Торф, который содержит 50-60 % углерода, считается популярным газосодержащим материалом. Это ценное сырье можно использовать не только в качестве топлива, но и как удобрение или теплоизоляционный материал.
Виды биотоплива: сравнение характеристик твердого, жидкого и газообразного топлива
В качестве альтернативы традиционным источникам энергии различные виды биотоплива могут производиться из растительных или животных источников, промышленных отходов и биомассы.
Мы предлагаем вам узнать о преимуществах и недостатках этих видов топлива, ознакомиться с особенностями их производства и эксплуатации, а также оценить эффективность различных видов биотоплива. Представленная информация призвана помочь вам выбрать альтернативные источники энергии.
- Что такое биологическое топливо
- Достоинства и недостатки биотоплива
- Поколения альтернативного горючего
- Три разновидности биотоплива
- Тип #1: твердое
- Тип #2: жидкое
- Тип #3: газообразное
Что такое биологическое топливо
Наиболее перспективным направлением в энергетическом секторе является использование возобновляемых ресурсов, в том числе биотоплива.
Самым распространенным видом биотоплива являются дрова. 38 % населения Земли используют его для отопления и приготовления пищи.
Сырьем для производства может служить биомасса растений или животных, включая промышленные отходы или остатки животноводства.
Сырье подвергается термохимической или биологической обработке, а топливо получают с помощью различных видов микроорганизмов.
Использование биотоплива растет, что способствует сохранению ископаемых углеводородных ресурсов (+).
Во многих странах существуют специальные программы по увеличению доли биотоплива в национальном и региональном энергопотреблении. В некоторых странах также существуют обязательные стандарты для использования этого источника энергии.
Достоинства и недостатки биотоплива
Биотопливо имеет свои преимущества и недостатки. Интерес к использованию этого сырья обусловлен его неоспоримыми преимуществами.
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 CO2, 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.
Усовершенствованные технологии и разработка новых методов смогут усилить положительный эффект от использования биотоплива. Поэтому развитие технологий, использующих планктон и водоросли, позволит значительно снизить цену.
В то же время, при нынешнем состоянии развития науки и техники, производство биотоплива связано с определенными трудностями и проблемами. Прежде всего, существуют физические ограничения на выращивание растений.
При выращивании культур, которые будут использоваться для производства биомассы, необходимо учитывать определенные факторы, 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.
Газомоторное топливо — это сжиженный природный газ — метан. Этот вид топлива не только более экологичен, но и дешевле традиционного углеводородного топлива, что позволяет фермерским хозяйствам сократить свои расходы. Газомоторное топливо доказало свою эффективность в сельском хозяйстве. Уже существуют автомобили, работающие на нем, например, производства AGCO и CNH Industrial. Одним из отечественных примеров является линейка тракторов «Агромаш Метан».
Газомоторное топливо можно назвать наиболее перспективной заменой дизельному, поскольку оно уже используется, что делает возможным перевод сельскохозяйственной техники на газ в обозримом будущем. Главным препятствием на этом пути является наличие заправочных станций.
Электроэнергия
Использование электричества в качестве альтернативного источника энергии не является чем-то новым, электромобили больше не являются диковинкой, а существующие технологии могут быть использованы для создания сельскохозяйственной техники, работающей на электричестве. Уже существует множество различных небольших электрических тракторов. Самое главное, что вам нужно для них, — это зарядная станция. Электрические тракторы более экологичны, более экономичны и более приятны, чем дизельные тракторы. Они вызывают гораздо меньше шума и вибрации.
Электрические тракторы — не новая идея. Электрическим тракторам мешал силовой кабель от электростанции, по которому передавалась энергия трактора. Они неудобны, кабель быстро изнашивается, а дизельные тракторы более мобильны. В настоящее время эта проблема решена с помощью батарей и аккумуляторов. Долго ли прослужат батареи и будут ли зарядные станции — это уже другой вопрос: от этого зависит будущее электрификации сельскохозяйственной техники.
Водородное топливо
Водород — самое чистое моторное топливо. Водород помещается в специальные топливные элементы, которые обычно подключаются к электродвигателю, что делает его более экономичным по сравнению с обычным топливом. Многие компании разрабатывают сельскохозяйственную технику, работающую на водороде, и уже существуют тракторы, работающие на водороде. Россия также планирует создать водородные машины. По словам Александра Морозова, заместителя главы Министерства промышленности и торговли РФ, испытания прототипа будут проведены к 2023 году. К 2024 году Министерство промышленности и торговли хочет начать массовое производство тракторов, работающих на водороде.
