат фотосинтетические микроводоросли. Они используют энергию света для того, чтобы поглотить углекислоту из воздуха для производства органических соединений. Микроводоросли очень маленькие — 1, 2, 3, 10 микрометров в диаметре, и способны производить очень большое количество жиров внутри клетки — липидов. Эти липиды обладают длинной углеродной цепочкой. Их можно выделить и переработать в биотопливо. Плюсы в том, что этим микроводорослям не нужно выращивать корневую систему, листья и так далее, то есть это просто клетки с липидами внутри. Они очень быстро растут, их можно достаточно технологично собирать. И сейчас это, конечно, очень интересное направление.

— Как выглядит процесс получения биотоплива третьего поколения?

— Для начала нужно вырастить микроводоросли. Затем эту биомассу нужно собрать.

Ее можно просто взять как есть, засунуть в установку и поднять температуру давление. Произойдет гидрокрекинг и выделится фракция бионефти. Ее мы можем почистить на обычных нефтеперегонных установках. Существует и другой вариант. Мы можем выделить какую-то фракцию из биомассы микроводорослей и переделать ее в биотопливо химически. Итаких технологий очень много.

Если сравнивать с обычными сельскохозяйственными культурами, из микроводорослей можно получить на порядок больше биотоплива. Это происходит из-за того, что, во-первых, им не нужно синтезировать корни, ветки, листья, они представляют собой маленькие клетки. Во-вторых, они очень быстро растут. Сельскохозяйственная культура растет в течение длинного сезона. А для того, чтобы вырастить микроводоросли, нужна пара недель.

— Что представляет собой лаборатория по производству биотоплива из микроорганизмов?

— Основа такой лаборатории это большая установка под названием «фотобиореактор». Они могут быть как открытыми, так и закрытыми. Открытые фотобиореакторы — это пруды, заполненные водой темно-зеленого цвета, закрытые — это целлофановые мешки или пластиковые трубы, внутри которых растут микроводоросли. Когда они вырастают, их собирают, разрушают, выделяют нужную фракцию, и потом уже эту фракцию химически перерабатывают.

Что такое биотопливо?

Биотопливо — это результат переработки биологических отходов и биологического сырья. Оно может быть представлено в трех формах: жидкой, твердой и газообразной.

Чаще всего применяют твердое биотопливо. Например, гранулированная древесина, пиллеты. Их изготавливают путем прессования опилок, щепок, коры, соломы, лузги подсолнуха, скорлупы орехов, навоза. Используют отходы аграрной и лесной промышленности. Полученные гранулы в длину достигают до 10-30 миллиметров, в диаметре — 6-10 миллиметров. Считается, что пиллеты во многом эффективнее угля, солярки, и цельных дров. Они не дымят при использовании, не выделяют загрязняющие вещества. В последние годы такие гранулы стали использовать не только в частных домах, но даже в производстве, особенно в зарубежной Европе, где ими топятся котельные. Пиллеты имеют низкую себестоимость, выделяют большое количество тепла, но все же использование газа обходится в 3-4 раза дешевле. В России изготавливают из древесины хвойных пород, хотя по результатам проведенных исследований, качественная продукция получается из лиственных пород. Для того, чтобы произвести такое топливо, необходима замена оборудования на более высококлассное.

К жидкому биологическому топливу относятся биоэтанол, биометанол, биобутанол, диметиловый спирт, биодизель. Предназначено оно, как не трудно догадаться, для снабжения энергией автомобилей и любых других средств передвижения. В основном, жидкое биотопливо создается на основе растительных масел. Для того, чтобы из масла сделать топливо, необходимо уменьшить его вязкость. Делают это при помощи спирта, разрушающего глицерин в составе масел, который и делает их вязкими. Процесс представляется собой длинную химическую цепочку, разобраться обывателю в ней совсем непросто. В итоге, получается чистое дизельное топливо, имеющее привлекательный медовый оттенок. Минусом является небольшой срок хранения, до трех месяцев, поскольку это органика. Совсем недавно открытие совершили голландские ученые, получившее топливо для автомобилей из соломы. Образовав сахар, под воздействием бактерий исследователи переработали ее в этанол.

