Биодизель: особенности биотоплива

Valerik4x4 › Блог › Эффективность и целесообразность использования биодизельного топлива в Украине

Топливо для автомобильных и тракторных дизельных двигателей можно получать не только из нефти. Альтернативным его источником может быть биологическая масса растительного происхождения, точнее, растительное масло. Получают биодизельное топливо результате химической реакции из растительных жиров. Чаще всего используют рапсовое масло, так как она самая дешевая. Но можно использовать и подсолнечное, кукурузное, соевое и др.
Масло нужно отделить от примесей и в соотношении 9:1 смешать с метиловым спиртом, а для того чтобы отделить глицерин, добавить небольшое количество щелочного катализатора. Полученная таким образом жидкость имеет особые молекулярные свойства, позволяющие использовать ее для сжигания в дизельных двигателях. Как видим, технология довольно проста, хотя с точки зрения экономики процесс получения биотоплива уступает традиционной перегонке сырой нефти.

С каждым годом использовать на автомобилях и тракторах традиционное дизельное топливо становится все дороже. Повышение цен на топливо вызвано главным образом уменьшением нефти в недрах Земли. По прогнозам ученых, при существующих темпах добычи нефти ее запасов достаточно будет всего на 30-40 лет. Этот факт, безусловно, влияет на цену топлива и побуждает к поиску альтернативных его видов.

Другим важным фактором, вызывает повышенный интерес к биодизельного топлива, является его экологичность, т.е. меньше выбросы вредных соединений в окружающую среду. Биодизельное топливо не является абсолютно экологически чистым, но по сравнению с нефтяным, оно все же чище. Об этом свидетельствуют проведенные исследования. Так, в продуктах сгорания биотоплива на 8-10% меньше окиси углерода, почти на 50% меньше сажи и значительно меньше серы (0,005% против 0,2% у обычного дизельного топлива). И только благодаря высокому содержанию кислорода в биотопливе продукты его сгорания содержат приблизительно на 10% больше окиси азота по сравнению с нефтяным дизельным топливом.

Биодизельное топливо отличается высоким цетановым числом, которое составляет 56-58 (у традиционного дизельного топлива этот показатель равен примерно 50), что дает возможность использовать биотопливо на дизельных двигателях без дополнительных веществ, обеспечивающих лучшее зажигания, особенно при запуске двигателя.

Несмотря на малое содержание серы, биотопливо характеризуется высокими смазочными свойствами. Способствует этому особый химический состав и высокое содержание кислорода. Вследствие смазки движущихся деталей двигателя, работающего на биотопливе, межремонтный срок его эксплуатации увеличивается примерно на 50%. При этом нужно только чаще менять топливный фильтр. Но важнейшим является тот факт, что, переходя на биодизельное топливо, не нужно дополнительно переоборудовать ни сам двигатель, ни другие его системы.

Углекислого газа в продуктах сгорания биотоплива ровно столько, сколько потребляют из атмосферы посевы культур, из семян которых изготавливают топливо. Так, один гектар рапсовых поля за вегетацию может поглотить около 20 т углекислого газа, одновременно с этим значительно улучшая структурный и химический состав почвы.

В случае попадания в почву или воду биодизельное топливо в течение 25-30 дней практически полностью распадается и не наносит экологического вреда, тогда как один килограмм минеральных нефтепродуктов может загрязнить почти миллион литров питьевой воды, уничтожая в ней всю флору и фауну. Это свидетельствует о целесообразности перевода на биодизельное топливо двигателей, установленных на речном и морском транспорте.

Но вместе с многочисленными преимуществами есть и недостатки, присущие биодизельном топливу. Биотопливо агрессивно по резиновых и полимерных деталей двигателей, чем обычное нефтяное. В случае попадания на лакокрасочное покрытие кузова биотопливо нужно поскорее вытереть, потому что оно довольно быстро разъедает его верхний слой.

Кроме этого, биотопливо несколько меняет технико-эксплуатационные параметры работы дизельных двигателей. Мощность двигателя при работе в номинальном режиме с использованием биотоплива снижается на 6-8%. Вместе с этим расход топлива повышается примерно на 5-8%. Кроме незначительной потери мощности в холодное время года и при высокой влажности наблюдается неприятный специфический запах отработавших газов.

Биодизельное топливо достаточно широко используют во многих странах Европы и мира. Производство биотоплива для использования в чистом виде требует немалых дополнительных капиталовложений. Поэтому в большинстве стран практикуют смешивание нефтяного дизельного топлива с рапсовым маслом или же используют как добавку (от 5 до 30%) до традиционного дизельного топлива.