Тем не менее, водородное топливо имеет ряд серьезных недостатков, которые не позволяют назвать его самым перспективным видом альтернативного топлива. Во-первых, водород чрезвычайно взрывоопасен. Во-вторых, существуют также проблемы с использованием водорода в качестве топлива. Водород имеет очень большой объем, а его сгорание значительно увеличивает массу, что затрудняет эксплуатацию.
Твердое биотопливо
Наиболее распространенная форма альтернативной энергии. Основной технологией, используемой для производства твердого биотоплива, является термохимический катализ. Различают общие состояния энергетических ресурсов. Первичная используется в непереработанном виде для выработки электроэнергии или тепла. К ним относятся уголь и древесина. Вторичный статус биотоплива как альтернативного источника энергии изменяется под воздействием технологических процессов. Результат производственного процесса используется в промышленности для поддержания работы машин и заводов.
Древесина
Он используется в качестве основного источника энергии. В регионе, где древесина используется как экологическое топливо, это способ развития экономики и повышения энергетической безопасности региона. Это особенно важно для регионов, не имеющих достаточных запасов газа и нефти. Основными преимуществами биотоплива являются немедленная экономическая выгода, более широкий спектр применения и отсутствие инерции.
В какой форме он используется:
- Пеллеты;
- Шайбы;
- Брикеты;
- Щепа;
- Лесной массив, валежник.
Болотный и лесной торф
Торф — это чистое топливо, которое может быть использовано в своем первоначальном, инертном состоянии. Свежий торф не подходит для сжигания из-за высокого содержания влаги и большого количества примесей. Напротив, верховой и переходный торф используются для энергетических целей, поскольку при сжигании этих видов торфа образуется мало отходов. Торф с болот и лесных пожарищ перерабатывается на специальных заводах для питания промышленных и бытовых печей. Производятся следующие виды экологически чистого топлива:
- Торфяная крошка. Добывается фрезерным способом, затем просушивается. Используется редко, закладка малыми объемами;
- Полубрикеты. Самый дешевый вид топлива. Требует установки дополнительных фильтрующих элементов в печи и бережного отношения при транспортировке;
- Брикеты. На производстве смешиваются с другими материалами для усиления практических свойств;
- Пеллеты. Гранулированные изделия.
Преимущества и недостатки биотоплива:
- Плюсы: подходит для всех типов котлов, быстро разгорается, держит температуру до 10 часов, КПД выше, чем у дров и угля, компактно в хранении.
- Легко воспламеняется, большое количеств золы, неприятный запах, активно впитывает влагу.
Топливо из сельскохозяйственных отходов
Побочные продукты животноводства, земледелия, багасса и другие материалы могут активно использоваться во вторичном производстве. Использование биотоплива из сельскохозяйственных остатков имеет сильную региональную специфику. На практике эти продукты могут быть сожжены в первичном состоянии на заводе или использованы в качестве сырья для производства зеленых энергоресурсов.
В результате применения различных методов производства биотоплива получаются следующие виды материалов:
- Жидкие – биодизель и биоэтанол (на основе растительных видов сырья);
- В твердом виде. При производстве биотоплива используют кукурузу, семена подсолнечника, навоз и помет;
- Газообразное.
Жидкое биотопливо
Этот вид энергии становится все более популярным, поскольку его можно использовать в двигателях внутреннего сгорания. Это безопасный и экологически чистый источник энергии для автомобилей и различных машин с минимальным количеством вредных остатков. Таким образом, снижается вредное воздействие на окружающую среду и внутренние детали двигателя.
Классификация энергетических ресурсов выглядит следующим образом:
- Биобутанол;
- Биодизель;
- Биометанол;
- Биоэтанол.
Использование жидких веществ в каминах и плитах хорошо известно. В бытовых приборах, таких как газовые духовки на домашних кухнях, плиты, бойлеры, варочные панели и т.д. При сгорании образуется лишь небольшое количество серы и сажи.
Биоэтанол из растительных культур
Он возглавляет список альтернативных источников энергии, используемых для удовлетворения потребностей движущихся машин и механизмов. Примером его использования является биоэтанол, который смешивается с бензином. Для производства биоэтанола используются культурные растения. Технология производства основана на ферментации спирта с сахаром из такого сырья, как кукуруза, сахарный тростник, свекла и некоторые виды целлюлозного зерна.