Интерес также представляет газовое биотопливо. Оно является результатов брожения органических отходов. Технология очень проста и заключается в использовании свойств биомассы. Так, биологические вещества имеют в своем составе изначально смесь метана и углекислого газа. Задача производства — подвергнуть их к разложению путем воздействия специальными бактериями. К таким газовым формам биологического топлива относятся биогаз, биоводород и метан. Наиболее примитивной техникой получения является разложение навоза. Полученный продукт можно использовать как для отопления жилых помещений, так и для заправки автомобилей.

Таким образом, биологическое топливо является весьма перспективным глобальным проектом развития альтернативных источников энергии, поскольку отвечает основным требованиям низкой стоимости производства, высокой отдачи энергии и повсеместного использования.

Фото: energy.nd.edu

О видах биотоплива для авто

До сих пор не утихают споры между сторонниками «зеленых», считающих биотопливо топливом будущего и учеными, имеющими более пессимистический взгляд на использование этого продукта в народном хозяйстве. Однако ряд проектов по использованию биотоплива как в энергетической, так и автомобильной отрасли, внесли свои коррективы в этом противостоянии и доказали эффективность его применения.

Биоэтанол – самое распространенное биотопливо для авто

Данный продукт представляет собой один из видов жидкого биологического топлива. По сути, данное биотопливо — это спирт, изготавливаемый из сельскохозяйственной продукции, например, из кукурузы или сахарного тростника. Эти виды растений содержат в себе крахмал и сахар, что и позволяет получить по специальной технологии топливный этанол, содержащий в своем составе метанол и сивушные масла. Данный спирт не пригоден для питья и может быть использован только в технических целях.

Основная часть производства биоэтанола в мире приходится на Бразилию, также крупными поставщиками являются страны Северной и Южной Америки. В соответствии с государственными программами таких стран, как США и Канада, по увеличению объемов производства биоэтанола, в ближайшее время ожидается их лидерство на биотопливном рынке.

Европейский союз также стремится к росту потребления возобновляемого топлива, и закон регламентирует его долю в общем объеме автомобильного топлива в размере до 6%. А в Германии, Франции, Италии и Испании ведутся работы по увеличению производительности предприятий по производству биоэтанола.

На африканском рынке превалирует ЮАР. Такие страны, как Индия и Китай целенаправленно стремятся увеличить долю такого топлива до 5%.

Биотопливо на практике

Заливать этанол в чистом виде в баки автомобилей категорически нельзя, так как он является сильнейшим растворителем и окислителем. Использование чистого биоэтанола требует переделки автомобиля с установкой деталей на двигатель из нержавеющего металла или пластика.

В настоящее время в мире уже разработаны около 40 моделей автомобилей, так называемых Flexible-Fuel Vehicle (FFV), с совмещенной конструкцией заправки, в баки которых можно заливать бензин и этанол в любом соотношении.

Так, в США, на дорогах курсирует более 6 миллионов грузовых и легковых автомобилей, для которых на заправках реализуется специальная смесь Е85, состоящая из 85% биоэтанола и 15% бензина. Присутствие бензина в составе смеси необходимо только для того, чтобы двигатель хорошо заводился в холодное время года.

Швеция в продвижении биотоплива в своей стране, пошла еще дальше, так, смесь этанола с бензином должна быть в обязательном порядке на крупных автозаправках, а авто, работающие на этом виде топлива, имеют беспрепятственный бесплатный проезд в центр Стокгольма, при этом их владельцы освобождаются от оплаты за стоянку и платят сниженный автоналог.

На Западе используют смесь Е10, состоящую из 10% биоэтанола и 90% бензина в обычных двигателях, а в Бразилии – 20%, так как считается, что такая добавка не способна повредить двигатель и топливную систему автомобиля.

В настоящее время даже самолеты, выпускаемые бразильской компанией Embraer, летают именно на смеси самолетного топлива со спиртом. Чистый бензин продавать в стране для заправки авто запрещено.