Налоговые льготы и дополнительные стимулы имеют сельскохозяйственные предприятия, которые выделяют часть площадей под выращивание рапса. Так, например, в Германии за каждый засеянный гектар рапса фермер получает примерно 300 евро.

В странах Европы биодизель основном является продуктом рапсового масла. Причем как производство, так и использование биодизельного топлива имеет поддержку на государственном уровне. Там уже построено достаточно малых и больших перерабатывающих заводов. В частности, в Германии ежегодно производят около 2 млн т биодизельного топлива, а его доля на рынке дизельного топлива составляет 3,0%. Биодизельное топливо используют и ближайшие соседи Украины: Чехия, Словакия, Польша. В последнее время эти страны существенно увеличили посевные площади под рапс.

С 2009 года все страны Европейского союза обязуются производить и использовать биодизельное топливо. А к 2020 году Европейский союз планирует не менее 20% транспорта заправлять биотопливом.

В Украине доля легковых автомобилей, оборудованных дизельными двигателями, незначительна. Главная причина — низкое качество топлива. В сельскохозяйственном производстве все тракторы и самоходные комбайны работают на дизельном топливе. Относительно грузовых автомобилей, то среди них дизельных — примерно 85% и 95% автобусов и микроавтобусов. И если бы удалось перевести на биодизельное топливо хотя бы общественный пассажирский транспорт, то это значительно улучшило экологическую ситуацию, особенно в крупных городах.

Увеличение объемов мирового потребления рапсового масла в течение 1990-2004 годов обусловлено исключительно ее биологическими особенностями. Благодаря этому рапсовое масло по своей ценности занимает первое место в мире среди растительных масел. Учитывая пользу рапсового масла, особенно ощутимыми темпами растет спрос и объемы производства рапса. Площадь посевов этой культуры в мире занимает около 24 млн га, при средней урожайности 13-15 ц / га. Среди стран мира крупнейшие посевные площади рапса в Индии, Китае, Канаде, США, Австралии. В странах Западной Европы посевные площади рапса достигают около 3500 тысяч га. Больше рапса высевают в Германии, Польше и Чехии. Всего 28 стран мира считают рапс основной масличной культурой.

Мировое лидерство по объемам производства рапса принадлежит странам ЕС, на которые приходится ежегодно около 25% мирового производства. Такая ситуация объясняется действием ряда факторов, а именно: значительным субсидированием производства и поддержкой экспорта продукции, высокой покупательной способностью и развитостью отрасли, а также использованием семян рапса как основного сырья для производства продукции широкого потребления. Именно поэтому основные производственные мощности компаний-гигантов олиехимичнои области содержатся именно в Европе. Кроме того, общественная забота о сохранении окружающей среды вынуждает правительства прибегать к разработке программ использования альтернативных источников энергии, в том числе производства биотоплива, сырьем для которого являются семена рапса.

В Украине рапс как промышленную культуру начали интенсивно внедрять лишь последние 10-15 лет. Несмотря на длительную агитацию за эту культуру, рапс не приобрел у нас массового распространения. Причина заключается в том, что не решенными остается ряд вопросов. Вот некоторые из них. Рапс является культурой с очень мелким зерном, и поэтому для его посева, уборки и первичной переработки нужна специальная техника или усовершенствованная традиционная. Приобретение такой техники или переоборудования уже существующего требует немалых затрат рабочего времени и средств, которых в хозяйствах, как правило, хватает.

Другая проблема, которая сдерживает развитие рапсоводства, — недостаточная зимостойкость озимого рапса. Производство этой культуры — дело весьма рискованное. Так, в течение зимы 2002-2003 маркетингового года в Украине вследствие неблагоприятных погодных условий погибло около 70% посевов рапса, отчего сельхозпроизводители понесли значительные потери. Выращивать яровой рапс нецелесообразно, так как его урожайность примерно в 1,5 раза ниже озимый.

Среди основных масличных культур Украины в структуре посевных площадей рапс занимает третье место, уступая только подсолнечника и сои. Сейчас подсолнечник, благодаря выгодной реализации семян, — основная масличная культура в Украине. Рост производства этой культуры происходит за счет расширения посевных площадей при снижении урожайности в среднем на 46,3%. Около 30% площадей подсолнечника размещены в зоне Полесья, где уровень обеспеченности почвы питательными веществами низкий. Кроме того, повышенная влагообеспеченность и сравнительно низкий температурный режим негативно влияют на рост и развитие подсолнечника, его производительность. Поэтому именно рапс в этой зоне, где подсолнечник не имеет преимуществ через агроклиматические условия, должен частично, а то и полностью его заменить.