Биобутанол для заправки автомобилей
Положительная практика использования четырехуглеродного спирта, полученного в результате ферментации растительного сырья, основана на минимальных выбросах. Существуют аналоги, произведенные из нефти. Известно, что он используется в крупномасштабной промышленности в замкнутых производственных циклах. В настоящее время технология совершенствуется, чтобы создать перспективу производства бензина на рынке.
По сравнению с этанолом он имеет следующие преимущества:
- Обладает высоким энергоресурсом;
- Смешивается с бензином для получения обогащенной топливной смеси;
- Химически устойчив;
- Более экологическое топливо;
- Характеризуется подтвержденными значениями сниженных CO и NOx.
Диметиловый эфир c 2 h 6 o
Он производится из биомассы (угля или природного газа), включая отходы целлюлозно-бумажных комбинатов. Вещество уже сжижено при низком давлении. Китай был первой страной, использовавшей диметиловый эфир в качестве биотоплива. Практическое применение не требует установки систем фильтрации благодаря чистоте продукта. Для повышения эффективности сгорания требуется внести определенные изменения в оборудование двигателя и систему зажигания. Вслед за Китаем идею внедрения альтернативного источника энергии подхватило и московское Министерство транспорта. Сегодня биотопливо может использоваться в таких автомобилях, как Volvo, КАМАЗ и Nissan.
Биометанол из одноклеточных водорослей
По своему составу и свойствам он аналогичен обычному метанолу. Его использование широко распространено в промышленности. Он используется в качестве сырья для производства формальдегида, уксусной кислоты и растворителей.
Производство биометанола актуально вдали от месторождений природного газа. Для этого используются целые плантации зеленых водорослей (также искусственно культивируемых), которые затем сбраживаются в простой спирт. На практике фитопланктон достаточно продуктивен. В отличие от других технологий, не требуется ни вода, ни почва, и нет никакого воздействия на соседние отрасли, такие как сельское хозяйство.
Биодизель как альтернатива транспортному горючему
Истощение ископаемых природных ресурсов является серьезной проблемой для нынешнего поколения. Основным преимуществом биодизеля как биотоплива является то, что он активно производится и используется в домашних хозяйствах. Так обстоит дело в Европе, где на этом виде энергии работают обогреватели, садовые инструменты, автомобили и техника. Европейцы уже несколько десятилетий используют этот продукт для управления автомобилями.
Газообразное биотопливо
Этанол и биодизель относятся к группе жидких источников энергии. Не менее интересными с точки зрения замены распространенных и неэффективных видов топлива являются газы из возобновляемых источников. В группу этих агрегатов входят биогаз, биоводород и метан. Процесс производства аналогичен другим технологиям — сырая мука переваривается, после чего с помощью активных бактерий вырабатываются активные легкие газы. Навоз, отходы скотобоен и даже сточные воды могут использоваться для частного производства. В результате получается газ, похожий на природный, но более чистый (без негативного воздействия на природу при сжигании). Он активно используется в котлах и автомобилях.
Биогаз как замена природного газа
Биотопливо второго поколения характеризуется массовым производством из самого дешевого сырья. Ученые считают, что известные методы производства биотоплива уже предлагают решение энергетического кризиса. Замена природного газа возможна в промышленных масштабах. Проблема в том, что переход требует переоборудования промышленных предприятий в международном масштабе. В частных условиях приобретение специализированных реакторов вполне может быть оправдано в течение периода от 15 до 25 месяцев.
Биоводород полученный химическим методом
Альтернативная технология производства вещества с аналогичной химической формулой будет производить только аналогичный продукт. Тем временем водородная энергетика уже занимает 6-е место в мире как источник альтернативных ресурсов, а электролиз как химический процесс активно развивается для производства вне стационарных условий. Существуют идеи создания автомобилей, которые могут работать на водороде, получаемом при разложении воды.
Некоторые микроорганизмы, такие как Botryococcus braunii, могут накапливать углеводороды до 40 % от своего общего сухого веса. В основном это изопреноидные углеводороды.