Согласно статистическим данным, даже незначительная добавка биоспирта в бензин, эффективно влияет на его сгорание, повышает его октановое число, что существенно снижает токсичность выбросов в атмосферу, также уменьшает риск воспламенения топлива при повреждении топливной системы автомобилей.

Биобутанол

Бутиловый спирт, как правило, получают из сахарного тростника и сахарной свеклы, маниоки и пшеницы, а также из целлюлозы – отходов деревообрабатывающей промышленности, щепок и опилок. Этот биотопливо имеет высокую энергетическую ценность, на 95-98% выше, чем у бензина и может использоваться как самостоятельный источник энергии, так и в смеси с бензином. Его можно добавлять и к бензину, уже смешанному с этанолом.

Преимущества биобутанола заключается в том, что он легко смешивается с бензином, причем его можно добавлять в более высоких объемах при эксплуатации авто, имеющих стандартный двигатель.

Биодизель

Для производства используются в основном, жирные масла, иногда – эфирные. Масла вырабатывают из таких культур, как рапс и соя. Считается, что наиболее перспективное направление производства биодизеля – это использование водорослей.

Биологический дизель может применяться как 100% источник тепла, так в смеси с дизельным топливом – полученным в нефтехимической промышленности. В любом случае такое биотопливо не наносит вреда окружающей среде, так как он безвреден. Обычно топливная смесь состоит из 80% солярки и 20% биодизеля. Недостатком является увеличение расхода солярки при снижении мощности двигателя, низкий срок хранения и агрессивное влияние топлива на резиновые детали, а также отложение воска при работе автосредства при низких температурах.

Биогаз

Данный продукт еще называют «канализационным» газом, так как его вырабатывают из отходов сельскохозяйственной деятельности, пищевых производств, из мусора. По существу — это тот же пригодный газ метан, очищенный от углекислого газа и полученный искусственным способом.
В выхлопных газах автомобиля, работающего на этом виде топлива, практически нет вредных веществ, газ обладает высокими антидетонационными показателями. Но по сравнению с вышеприведенными аналогами биотоплива, данный газ имеет низкую теплоотдачу, при этом требуются тяжелые баллоны для его использования и хранения. Наиболее приемлемый вид транспорта – грузовой или пассажирский.

О.Баратова

Видео-ролик о том, как делают биодизель :

БИОТОПЛИВО — это… Что такое БИОТОПЛИВО?

биотопливо — биотопливо …   Орфографический словарь-справочник

Биотопливо — топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, путем переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои и др. Различают жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания этанол, биодизель), твердое (дрова,… …   Официальная терминология

БИОТОПЛИВО — любая биомасса, способная, сгорая, давать энергию (древесина, торф, водоросли и т. д.), органические отходы (мусор, навоз, опилки), способные при брожении давать тепло для обогрева парников, теплиц и других объектов. Экологический словарь, 2001 …   Экологический словарь

биотопливо — сущ., кол во синонимов: 1 • топливо (48) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

БИОТОПЛИВО — Биомасса, способная, сгорая, давать энергию (древесина, торф, водоросли и т.д.), органические отходы (мусор, навоз, опилки), способные при брожении давать тепло для обогрева парников, теплиц и других объектов Словарь бизнес терминов. Академик.ру …   Словарь бизнес-терминов

биотопливо — Твердое, жидкое или газообразное топливо, получаемое из биомассы термохимическим или биологическим способом. [ГОСТ Р 52808 2007] Тематики энергетика биоотходов EN biofuel …   Справочник технического переводчика

биотопливо — Горючий материал, получаемый из бытовых отходов, сельскохозяйственных культур и т.п …   Словарь по географии

биотопливо — биотоп; биологическое топливо биол., энерг …   Словарь сокращений и аббревиатур

Биотопливо — Биотопливо  топливо из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол,… …   Википедия

Биотопливо — (Biofuel) Содержание Содержание Определение Твердое Энергетический лес Топливные гранулы Жидкое биотопливо Биоэтанол Сырьё для производства биоэтанола Методы производства Гидролизное производство Этанол как топливо Топливные смеси этанола этанола …   Энциклопедия инвестора