Как свидетельствуют данные Государственного комитета статистики Украины, в структуре пахотных земель озимый рапс занимает около 0,2-0,3%, а средняя урожайность находится на уровне 10,7 ц / га. Следует заметить, что в последние годы выращивали еще и яровой рапс на площади около 15 тыс. га с урожайностью 7,4 ц / га.

Для сравнения: в Германии посевные площади под рапсом достигли 1300 тысяч га (почти 10% пахотной земли), а его средняя урожайность — около 30 ц / га. Товаропроизводитель получает за тонну семян рапса более 230 евро. В Германии на долю рапса как предшественника в денежном выражении приходится 100 евро / га.

Читать еще:  Что такое датчик детонации двигателя

Для Украины есть два альтернативных направления использования рапса: наладить собственное производство биодизельного топлива или выращивать рапс и экспортировать его в западные страны, получая за это твердую валюту. Если провести экономические расчеты, то их результаты покажут, что на сегодня хозяйствам выгоднее реализовывать рапсовое семя на внешнем рынке, чем производить из него биодизельное топливо для собственных нужд.

Но, несмотря на все приведенные преимущества и недостатки биотоплива, сейчас переход на экологически чистые виды топлива является потребностью уже не только настоящее, но и завтрашнего дня, и не учитывать этого нельзя. Технические средства, двигатели которых будут работать на биотопливе, не будут загрязнять окружающую среду вредными соединениями так, как техника, использующая традиционный нефтяное топливо.

Сейчас Украина способна производить около 200 тыс. т зерна рапса для промышленных нужд. Вместе есть все основания надеяться, что при внедрении новых прогрессивных технологий и технических средств появится возможность в недалеком будущем довести валовой сбор семян рапса до 1,0-1,5 млн т, перерабатывать его на отечественных заводах, создавая новые рабочие места и повышая конкурентную способность украинского производителя на внутреннем и внешнем рынках.

С агроэкологического взгляда именно украинское Полесье и Лесостепь имеют благоприятные условия для выращивания озимого и ярового рапса. Вместе с традиционным регионом выращивания рапса — Западной Украиной — наиболее перспективными являются Черниговская, Сумская, Черкасская, Полтавская области, где в последние годы наблюдается стремительный рост (в 20-25 раз) валовых сборов озимого рапса.

Определяющей препятствием в увеличении производства и развития рынка рапса является отсталая техническая база сельскохозяйственных предприятий. Вследствие нарушения технологии выращивания, в частности точности высева, недостаточного внесения удобрений, несоблюдение сроков сева и уборки, хозяйства теряют почти 60% потенциального урожая, что обусловливает повышение себестоимости производства одной тонны рапса. Кроме того, в большинстве рипакосийних хозяйств — низкий уровень агротехнических мероприятий, вследствие чего они имеют валовые сборы рапса только за счет естественного плодородия почвы.

Так, первоочередными задачами рапсоводства является разработка и внедрение механизированных технологий производства рапса, разработка новой и модернизация существующей техники для его посева и сбора, а также получение высоких урожаев семян этой культуры. Ценные свойства рапсового масла, повышение рентабельности производства рапса способствовать дальнейшему развитию мирового рынка рапса и продукции его переработки. Снижение экспортной таможенной пошлины способствовало бы бюджетным поступлениям, которые можно было бы направлять на дотации рапсовый отрасли.

Для того чтобы быть конкурентоспособным, биодизельное топливо должно хотя бы на 5-10% стоить дешевле по сравнению с традиционными нефтепродуктами. В условиях Украины рыночная стоимость рапса не дает этого сделать. Поэтому некоторые хозяйства планируют самостоятельно выращивать рапс и делать из него масло. Такой путь достаточно рациональный, так как отходы от переработки сырья можно использовать для кормления животных или как удобрение, а глицерин — в фармакологии.

Биологическое дизельное топливо сейчас сможет заменить только часть используемых минеральных нефтепродуктов. Но следует учитывать, что нефти осталось не так уж много.

Развитие альтернативных видов топлива как в Украине, так и в других государствах возможен только благодаря льготному кредитованию соответствующих программ и проектов, а также гибкие налоговой системе. При условии рационального подхода к развитию отрасли рапсоводства биодизельное топливо станет эффективным инвестированием украинской экономики, а именно: вложение средств в будущее.

В. Марченко, канд. техн. наук, доцент, В. Синько, инженер-механик

Биодизель — это метиловый или этиловый эфир, получаемый в результате химической реакции из растительных масел и животных жиров.