Критики биотопливной промышленности утверждают, что растущий спрос на биотопливо заставляет фермеров сокращать посевы продовольственных культур и переводить их в разряд топливных. Например, когда этанол производится из кормовой кукурузы, сало используется для производства корма для скота и птицы. При производстве биодизельного топлива из сои или рапса жмых используется для производства комбикорма. Другими словами, производство биотоплива — это еще один этап переработки сельскохозяйственного сырья.
- По расчётам экономистов из Университета Миннесоты, в результате биотопливного бума число голодающих на планете к 2025 году возрастёт до 1,2 млрд человек 8 .
- Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) в своем отчете за 2005 год говорит о том, что рост потребления биотоплив может помочь диверсифицировать сельскохозяйственную и лесную деятельность, и улучшить безопасность пищевых продуктов, способствуя экономическому развитию. Производство биотоплив позволит создать в развивающихся странах новые рабочие места, снизить зависимость развивающихся стран от импорта нефти. Кроме этого производство биотоплив позволит вовлечь в оборот ныне не используемые земли. Например, в Мозамбике сельское хозяйство ведётся на 4,3 млн га из 63,5 млн га потенциально пригодных земель.
- К 2007 году в США для производства этанола работали 110 ректификационных заводов и строились ещё 73. К концу 2008 американские мощности по производству этанола достигнут 11,4 млрд. галлонов в год. Джордж Буш в обращении к нации в 2008 году призвал к 2017 г. поднять производство биоэтанола до 35 млрд галлонов в год. 9
- Для одной заправки этанолом джипа (100 л) требуется около 450 фунтов кукурузы. Это пропитание одного человека «третьего мира» в течение почти года. Таким образом, в случае реализации планов администрации США по расширению производства биотоплива, в 2017 году только для американских автомобилей потребуется продуктов, достаточных для пропитания более чем миллиарду людей. 10
- В «Размышлениях главнокомандующего» (28.03.2007) Фидель Кастро Рус11 посвятил критике президента США Буша, который «после совещания с главными американскими автомобилестроителями высказал свою дьявольскую идею о производстве топлива из продуктов питания… Глава империи хвалился тем, что Соединенные Штаты, используя кукурузу в качестве сырья, уже стали первым в мире производителем этанола», — писал Кастро. И затем, опираясь на цифры и факты, показал, что такой подход обострит проблемы снабжения продовольствием в странах третьего мира, население которых и так часто живет впроголодь.
- В Индонезии и Малайзии для создания пальмовых плантаций была вырублена немалая часть тропических лесов. Причиной стала гонка за производством биодизеля источник не указан 867 дней — топлива, созданного на основе растительных или животных жиров, в качестве альтернативы дизельному топливу (рапсовое масло в качестве топлива может использоваться в чистом виде). Невысокая себестоимость и небольшие энергозатраты — то, что нужно для производства альтернативного топлива из полутехнических масличных культур.
Распространение
По оценкам Института Worldwatch, в 2007 году в мире было произведено 54 миллиарда литров биотоплива, что составляет 1,5% от мирового потребления жидкого топлива. Производство этанола составило 46 млрд. литров. США и Бразилия производят 95% мирового этанола.
Мировое производство жидкого биотоплива увеличилось до 105 млрд. литров в 2010 году, что составляет 2,7% от мирового потребления топлива на дорогах. В 2010 году было произведено 86 миллиардов литров этанола и 19 миллиардов литров биодизеля. Доля США и Бразилии в мировом производстве этанола снизилась до 90% 12 .
Биотопливо в Европе
Европейская комиссия поставила задачу, чтобы к 2020 году не менее 10% автомобилей использовали альтернативные источники энергии. Существует также промежуточный целевой показатель в 5,75% к 2010 году.
В ноябре 2007 года в Великобритании было создано Агентство по возобновляемым видам топлива для надзора за введением требований к возобновляемым видам топлива. Эд Галлахер, бывший глава Агентства по охране окружающей среды, возглавил комитет.
Дебаты об устойчивости биотоплива в 2008 году привели к повторному рассмотрению этого вопроса комитетом под председательством Галлахера. Было изучено косвенное влияние биотоплива на производство продовольствия, разнообразие культур, цены на продовольствие и сельскохозяйственные земли. В отчете рекомендуется снизить долю импорта биотоплива до 0,5% в год. Поэтому целевой показатель в 5% вряд ли будет достигнут до 2013/2014 года, что на три года позже первоначально предложенного срока. Кроме того, дальнейшее внедрение должно сопровождаться обязательным обязательством для компаний использовать самые современные технологии, ориентированные на топливо второго поколения13.