Известно, что молекулы жира состоят из так называемых триглицеридов: соединений трехвалентного спирта глицерина с тремя жирными кислотами. Для получения метилового эфира к девяти массовым единицам растительного масла добавляется одна массовая единица метанола (т.е. соблюдается соотношение 9:1), а также небольшое количество щелочного катализатора. Все это смешивается в реакторных колоннах при температуре 60°С (смотри обсуждение температуры реакции в разделе «Производство») и нормальном давлении. В результате химической реакции образуется, в первую очередь, желаемый метиловый эфир, а также побочный продукт — глицерин, широко используемый в фармацевтической и лакокрасочной промышленностях. Полученный эфир отличается хорошей воспламеняемостью, обеспечиваемой высоким цетановым числом. Если для минерального дизтоплива цетановое число 50-52, то цетановое число биодизеля (метиловый эфир) уже 56-58. Это позволяет использовать его в дизельных двигателях без прочих стимулирующих воспламенение веществ. Благодаря такому свойству метиловый эфир, получаемый из растительных масел и жиров, и был назван биодизелем.

Помимо относительно высокого цетанового числа биотопливо имеет и ряд других полезных свойств:

Растительное происхождение. Подчеркнем, что биодизель не обладает бензоловым запахом и изготавливается из масел, сырьем для которых служат растения, улучшающие структурный и химический состав почв в системах севооборота.

Биологическая безвредность. По сравнению с минеральным маслом, 1 литр которого способен загрязнить 1 млн литров питьевой воды и привести к гибели водной флоры и фауны, биодизель, как показывают опыты, при попадании в воду не причиняет вреда ни растениям, ни животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за месяц перерабатывают 99% биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер при переводе водного транспорта на альтернативное топливо.

Меньше выбросов СО2. При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьем для производства масла, за весь период его жизни. Тем не менее, следует заметить, что назвать биодизель экологически чистым топливом было бы неверно. Он дает меньшее количество выбросов углекислого газа в атмосферу, чем обычное дизтопливо, но вск таки это не нулевой выброс.

Относительно «чистое» топливо. В мировой практике лимитируется ряд компонентов выхлопных газов, среди них: монооксид углерода СО, несгоревшие углеводороды, окислы азота NOX и сажа. Очевидны преимущества биодизеля по показателям продуктов сгорания: монооксида углерода, углеводородов, остаточных частиц и сажи.

Биотопливо

Более 10 лет назад начались первые продажи биодизеля. Биодизель оказался абсолютно новым видом экологически чистого топлива, которое подходит для широкого применения в дизельных двигателях. Главными особенностями биодизеля стали дешевизна производства, экологичность и универсальность применения, так как биотопливо можно использовать отдельно или свободно смешивать его с обычным дизельным топливом в любой пропорции.

Сегодня около 50 стран мира на законодательном уровне закрепили производство топлива биологического типа. Такие возобновляемые источники энергии из сельскохозяйственного сырья используются в США, Японии, Китае, странах Европы и многих других.

Главным плюсом стала возможность производить биодизель из возобновляемого источника, чего нельзя сказать о нефти. Биодизелем можно заправлять практически все типы дизельных ДВС независимо от особенностей конструкции силового агрегата.

Читайте в этой статье

Плюсы и минусы биодизеля

К очевидным преимуществам биодизеля относят:

  • биотопливо обладает отличными смазочными свойствами;
  • разлитое топливо быстро разлагается микроорганизмами;
  • простоту, дешевизну и скорость производства биодизеля;
  • отсутствие резкого запаха и низкий уровень токсичности;

Биодизель имеет также определенные недостатки:

  • агрессивное воздействие на резиновые детали двигателя;
  • повышенную склонность к парафинизации в мороз;
  • вредное воздействие биогорючего на ЛКП автомобиля;
  • мощность дизеля на биотопливе падает, расход возрастает;

Действительно, биодизель агрессивно воздействует на резиновые элементы ДВС и другие детали, но степень этого воздействия несколько преувеличена. Своевременная замена и использование качественного моторного масла заметно снижает риск любых негативных последствий от использования биодизеля для мотора. При отрицательных температурах могут образоваться отложения в виде кристаллов воска, но и солярка требует перехода на зимнее или арктическое дизтопливо.

Известно, что биотопливо способно разрушать лакокрасочное покрытие кузова машины при попадании на него. Единственным способом защиты кузова становится незамедлительная и качественная мойка для удаления следов биодизеля с ЛКП автомобиля.