С 1 апреля 2011 года новый дизель доступен на более чем 300 шведских автозаправочных станциях. Швеция — первая страна в мире, где автомобили можно заправлять экодизелем, произведенным из масла шведской сосны. «Это хороший пример того, как можно использовать многие ценные части леса и как наше «зеленое золото» может обеспечить больше рабочих мест и лучший климат», — министр сельского хозяйства страны Эскиль Эрландссон 14 .
Как и другие вещества, биотопливо в целом имеет три разновидности:
- Твердый тип производится на основе отходов сельского хозяйства либо деревообработки.
- Жидкий тип представлен биобутанолом, биоэтанолом, диметиловым эфиром, биодизелем.
- Газообразный тип: биоводород, биометан, биогаз.
Все три сорта имеют свои особенности, которые объясняются ниже.
Твердое биологическое топливо
Наиболее традиционным примером твердого биотоплива являются дрова. Он использовался для отопления домов на протяжении тысяч лет. Это не самый экологичный вид топлива, так как на его регенерацию уходят десятилетия.
Альтернативой дровам являются пеллеты, которые изготавливаются из измельченного материала, такого как кора, ветки, опилки, стружка и щепа. Сырье измельчается, а затем под высоким давлением и при высокой температуре формируется в небольшие цилиндры или брикеты. Благодаря своей правильной форме их легко хранить. Они также идеально подходят для переработки отходов деревообрабатывающей промышленности.
Помимо целлюлозы, для производства твердого топлива также используются солома, скорлупа арахиса и внешние оболочки растений. Это сырье прессуется и гранулируется.
Нередко гранулы изготавливают из навоза. Современные технологии позволяют устранить неприятный запах этого вида топлива. Это хороший способ утилизации отходов животноводства. Кроме того, это дешевое сырье можно очень быстро обновить.
Жидкое биологическое топливо
Жидкое топливо является альтернативой бензину или дополнением к традиционному топливу для транспортных средств. Существует пять основных видов жидкого биотоплива:
- Биометанол. В качестве сырья для его производства служат одноклеточные водоросли. Разведение таких водорослей не требует ни пресной воды, ни земельных площадей, а потому это одно из наиболее перспективных направлений развития биотехнологий.
- Биодизель — основан на смешивании эфиров жирных кислот. Он абсолютно безопасен, хранится три месяца, разлагается за четыре недели. Применяется как альтернативное автомобильное горючее либо как добавка к традиционному топливу.
- Биобутанол, является аналогом бутанола, но производится из растений: кукурузы, пшеницы, маниока и свеклы. Это вещество способно заменить традиционное автомобильное горючее.
- Биоэтанол получают из сырья, содержащего сахара и крахмал, путем спиртового брожения. Применяется для топки каминов, поскольку обладает высокой теплоотдачей и не образует побочных продуктов горения. Может использоваться в качестве добавки к автомобильному топливу, поскольку защищает мотор и снижает количество выбросов.
- Диметиловый эфир производится из отходов бумажного производства. Может применяться для изготовления автомобильного топлива для машин с LPG-двигателями.
Газообразное биологическое топливо
Основными видами газообразного биотоплива являются:
- Биоводород — аналог водорода. Получают его из органического сырья двумя способами — термохимическим (нагрев до 800 градусов без доступа кислорода) и биохимическим (легкий подогрев и микроорганизмы). Преимущество этого вида топлива — его возобновляемость. Для сырьевой массы используются органические отходы; бактерии, участвующие в переработке сырья, можно использовать неоднократно.
- Биогаз является аналогом природного газа. В его состав входит метан, углекислый газ, а также малое количество примесей (водород и сероводород). Если этот газ очистить от углекислоты, то получится биологический метан. Биогаз получается в результате метанового либо водородного брожения. Метановое брожение включает три этапа биологической обработки сырьевой массы: при помощи гидролизных бактерий, а также кислотообразующих и метанообразующих микроорганизмов. В качестве сырья служат отходы жизнедеятельности животных, водоросли, бытовые отходы. Сфера применения такая же, как у природного газа.
Плюсы и минусы биотоплива
Развитие биотехнологий решает проблему утилизации органических отходов и замены нефти и газа альтернативными видами топлива. но их неизбирательное использование может вызвать дополнительные проблемы для климата и экосистем. Давайте рассмотрим некоторые важные моменты для развития этого сектора:
- Биотопливо — это возобновляемый источник энергии с дешевым сырьем.
- Технологии, основанные на переработке органических отходов, применимы везде, где есть люди и производственные комплексы.
- Производство биологического топлива снижает уровень углекислого газа в атмосфере, а его применение вместо традиционного горючего уменьшает выработку углекислого газа.
- Выращивание монокультур в больших масштабах (в качестве сырья для биотоплива) приводит к обеднению почвенного состава и снижению биоразнообразия, что оказывает влияние на климат.
Разумный подход к производству биотоплива способен решить самые насущные экологические проблемы.
Какое бывает биотопливо?
Биотопливо. Превращаем древесину в сахар?
Невероятные новости биотехнологии
Хотите приобрести пеллеты?
Если мы не будем искать альтернативные источники топлива, включая биотопливо, мы окажемся в беде. Необходимо искать новые подходы, даже если они не приносят прибыли или где-то наносится ущерб окружающей среде. Путем проб и ошибок мы должны найти разумный компромисс.
Вы должны войти в систему, чтобы оставить комментарий.
Поколения альтернативного горючего
Широкий спектр растительного материала, используемого для получения биомассы, обычно делится на несколько поколений.
Читайте также: Как сделать мокрые обои для стен своими руками
Первое поколение. В эту категорию входят сельскохозяйственные продукты, содержащие большое количество крахмала, сахара и жиров. Это такие популярные культуры, как кукуруза, сахарная свекла, рапс и соя.
Поскольку выращивание этих культур вредит климату, а их удаление с рынка влияет на цены продуктов, ученые пытаются заменить их другими видами биомассы.
Почти все современные виды жидкого топлива (биодизель, этанол) сегодня производятся из растений первого поколения.
Второе поколение. К группе биомассы относятся древесина, трава, сельскохозяйственные отходы (лузга, шелуха). Производство биотоплива из такого сырья очень дорого, но оно позволяет решить проблему утилизации непищевых остатков и одновременно производить топливо.
Особенностью растений этого сорта является наличие в них лигнина и целлюлозы. Благодаря им биомассу можно сжигать, газифицировать и пиролизировать, получая жидкое топливо.
Основным недостатком биомассы второго поколения считается недостаточная урожайность с единицы площади, что заставляет выделять под эти культуры значительные земельные ресурсы.
Третье поколение. Биотопливо производится из водорослей, выращиваемых в промышленных масштабах, например, в открытых прудах.
Биотопливо из одноклеточных водорослей считается наиболее перспективным вариантом. Эти растения быстро растут, не требуя пахотных земель.
Этот процесс очень перспективен, но технология все еще находится в стадии разработки. Ученые также исследуют методы производства биотоплива четвертого или даже пятого поколения.
Газообразное биотопливо
Этанол и биодизель относятся к группе жидких источников энергии. Не менее интересными с точки зрения замены распространенных и неэффективных видов топлива являются газы из возобновляемых источников. В группу этих агрегатов входят биогаз, биоводород и метан. Процесс производства аналогичен другим технологиям — сырая мука переваривается, после чего с помощью активных бактерий вырабатываются активные легкие газы. Навоз, отходы скотобоен и даже сточные воды могут использоваться для частного производства. В результате получается газ, похожий на природный, но более чистый (без негативного воздействия на природу при сжигании). Он активно используется в котлах и автомобилях.
Биогаз как замена природного газа
Биотопливо второго поколения характеризуется массовым производством из самого дешевого сырья. Ученые считают, что известные методы производства биотоплива уже предлагают решение энергетического кризиса. Замена природного газа возможна в промышленных масштабах. Проблема в том, что переход требует переоборудования промышленных предприятий в международном масштабе. В частных условиях приобретение специализированных реакторов вполне может быть оправдано в течение периода от 15 до 25 месяцев.
Биоводород полученный химическим методом
Альтернативная технология производства вещества с аналогичной химической формулой будет производить только аналогичный продукт. Тем временем водородная энергетика уже занимает 6-е место в мире как источник альтернативных ресурсов, а электролиз как химический процесс активно развивается для производства вне стационарных условий. Существуют идеи создания автомобилей, которые могут работать на водороде, получаемом при разложении воды.