Что касается экологии, моторы на биодизеле выбрасывают на 4-5% меньше углекислого газа в атмосферу. Биодизельное топливо не полностью экологически чистый продукт, но сравнительно с привычным дизтопливом биодизель оказывается чище. Если сравнить обычную солярку и биодизель, тогда после сгорания биотоплива содержание окиси углерода в выхлопе до 10 % меньше, почти вдвое снижается показатель наличия сажи, а также в биодизеле намного меньше серы по сравнению с минеральным дизтопливом. В продуктах сгорания биодизеля только на 10 % больше окиси азота сравнительно с дизельным топливом, которое изготовлено из нефти.

Биотопливо незначительно изменяет характеристики мощности и расхода дизельных двигателей. Мощность дизельного мотора на биотопливе падает на 7–8 %, а расход такого горючего возрастает приблизительно на 800 грамм на одну сотню пройденных километров сравнительно с обычным дизельным горючим.

Из чего получают биотопливо

Ответить на вопрос, что такое биодизель, можно достаточно просто. Материалом для получения этого топлива выступают любые виды растительного масла или животные жиры. Подходит подсолнечное, соевое, рапсовое, арахисовое, льняное, пальмовое, кукурузное, конопляное, кунжутное и другие масла. Наибольшее распространение для изготовления биодизеля получил рапс. Рапсовое масло самое дешевое и доступное, что и привело к появлению так называемого рапсового биодизеля.

Биодизель, приготовленный из пальмового масла, позволяет обеспечить лучшую отдачу от мотора, но его показатель фильтруемости не подходит для стран, где отмечаются постоянные или сезонные низкие температуры.

Изготовление биодизеля

Биодизель представляет собой метиловый эфир, который получают методом химической реакции. Биотопливо можно использовать в качестве основного горючего для ДВС, а также свободно смешивать биодизель и солярку. В основе процесса изготовления биодизеля лежит снижение показателя вязкости, который имеет растительное масло. Вязкость снижается разными способами. Само растительное масло является смесью эфиров, которые связаны с молекулой глицерина. Такая смесь еще называется триглицерид. Еще одним компонентом в составе выступает трехатомный спирт.

Читать еще:  Темный электролит в аккумуляторе: что делать с черным или мутным электролитом

Если коротко, то в очищенное от механических примесей растительное масло просто добавляется метиловый спирт и щёлочь. Смесь нагревают приблизительно до 50 °С. Далее происходит отстаивание и охлаждение, в результате чего имеет место расслаивание на две фракции. Эти фракции делятся на легкую и тяжёлую. Лёгкая фракция — метиловый эфир, который и называется биодизелем. Тяжёлой фракцией становится глицерин. Наличие глицерина обеспечивает маслу вязкость и плотность. Для получения биодизеля глицерин нужно удалить. Более того, его замещают спиртом. Данный процесс получил название трансэтерификации.

Первичным сырьем может быть любой вид растительного масла, в том числе и отработанное. Для последнего необходима качественная фильтрация, которая позволит удалить из отработки ненужные примеси и воду. Удаление воды является очень важным этапом, так как в процессе производства биодизеля из масла с водой произойдет гидролиз триглицеридов. Итоговым результатом станет не биотопливо, а соли жирных кислот.

Биодизель изготавливают по следующей схеме:

  1. масло нагревают до необходимой температуры;
  2. затем в масло добавляется катализатор;
  3. вместе с катализатором происходит добавление спирта;

Предварительный нагрев масла необходим для ускорения реакции. Добавляемый спирт может быть как метанолом, так и этанолом. Для первого случая результатом станет метиловый эфир, для второго-этиловый эфир. Дополнительным способом ускорения реакции может стать добавление кислоты. Полученная смесь тщательно перемешивается и затем некоторое время отстаивается.

Биодизель отличается тем, что имеет медовый цвет, глицерин в осадке более темного цвета. Следует добавить, что полученный из отработанного масла глицерин имеет коричневый цвет и склонен к затвердеванию при температуре около 37 градусов. Глицерин, который получен из свежего масла, способен оставаться жидким при более низких температурных показателях. Такой глицерин используется в виде побочного продукта в результате изготовления биотоплива. Из него заранее выпаривают метанол путем нагрева почти до 70 градусов и далее используют по назначению.

Промывка и фильтрация нужны для того, чтобы удалить остатки мыла, а также катализатора и других ненужных примесей. После промывки биодизель дополнительно осушают. Остатки воды удаляют путем добавления сульфата магния или других компонентов. Сам осушитель позже отфильтровывают.