Давление сжатого воздуха
Пневматическое движение было разработано почти одновременно во Франции и Индии. Сегодня такие автомобили уже выпускаются серийно. Они используют энергию, вырабатываемую сжатым воздухом. Автомобиль может развивать скорость до 35 км/ч (при небольшом количестве топлива — до 90 км/ч). Расход сжатого воздуха в бензиновом эквиваленте составляет около одного литра на 100 км.
Твердое, жидкое, газообразное топливо:
Это зависит от общего состояния топлива:
— Твердое вещество, представляющее собой смесь веществ с углеродом в качестве основного компонента. В основном это древесина, древесная щепа, древесные гранулы, древесные заполнители, сланец, сапропель, торф, уголь и смоляной песок,
— Жидкость, представляющая собой смесь веществ, образующих жидкий продукт, более пригодный для горения. Жидкое топливо считается относительно легким в транспортировке, но имеет высокие потери из-за испарения, утечки и разлива. К этой группе относятся следующие типы: Дизельное топливо (газойль, дизельное топливо), темное топливо (печное топливо для бытового использования), светлое топливо, печное топливо, мазут, парафин, нафта, бензин, газолин, сланцевое масло, отработанное масло, растительные (рапсовое, арахисовое) или животные масла (жиры), этанол, метанол, метанол, пропанол, жидкое ракетное топливо, метилтретичный бутиловый эфир (МТБЭ), диметиловый эфир (ДМЭ), этерифицированные растительные масла (биодизель), водно-топливная эмульсия, этиловый спирт в бензине, масла в бензине, синтетическое топливо Фишера-Тропша,
— Газ, представляющий собой сложную смесь горючих и негорючих газов природного или искусственного происхождения. Газообразное топливо считается более транспортабельным, чем жидкое, но имеет еще большие потери при испарении. К ним относятся: Пропан, бутан, метан, природный газ, газ угольных пластов, сланцевый газ, шахтный газ, болотный газ, биогаз, свалочный газ, гидрат метана, водород, сжатый природный газ (CNG), продукты газификации твердого топлива, пропан-бутан (LPG), водородный природный газ (HCNG).
Ядерное топливо:
Из всех природных элементов два подходят для производства ядерной энергии: Торий и уран. При делении изотопа урана 235 (не более 1/140 от общего количества урана на Земле) энергия выделяется в виде тепла.
Изотопы 238 урана и 239 тория также используются в качестве ядерного топлива. Если расщепить все ядра в 1 кг чистого урана, можно произвести около 2 107 кВт/ч энергии. Если сравнивать с углем, то для достижения того же результата нам пришлось бы сжечь не менее 2 500 тонн высококачественного антрацитового угля.
Природное ядерное топливо состоит из изотопов 235 и 238 урана. В последнем случае материал превращается в 239 изотоп плутония после захвата ядра.
Вторичное ядерное топливо — это продукт переработки исходного материала. Он не встречается в природе в чистом виде. Изотоп плутония 239 и изотоп урана 233 относятся к этой категории.
Ядерное топливо не предназначено для использования в обычных тепловых электростанциях. Он производится в капсулах размером в несколько сантиметров и используется в герметичных тепловыделяющих элементах (твэлах) на атомных электростанциях. Ядерное топливо может использоваться даже в двигателях подводных лодок, кораблей и особо мощных электростанций.
Экологически чистые виды топлива:
Растущее загрязнение окружающей среды заставляет людей осознать, что им нужны другие источники энергии, помимо традиционных газа, угля и нефти. Более того, ископаемые виды топлива конечны, и рано или поздно нам придется решать, как отапливать наши дома и приводить в движение наши автомобили.
Полностью экологически чистого топлива не существует. Часть экологического ущерба наносится либо при производстве самого топлива, либо при его сжигании в двигателях и печах.
Однако есть несколько вариантов чистого топлива, которые могут иметь будущее:
— Давление сжатого воздуха,
— этанол или этиловый спирт, полученный в результате ферментации органических веществ,
— специально обработанные растительные масла,
Усовершенствовав типичный двигатель внутреннего сгорания, можно повысить эффективность использования водорода. Основным недостатком топлива является его летучесть, как в жидкой, так и в газообразной форме.
Главное преимущество экологичного топлива — его доступность. Спирт или растительное масло можно получить из большинства растений, произрастающих на земле. А водород — один из самых распространенных химических элементов.