Полученный биодизель оценивают визуально, методом проверки кислотно-щелочного pH баланса, а также другими способами. Визуально биотопливо должно иметь вид очищенного подсолнечного масла. В биодизеле недопустимы примеси, взвеси, частицы и любые замутнения. Мутный биодизель означает, что в нем присутствует вода. Такую воду выпаривают при помощи нагрева. Использование биодизеля требует повышенного внимания к работе топливной аппаратуры и тщательного контроля состояния топливных фильтров.

Если брать в расчет рапс, то с одного гектара этого растения добывают чуть более 1000 литров рапсового масла. Одна тонна растительного масла, 110 кг спирта и 12 кг катализатора позволяют получить на выходе около 970 кг биодизеля. Данное количество риблизительно равно 1100 литрам. Дополнительно получается еще около 150 кг глицерина.

Биотопливо. Его достоинства и недостатки

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

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

Рассмотрим теперь преимущества и недостатки использования биотоплива.

Преимущества биотоплива

Мобильность по сравнению с другими альтернативными источниками энергии

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

Снижение стоимости

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

Возобновляемые источники

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

Сокращение выбросов парниковых газов

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

Экономическая безопасность для стран, не обладающих большими запасами топлива

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

Недостатки биотоплива

Ограничения региональной пригодности

Растительное сырье для биотоплива, вероятнее всего, будет выращиваться в определенных регионах. Это связано с рядом причин, главная из которых – это то, что некоторые культуры просто лучше растут в одних местах и хуже в других.
При выборе региона для производства растительного сырья надо учитывать:

  • Водопользование – чем меньше воды используется для выращивания сельскохозяйственной культуры, тем лучше, так как вода является ограниченным ресурсом. Особенно это критично в более засушливых местах.
  • Инвазивность – урожай, который убивает местные растения и который трудно контролировать, может поставить под угрозу биоразнообразие и серьезно повредить экосистему региона.
  • Удобрения – необходимые для растений питательные вещества. Некоторые растения требуют меньше органических ресурсов, чем другие.
  • Климат – в некоторых местностях просто невозможно выращивать биотопливные культуры, например, в местности с холодным или засушливым климатом.

Продовольственная безопасность

Проблема с выращиванием сельскохозяйственных культур для топлива заключается в том, что они займут землю, которую можно было бы использовать для выращивания продуктов питания. В мире с постоянно растущим населением проблема наличия земли для сельскохозяйственных целей становится все более острой.

Ограничение на изменение землепользования

При очистке земли от местной растительности для выращивания сырья удар по экологии наносится с трех сторон.

  1. Разрушается среда обитания животных и микроэкосистемы.
  2. Для очистки территории от местной растительности требуется энергия. Так что производство получается очень энергоемким и связано с большим количеством выбросов загрязняющих веществ в процессе обработки.
  3. Для производства культур потребуются удобрения, которые будут загрязнять почву, а через нее водные пути и всю окружающую среду.

Изменения в землепользовании для производства биотоплива имеет значительные недостатки. Поэтому для производства биотоплива лучшим решением является использование существующей земли, но это уменьшает количество земли для продовольственных целей.

Проблемы, связанные с выращивание монокультуры

Конечно, для получения большого количества урожая легче вырастить один вид культуры. Такая практика выращивания одной культуры называется монокультурой. Примеры монокультур можно найти по всему миру, выращивание одного вида стало более распространенным в последние 20-30 лет.
Выращивание одного вида урожая изменяет окружающую среду с точки зрения доступной для вредителей пищи. Например, если урожай картофеля поедается определенным вредителем, который может мигрировать только на несколько сотен метров, а картофельные поля разделены кукурузными полями, то появление вредителей на одном картофельном поле не станет проблемой, поскольку они не смогут переместиться за пределы одного поля. Однако без кукурузных полей вредитель может легко уничтожить весь урожай.

Читать еще:  Коробка dsg: правила эксплуатации и рекомендации

Использование же пестицидов при выращивании монокультуры для борьбы с вредителями неизбежно ведет к выработке у вредителя устойчивости к этим средствам. Как следствие, урожай будет страдать.

При обращении к генной инженерии, когда изменяется сама культура и делается устойчивой к вредителям, отпадает необходимость использования пестицидов. Отлично! Но проблема состоит в том, что скорее всего модификации культуры не спасут абсолютно от всех вредителей, и через несколько лет производители столкнуться все с той же проблемой истребления урожая.

Ключ к здоровью культур по всему миру заключается в биоразнообразии, которое означает просто наличие большого количества различных видов растений и животных. Таким образом, если один сорт картофеля приходит в упадок, то существует другой сорт картофеля, который его может заменить. Это особенно важно, когда речь идет о продовольственных культурах.

Автор: Анастасия Литвинова

Также читайте похожие статьи:

Александр Ефименко

В нашем городе Красный Луч давно закрылась шахта №1 «Знамя Коммунизма». Шахтное поле отработано. Поверхностный коплекс к счастью сохранился. Сохранился обелиск памяти погибшим шахтёрам, ушедшим с этой шахты на Великую Отечественную Войну. Рядом работает шахта «Княгиненская», которая частично использует здания и сооружения закрытой шахты. Но самое главное, что за более столетний период вокруг этих предприятий поселились люди, построили дома, обустроили и облагородили земельные участки, пробурили скважины для воды, воспитали детей, внуков, а кое-кто и правнуков. Современные молодые люди, в основной своей массе, образованные, целеустремлённые, трудолюбивые, но не очень стремятся освоить шахтные профессии и поэтому, страдая от потери ежедневной связи с близкими и родными, уезжают из города, в надежде где-то найти себе достойное применение. Очевидно, аналогичный отток трудовых кадров происходит по всем шахтным посёлкам ЛНР, где закрылись шахты. Для решения возникающих проблем, связанных с закрытием шахт предлагается переоборудовать существующие постройки под МИНИ-ЭНЕРГОКОМПЛЕКСЫ, которые будут производить электрическую энергию и компоненты жидкого моторного топлива из биомассы, твёрдых бытовых отходов и угольного штыба .
Комплексы для получения источников энергии включают в себя: 1 — энергополе топинамбура; 2 — участок изготовления энергосмеси; 3 — установки для синтеза жидкого моторного топлива; 4 — отстойник технической воды; 5 — мини-электростанции; 6 — электроподстанция; 7 — административно-бытовой комбинат; 8 — участок транспорта; 9 — ветроэлектростанция; 10 — породный отвал; 11 — опорный каркас из наклонных свай и мостовых конструкций. Для проектирования пилотного проекта «МИНИ-ЭНЕРГОКОМПЛЕКС №1 на закрытой шахте «Знамя Коммунизма» ГУП ЛНР «Донбассантрацит» необходимо привлечь студентов-выпускников ДонГТУ, с предпочтением для краснолучан, которые для себя и своих земляков разработают вакансии и рабочие места. Экономическая форма строительства и работы таких комплексов должна быть в виде Открытых Акционерных Обществ (ОАО), с привлечением акционеров посредством выпуска акций, гарантом которых должен стать Государственный Банк ЛНР. При этом пакет акций на 51% от общего установочного капитала должен принадлежать последнему. Акции должны быть неликвидные для третей стороны, и при желании акционера выкупаться ОАО. Таким образом, параллельно с работающими угольными шахтами в ЛНР можно создавать новые, альтернативные предприятия с обширным диапазоном профессий.

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Производство биодизельного топлива, его применение и преимущества

Для того чтобы наладить производство биодизельного топлива необходимо растительное масло и метанол. Вместо последнего в некоторых случаях применяется этанол или изопропиловый спирт. Производство продукта базируется на переэтерификации в пропорции 200 кг метанола на 1 т масла. Также необходимо использовать гидроксид натрия или калия. Температура процесса должна составлять 60 ºС при нормальном давлении.

Требования при производстве биодизеля

Чтобы полученное топливо соответствовало высоким стандартам качества, необходимо выполнять определенные требования:

  • по завершению переэтерификации метиловые эфиры должны находиться в топливе в размере не более 96%;
  • необходима дополнительная очистка метиловых эфиров от метила. Это обусловлено тем, что последний обычно берется в избытке с целью более быстрой и полной переэтерификации;
  • необходима очистка метиловых эфиров от продуктов омыления в случае использования топлива в дизельной технике. Если подобных манипуляций не проводить, то мыло достаточно быстро засорит фильтр. В результате начнут образовываться смолы и нагар. Методы сепарации и центрифугирования не способны дать необходимый результат, поэтому рекомендуется применять воду или сорбенты;
  • метиловые эфиры жирных кислот должны быть высушены. Вода провоцирует развитие микроорганизмов и образование жирных кислот, что существенно снижает качество биодизельного топлива;
  • хранение биодизеля должно длиться не более трех месяцев. Если этот срок был превышен, то возможно разложение топлива.

Применение биодизельного топлива

Биодизельное топливо может применяться как в чистом виде, так и в виде смеси с дизельным топливом. В США маркировка смесевых топлив осуществляется следующим образом: сначала идет буква «В» – это общее обозначение, а дальше указывается процентное соодержание биодизеля. Например, марка топлива В2 означает, что в нем присутствует 98% дизельного топлива и 2% биодизеля. Использование качественных смесевых топлив не требует внесения каких-либо конструктивных изменений в действующие автомобильные двигатели.

Что касается цетанового числа, то для биодизеля оно должно быть не менее 51. Для минерального дизельного топлива этот показатель составляет 42-45.

Из чего производят биодизель?

Базовым сырьем для получения биодизеля являются жирные (эфирные) масла растений или водорослей. На территории Европы больше используют рапс, в США – сою, Канада отдает предпочтение каноле (разновидности рапса), Бразилия – касторовому маслу, а Индонезия и Филиппины – пальмовому маслу. Также возможно применение растительного масла, животного жира, рыбьего жира и т.п.

Производство масла из различного сырья с одного гектара земли в год (по данным The Global Petroleum Club)

Сырьё

кг масла/га

литров масла/га

Мировыми лидерами по объемам производства биодизеля являются США, Германия, Франция, Италия и Испания. Например, в 2008 году на территории США было получено 2611 млн. литров биодизеля. Показатели европейских стран в этом плане скромнее. За тот же период в Германии получено 5302 тыс. тонн данного продукта.

Особенности использования биотоплива

При попадании в воду биодизельное топливо не способно причинить вред животным и растениям. Оно выгодно отличается от других топлив, произведенных на базе нефти, поскольку подвержено полному биологическому распаду. Исследованиями установлено, что биодизель, пребывающий в почве или воде, на 99% перерабатывается микроорганизмами за 28 дней. Таким образом, риск загрязнения рек и озер стремится к минимуму.

Кроме того, использование биодизеля позволяет существенно сократить количество выбросов в атмосферу углекислого газа. А высокая температура воспламенения (выше 100 ºС) делает применение данного топлива относительно безопасным.

Оборудование для производства биологического дизельного топлива

Компания GlobeCore разработала и осуществляет поставки технологических линий по производству биодизеля. Биодизельные заводы GlobeCore имеют производительность от 1000 до 16 000 литров в час, при этом получение конечного продукта возможно из любых типов растительных масел и животных жиров. Также реализуется производство топлива из пережаренного масла, водорослей и фуза.

Комплекс по производству биодизеля от компании GlobeCore предназначен для переэтерификации растительного масла или животного жира путем высокодисперсного смешивания с катализатором и дальнейшей сухой очистки. Полученный продукт полностью соответствует европейскому стандарту EN 14214 и американскому стандарту ASTM.

Биодизельный завод, укомплектованный оборудованием производства GlobeCore. Работает на территории Испании

Уникальная технология позволяет производить биодизель без длительной перенастройки с любого вида растительного масла, а также жиров животного происхождения. Все агрегаты комплекса изготовлены с нержавеющей стали и имеют взрывозащищенное исполнение.

Комплекс по производству биодизеля состоит из следующих блоков:

  • поточный подогреватель масла;
  • биодизельный реактор;
  • биодизельный отстойник с блоком выкачки;
  • блок отбора метанола;
  • блок очистки и фильтрации.

Предварительно очищенное сырье поступает на поточный подогреватель масла, где нагревается до необходимой температуры. Подогретое масло подается на биодизельный реактор комплекса по производству биодизеля. Также на реактор поступает раствор щелочи и метанол. На выходе из биодизельного реактора путем смешивания гидродинамическим способом и реакции масла, раствора щелочи и метанола получается сырой биодизель.

Он подается в отстойник комплекса по производству биодизеля, где происходит отделение водно-глицериновой фазы и ее откачка.

Оставшийся биодизель с помощью блока выкачки подается на блок отбора метанола, где происходит его вакуумная сушка.

Окончательная очистка биодизеля осуществляется с помощью блока очистки и фильтрации. Проходя через слой ионообменной смолы, биодизель очищается от остаточного метанола. Механические примеси отбираются с помощью системы фильтров.

Биодизельные комплексы, работающие по технологии GlobeCore, имеют следующие преимущества:

  • низкое потребление энергии;
  • мгновенная реакция переэтерификации;
  • мобильность при транспортировке и монтаже благодаря модульному принципу построения;
  • отсутствие отходов. Фаза глицерина может быть использована для различных целей: генерации энергии, удобрения и т.д.;
  • простота эксплуатации и высокая продуктивность оборудования.

Какие преимущества дает использование биодизеля?

Биодизельное топливо обладает следующими преимуществами:

  • хорошие смазочные характеристики;
  • более высокое цетановое число;
  • продление срока службы двигателя без его модернизации;
  • относительная безопасность применения за счет высокой температуры воспламенения;
  • не оказывает вредного воздействия на окружающую среду.
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector