Биотопливо, виды, распространение, производство и применение

Что такое биотопливо?

Биотопливо — это топливо, которое производится из растительного либо животного сырья, органических отходов. Виды биотоплива подразделяются на твердое, жидкое и газообразное

Твердое биотопливо

Благодаря развитию технологий, сегодня уже существует много различных типов твердого биологического топлива. Среди них можно отметить продукты на деревянной основе, отходы лесной промышленности:

• прессованные опилки;
• щепки;
• кора деревьев;
• солома.

А также отходы аграрного производства:

• подсолнечная лузга;
• ореховая скорлупа;
• навоз.

Эти материалы и отходы проходят стадии обработки и прессования, после чего принимают гранулированную форму длинной до 30 мм, диаметром до 10 мм. Гранулы называются пеллетами. Также из стружки и опилок изготавливают брикеты. Переработка опилок в производстве позволяет сохранить гектары леса. Также такой источник энергии более экологически чистый, в отличие от угля. При сгорании дерева и его отходов не выделяется вредных веществ.

Пеллеты на протяжении последних лет занимают верхние позиции среди видов альтернативного топлива для котлов отопления. Ими хорошо заменять солярку, дрова, уголь, либо использовать для работы специальных генераторов. При их сгорании отсутствует дым, выделяется больше тепла, чем от прочих горючих материалов.

Жидкое биотопливо

Чаще применяется в автомобильной промышленности. К нему относят спирты, полученные путем переработки растительного сырья (крахмало и сахаросодержащих культур):

• биоэтанол;
• биометанол;
• биобутанол;
• демитиловый эфир;
• биодизель.

Остановимся более подробно на биодизеле. Основным источником для его получения является рапс и соя. До недавнего времени в значительных объемах использовалось и пальмовое масло, однако результаты последнего изучения вопроса Европейской комиссией показали, что выбросы парниковых газов из биодизеля, произведенного на пальмовом масле, могут превышать более чем в три раза выбросы в атмосферу, по сравнению с обычным дизтопливом, поэтому с 2021 года его производство в ЕС будет запрещено. Однако это не касается остальных видов сырья.

Также применяют подсолнечное, арахисовоее, кокосовое и льняное масло. Самой эффективной культурой для производства биодизеля считается рапс. Одним из преимуществ биодизеля является возможность смешивания его с обычным дизелем в разных пропорциях. Также он обладает высоким уровнем воспламеняемости.

Заметим, что его применение значительно продлевает срок службы дизельного двигателя, так как биодизель является одновременно и первоклассной смазкой.

Газообразное биотопливо

Газообразное топливо получают путем брожения органических отходов, либо с помощью термохимических и биохимических реакций. Брожение происходит под воздействием бактерий. Основным видом газообразного биологического топлива является биогаз. К его разновидностям относится биоводород (получается в процессе бутилового либо ацетонобутилового брожения различных растений). Большой плюс, что в быту биогаз, может применяться в тех же отраслях, где используется обычный природный газ.

Биогаз

Продукт брожения органических отходов, в качестве которых могут использоваться фекальные остатки, сточные воды, бытовые отходы, отходы забойных производств, навоз, помет, а также силос и водоросли. Представляет собой смесь метана и углекислого газа. Еще одним продуктом переработки бытовых отходов при получении биогаза являются органические удобрения. Технология производства связана с преобразованием сложных органических веществ под воздействием бактерий, осуществляющих метановое брожение.

В начале технологического процесса осуществляется гомогенизация массы отходов, затем подготовленное сырье подается с помощью загрузчика в подогреваемый и утепленный реактор, где непосредственно и происходит процесс метанового брожения при температуре примерно 35-38 °С. Масса отходов постоянно перемешивается. Образующийся биогаз поступает в газгольдер (используется для хранения газа), а затем подается на электрогенератор.
Полученный биогаз заменяет обычный природный газ. Можно использовать как биотопливо, либо вырабатывать из него электроэнергию.

Биоводород

Можно получить из биомассы термохимическим, биохимическим либо биотехнологическим путем. Первый способ получения связан с нагреванием отходов древесины до температуры 500—800 °C, в результате чего начинается выделение смеси газов – водорода, моноокиси углерода и метана. В биохимическом способе используются ферменты бактерий Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae, вызывающие продукцию водорода при расщеплении растительных остатков, содержащих целлюлозу и крахмал. Процесс протекает при нормальном давлении и невысокой температуре. Биоводород используется при производстве водородных топливных элементов на транспорте и в энергетике. Широкого применения пока не имеет.

Биологическое топливо как источник экологической энергии

Биологическое топливо производится из продуктов сельскохозяйственного происхождения, органических отходов жизнедеятельности человека в местах его концентрированного размещения.

Другими словами, сырьем для биотоплива является то, что до сих пор выбрасывалось и создавало огромные кучи мусора и свалки по всей планете. Вот что такое биотопливо, и посему оно приобретает все большую ценность в нашем мире.

В этом главное преимущество биологического топлива перед традиционными источниками получения энергии. Вторым существенным преимуществом является экологичность продуктов сжигания биотоплива в сравнении с канцерогенными выхлопами бензиновых и дизельных двигателей.

К существенным недостаткам биотоплива можно отнести следующие:

• низкая теплотворная способность в сравнении с бензином;
• более высокая себестоимость производства биотоплива;
• коррозионность состава масел биотоплива для тех материалов, которые используются в частях машин и механизмов.

Справедливо сказать, что развитие технологий не стоит на месте, и, безусловно, специалисты и ученые стремятся упростить и удешевить получение биотоплива, при этом максимально улучшив энергетические характеристики каждого вида разрабатываемого биотоплива.

Прогресс в этом направлении огромен за то короткое время, что прошло с начала развития биотехнологий в топливе.

Изготовление биотоплива возможно буквально в любой точке планеты, в отличие от жестко привязанных к недрам нефти и газа. Рассмотрим основные его виды и технологии добычи.

Плюсы и минусы биотоплива

Биотопливо уже успело закрепить за собой статус конкурентоспособного источника энергии. Этому способствует привлекательная стоимость, экологичность биотоплива, и что самое главное для производителей – источник сырья – возобновляемые ресурсы.

Среди минусов можно отметить ограничения по региональной пригодности, растительное масло часто может выращиваться лишь в некоторых регионах из-за собственных особенностей роста в зависимости от климата. Также для производства необходимы большие площади земли.

Советы по использованию биотоплива и правила хранения

Биогаз, брикеты хорошо подойдут для отопления жилища, приготовления пищи, послужат источником питания для работы переделанного под газ бензинового электрогенератора или самодельного двигателя Стирлинга. Древесный уголь пригодится при использовании мангала. Жидкое биотопливо позволяет использовать керосиновые лампы, примусы без привычной копоти, а также является идеальным средством для заправки биокаминов.

Технологии изготовления биотоплива не предусматривают длительного хранения. Жидкое топливо в сравнительно короткий период насыщается водой, пеллеты и брикеты отсыревают и расслаиваются, крошатся. Желательно полученное биотопливо тут же использовать.

Как уже указывалось выше, использование биотоплива лишено каких-либо недостатков. Основные недочёты возникают по причине несовершенства конструкций установок по его производству.

Тенденции мирового рынка биотоплива

Популярность биотоплива во-первых обусловлена энергетической безопасностью, во-вторых это одно из направлений борьбы против глобального потепления, за счет снижения выбросов в атмосферу.

Биотопливо – альтернатива всем обыденным видам энергетических источников. Все виды транспорта стараются использовать биотопливо, так как это дешевле и чище в процессе сгорания. Высокая потребность на это топливо, способна значительно поменять состояние дел на рынке энергоносителей.

Согласно прогнозам независимого общества энергетики, к 2025 году дефицит нефтепродуктов составит 14%.

По состоянию на 2012 год, выработка биотоплива составила 110 млрд литров. Такие темпы производства, в лучшем случае смогут покрыть только 7% на 2021 год, что является не совсем хорошим показателем.

К сожалению, увеличение производства пока не идет в ногу с увеличением потребности населения и промышленности. Сегодня многие государства мира начинают все больше уделять внимания программа по разработке и производству биотоплива. Согласно прогнозу специалистов в 2020 году производство экологической энергии в мире вырастит до 36%, а к 2040 году она может достичь 48%.

Биотопливо из водорослей

Разработана и успешно используется технология получения биотоплива из водорослей.

Плюсом использования водорослей для промышленного применения, является то, что для их выращивания не требуется занимать части суши, они растут в любой воде и не требуют особого ухода, с одной стороны, а с другой – способны осуществлять значительный прирост биомассы за малые промежутки времени.

Имея в своем составе простые химические элементы, водоросли легко перерабатываются.

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.

Отходы пищевой промышленности

Речь идет о разновидности биодизеля, где сырьем выступают остатки жиров животного происхождения.

Исследования доказали, что топливо, полученное на его основе, содержит меньше оксида серы. Это снижает количество образования кислотных дождей и на ⅔ объем выхлопных газов.

В России такая технология не популярна, а зря. Ведь за год на территории страны накапливается 14 млн. тонн жира, которые можно приравнять к 7 млн. тоннам нефти. Переработка таких отходов обеспечила бы до 10 % топлива от общего объема, необходимого российским автолюбителям.

Мировое сообщество все больше интересуется переходом к более дешевым, экологически безопасным, а главное — возобновляемым источникам энергии.

Чем биодизель отличается от дизеля

Поскольку биодизель используется в качестве аналога дизельного топлива, их часто сравнивают по основным характеристикам и свойствам. Разница наблюдается в составе, свойствах, возможностях применения.

Характеристики и состав

Биодизель представляет собой многокомпонентное жидкое топливо, в основе которого смесь моноалкильных эфиров жирных кислот. В составе отсутствует нефть — это главное отличие. Но, несмотря на такой состав, биодизель можно смешивать с любой маркой дизтоплива. Причем полученное горючее может применяться во всех типах дизельных двигателях.

Немаловажно, что в продуктах сгорания биодизеля содержится:

• меньше серы — 0,005% против 0,2% для обычного дизеля;
• на 50% меньше сажи;
• на 8-10% меньше оксида углерода.

Фактически производство биодизеля регламентируется стандартом ГОСТ Р 53605–2009, соответствующем EN 14214:2003. Согласно этому документу, установлены следующие характеристики биодизеля:

• Массовая доля эфиров — 96,5%.
• Плотность при 15 °C — 860-900 кг/м3.
• Температура вспышки в закрытом тигле — 120 °C.
• Содержание серы — не более 10 мг/кг.
• Кинематическая вязкость —3,5-5 мм2/с.
• Цетановое число — 51.
• Общее содержание глицерина — 0,25%.

Плюсы и минусы

Биодизель как топливо имеет очень высокий уровень экологичности. Его применение в качестве горючего позволяет полностью устранить серные диоксиды и уменьшить количество двуокиси углерода в выхлопах на 80%, а также избавиться от их характерного запаха. К другим плюсам относятся:

• возможность применения в дизеле без присадок, стимулирующих воспламенение;
• предотвращение образования нагара;
• сгорание практически без токсичных отходов;
• отсутствие неприятного запаха;
• простота организации производства (можно развернуть его на базе небольшого фермерского хозяйства);
• почти полная безотходность (жмых, получаемый в процессе производства масла, используется в качестве корма для скота).

Биологическая безвредность

Биодизель биологически безопасен: безвреден для человека и окружающей среды, в случае утечки в течение 3 недель подвергается почти полному (99%) распаду без какого-либо ущерба. Это позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер при переводе водного транспорта на биодизельное топливо. При попадании в воду продукт не причиняет вреда растениям и животным.

Возобновляемость сырья

К преимуществам биодизеля относятся доступность и дешевизна сырья. В производстве можно использовать отходы любого сельского хозяйства. В ряде стран на завод поступает отработанное растительное масло из ресторанов, где оно применялось для приготовления разных блюд.

Производство биодизеля из растительного сырья позволило получить возобновляемый источник топлива. Причем ресурсы для изготовления быстро восстанавливаются. В то же время запасы нефти практически невосстановимы. Использование такого возобновляемого сырья особенно актуально для коллективных хозяйств, занимающихся переработкой масла. Из своих же отходов они могут производить качественное топливо, которое позволит им быть полностью автономными.

Хорошие смазочные свойства

Если минеральное дизтопливо после очищения от сернистых соединений теряет свои смазочные свойства, то биодизель выступает хорошей смазкой, даже несмотря на меньшее содержание серы, чем в дизельном топливе. Это обусловлено тем, что в составе присутствует кислород. К примеру, один грузовик из Германии даже был внесен в Книгу рекордов Гиннеса, поскольку проехал со своим оригинальным двигателем на биодизеле более 1,25 млн км.

При работе на биодизельном топливе в ДВС одновременно производится смазка подвижных частей. За счет этого срок службы самого двигателя и топливного насоса в среднем увеличивается на 60%.

Высокая пожарная безопасность

Ввиду высокой температуры воспламенения биодизель обеспечивает повышенную пожарную безопасность. Возгорание возможно только при высокой температуре. Биодизель же воспламеняется при значениях более 150 °C, поэтому его считают относительно безопасным веществом.

Недостатки биодизеля

При всех своих плюсах биодизель имеет минусы. Главным недостатком считают непродолжительный срок хранения. Он составляет всего 3 месяца. Еще к минусам биодизеля относится возможное агрессивное влияние на резиновые детали двигателя. Это связано с тем, что топливо проявляет свойства растворителя. Из других недостатков биодизеля можно отметить:

• недостаточную эффективность при низкой температуре;
• появление осадка при отрицательной температуре (образуются кристаллы воска, загрязняющие детали);
• агрессивность по отношению к лакокрасочному покрытию кузова (нельзя допускать, чтобы биодизельное топливо попадало на его поверхность).

Биодизель в домашних условиях

Создать биодизель в домашних условиях возможно, хотя и достаточно трудно. Это может быть простым экспериментом либо же попыткой обеспечить себя недорогим топливом самостоятельно. Стоит лишь помнить, что работа ведется с метанолом и щелочью, что крайне опасно для здоровья. Поэтому необходимо соблюдать технику безопасности и использовать защитные средства.

Создание биодизеля заключается в следующих этапах:

1. Очистка масла.
2. Добавление щелочи.
3. Трансэтерификация.
4. Удаление глицерина.

Для производства биодизеля используется любое масло, а также щелочь (рекомендуется гидроксид калия или натрия). При готовке нужно использовать катализатор для старта процесса, в роли которого подойдет метанол.

Важно! Если применяется отработанное масло, то нужно устранить примеси посредством фильтрации.

Перед началом необходимо удалить всю воду из жидкости. Для этого нужно нагреть ее до 120°C, чтобы та выкипела. В процессе масло будет создавать брызги, поэтому важно проводить испарение в полупустом контейнере на расстоянии от огня.

Далее к маслу добавляется щелочь и этанол. Доля щелочи зависит от массы рабочего тела и составляет 1%. Так на литр растительного масла приходится около 3,5 грамм щелочи. В процессе этого проводится титрование, в котором определяется количество жирных кислот и необходимая доля щелочи.

Далее проводится трансэтерификация. В процессе этого смесь разогревается до 70°C, что необходимо для ускорения реакции. Допускается разогрев до 80°C, что существенно повышает скорость протекания реакции, но небезопасно для окружающих. Важно закрыть емкость для уменьшения испарения спирта, но обеспечить стравливание давления во избежание взрыва.

В результате сверху плавает биодизель, а под ним размещен глицерин. Различить их просто, ведь из-за разной плотности между ними имеется четкая грань. Глицерин куда темнее топлива и твердеет при температуре ниже 38°C. Удалить его можно дополнительным шлангом.

Полученное топливо не идеально чистое, оно содержит в себе растворенные остатки мыла, возникшие в процессе реакции. В оптимальных условиях при полном испарении воды мыло не возникает, но при самостоятельном приготовлении такая проблема регулярная. Устранить остатки можно несколькими способами, но наиболее эффективный — отстаивание полученного биодизеля. Достаточно оставить топливо на неделю, после чего все примеси опустятся на дно.

Проверить качество получившегося биодизеля можно посредством простого теста кислотности. Необходимо опустить лакмусовую бумажку в жидкость и определить состояние среды. Идеальным показателем является нейтральная кислотность в 7,0.

Производство посредством установок

Если выбирать биодизель как постоянное топливо для своего автомобиля, то для экономии и упрощения процесса производства можно приобрести специальную установку. Она позволяет создавать этот продукт в домашних условиях, максимально приближая их к промышленным. Такой вариант оптимален для длительной экономии, ведь производство топлива без соответствующего оборудования затруднительно, а стоимость решения невысока.

Полученный из таких установок биодизель имеет гораздо лучшие характеристики и чистоту, нежели произведенный в «кустарных» условиях. Он содержит меньшую долю воды, благодаря чему снижается вред двигателю в процессе эксплуатации. Такие установки получают все большую распространенность, считаясь оптимальным выбором при отсутствии доступа к биодизелю.

Здесь описывается производство топлива с отработанного масла и особенности этого процесса. Для лучшего понимания производства биодизеля и его особенностей рекомендуется посмотреть это видео:

Преимущества биодизельного топлива

Самое главное преимущество – использование в качестве исходного сырья возобновляемых ресурсов, что в перспективе может обеспечить энергетическую безопасность всего мира. Несмотря на бурный рост популярности транспортных средств на электрической тяге, двигатель внутреннего сгорания еще очень долго будет играть решающую роль в мировой экономике. Да вряд ли крупные океанские корабли даже в отдаленной перспективе смогут быть переведены на электрическую тягу. Потенциальными производителями биодизельного топлива в нашей стране являются фермерские хозяйства и колхозы. Ведь обеспеченность топливо данных субъектов – чрезвычайно острый вопрос в преддверии посевных кампаний. Если оснастить хозяйства необходимым технологическим оборудованием и предоставить специалистов, то они вполне могли бы выйти на самообеспечение топливом. Это мероприятие положительно сказалось бы на динамике роста цен. В результате этого комплекса мер существенно возрастет конкурентоспособность предприятия.

Немаловажной особенностью биодизельного топлива является то, что оно производится из Причем взращивание этих культур не истощает землю, а положительно сказывается на ее плодородности. Так, для производства топлива могут использоваться арахисовое, рапсовое, горчичное, рапсовое, соевое и другие масла

Появляются сообщения о попытках производства биодизеля из животных жиров. Только вот пока не совсем понятно, насколько это экономически целесообразно.

Как самостоятельно изготовить биотопливо?

Существует три вида биотоплива — твёрдое, жидкое и газообразное. Два из них можно самостоятельно изготовить дома, а вот жидкое — биобутанол, биодизель, биоэтанол — производят только на заводах.

Самое популярное твёрдое биотопливо — это обыкновенные дрова. К тому же их использование эффективно помогает утилизировать различные деревянные остатки. Другой вид твёрдого биотоплива, популярный в России и мире, — топливные брикеты и гранулы, которые делают из отходов деревообрабатывающих производств. Они применяются для каминов, печей и отопительных котлов.

Брикеты биотоплива.

Изготовить брикеты в домашних условиях просто. Для этого понадобится ручной пресс, который можно купить или сделать самостоятельно. В качестве сырья подойдут опилки, солома, бумага и даже шелуха от семечек. Чтобы приготовить смесь, также понадобятся вода и глина. Измельчённое сырьё смешивается с глиной в пропорции 10:1 (на 10 кг отходов 1 кг глины) и разбавляется водой, чтобы масса получилась не слишком жидкой, но пригодной для формовки. Смесь закладывают в форму, кладут под пресс и оставляют на солнце до полного высыхания.

Ещё один вид твёрдого биотоплива, которое можно изготовить самостоятельно, — древесный уголь. Выжигать древесину для этого нужно в бочке или яме. В первом случае бочку с горящими дровами необходимо закрыть крышкой и герметично замазать глиной. При выжигании в яме горящие дрова накрывают ветками и присыпают землёй. Через два дня яму можно будет открыть и достать готовые древесные угли.

Чтобы изготовить дома биогаз, нужен самодельный или готовый биореактор и живые бактерии. В качестве биомассы может использоваться растительное и животное сырьё, а также органические отходы. В результате деятельности бактерий выделяется горючая смесь газов, которую можно хранить в газгольдере, как и природный газ. Этот способ получения биотоплива довольно трудоёмкий и даже опасный, так как при брожении выделяется немного ядовитого сероводорода, а сам биогаз огнеопасен.

Как получить биогаз в домашних условиях

Биогазом называют смесь газов, которая получается в результате перепревания органики. При этом доступ воздуха к сырью должен быть прекращен. Исходным материалом для получения газообразного биотоплива может быть трава, различные отходы, ботва культурных растений или навоз. Основу биогаза составляют углекислый газ и метан. Удельная часть последнего может достигать 70%. К этой смеси в различных пропорциях примешаны другие газы, например, сероводород.

В среднем один килограмм органики дает порядка 500 г газа. На эффективность производства биогаза влияет несколько факторов. Наиболее важными из них считаются:

• Температура окружающей среды. Чем она выше, тем более интенсивно происходит процесс разложения органики и выделение биогаза. Не случайно первые установки, производящие биогаз, действовали в теплых регионах. Однако при достаточном утеплении установок и использовании в их работе горячей воды системы можно обустраивать и в областях с холодным климатом.
• Качество сырья. Оно должно достаточно легко разлагаться. При этом в его состав должно входить достаточное количество воды, без включений антибиотиков, моющих средств и других подобных им веществ, которые могут замедлить процесс ферментации.

Простейшее устройство для получения биогаза в домашних условиях выглядит таким образом. На участке выкапывается большая яма. Внутрь нее укладываются бетонные кольца. Таким образом, чтобы получилась герметичная емкость. Поверх нее устанавливается металлический купол. Из емкости на поверхность выводятся трубы для отвода биогаза. Яма заполняется органикой. Проверенный на практике рецепт органического материала: смешать 3-4 тонны растительных отходов и 1,5-2 тонны навоза. Все это заливается водой до получения смеси 60-70% влажности.

Биогаз — смесь газов полученных в результате перепревания органики без доступа кислорода. Его достаточно легко получить в домашних условиях. На снимке достаточно производительная установка по производству биогаза

Вот еще несколько вариантов смесей для получения биогаза:

• Коровий и конский навоз, смешанные в пропорциях 1:1.
• Конский навоз, перемешанный с соломой или торфом.
• Любой навоз с добавлением льняной костры в соотношении 7:3.
• Коровий навоз, перемешанный с опилками в пропорции 7:3.
• Конский навоз с добавлением любой листвы в соотношении 7:3.
• Любой навоз с добавлением домашних отходов в пропорции 4:6.

Подготовленное сырье укладывается в емкость. При помощи змеевика его прогревают до температуры порядка 35С. В таких условиях без доступа воздуха запускается процесс брожения, за счет которого происходит дальнейший нагрев смеси и выделение биогаза. Газ по трубопроводу отводится из резервуара и поступает в накопитель. Такое биотопливо может использоваться для отопления, приготовления еды и других хозяйственных нужд.

Установки для производства биогаза достаточно просты. На рисунке представлены схемы двух очень простых, но, тем не менее, эффективных систем

Почему на сегодняшний день России не выгодно переходить на биоэтанол?

В России широкое использование этанола в качестве топлива проблематично по нескольким причинам. В первую очередь, наше законодательство ограничивает оборот этанола. Кроме того, этому спирту необходимо как-то предать «непитьевое» состояние. Безопасный процесс такого перевода уже разработан на основе реакции дегидратации — отщепления воды от молекул спиртов. При нужных условиях получаем смесь углеводородов, близкую по составу к бензину. Этот способ разработан в Институте общей и неорганической химии РАН под руководством члена-корреспондента РАН Александра Гехмана.

Даже с учетом наличия земель для выращивания кукурузы или иных растений, служащих для производства биотоплива, и небольших тратах на транспортировку, конечный продукт выходит дороже привычного бензина. Дело в акцизах, накладываемых государством на спиртосодержащую продукцию.

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

1. Многие методы получения биотоплива все еще находятся в стадии разработки или прототипа. Практический опыт широкомасштабного применения пока отсутствует.

2. Высокие производственные расходы. Согласно немецкому Институту им. Роберта Коха, биоводород обходится в 4-5,5 раз дороже, чем бензин.

3. Выращивание энергетических культур может конкурировать с выращиванием продуктов питания. Увеличение спроса на альтернативные энергоносители считается одним из факторов, спровоцировавших возникновение кризиса цен на продовольствие в 2007-2008 годах.

4. По своим физико-химических свойствам биотопливо часто отличается от обычного , поэтому приходится производить адаптацию двигателей.

5. Поскольку производители склонны использовать при выращивании энергетических культур больше пестицидов и удобрений, страдают экология и жители расположенных рядом с полями поселков.

Где используют биотопливо

В начале февраля 2018 года впервые в истории был совершен перелет на капустном биотопливе. Самолет компании Qantas выполнил рейс из США (Лос-Анджелес) в Австралию (Мельбурн). Лайнер был заправлен топливной смесью с 10% содержанием биотоплива, произведенного из семян абиссинской горчицы (абиссинская капуста). Во время перелета, длившегося 15 часов, самолет произвел на 7% меньше выбросов углекислого газа.

Абиссинская капуста высаживается фермерами на полях как промежуточная культура между периодами выращивания основной. Созревшие семена растения используют для изготовления масла, применяемого в медицине, косметологии и производстве пластмасс. Один гектар абиссинской капусты дает 400 литров авиационного топлива или 1400 литров возобновляемого дизельного.

Австралийская компания заявила, что к 2020 году планирует перейти на биотопливо на всех лос-анджелесских рейсах.

В 2012 году австралийские компании уже совершали перелеты внутри континента на биотопливе, которое наполовину состояло из растительного масла. На таком же топливе в 2011 году американская авиакомпания выполнила 75 полетов. В течении половины 2013 года датская компания каждую неделю совершала рейсы между Амстердамом и Нью-Йорком на биотопливе.

Большая часть автопарка Бразилии использует в качестве топлива этанол, произведенный из сахара.  В 2017 году часть лондонских автобусов были заправлены кофейным топливом. Его получили посредством отжима кофейной гущи — побочного отхода работающих городских кофеен. Кроме кофе для производства биотоплива для лондонских автобусов использую отработанное растительное масло и мясные обрезки.

Для заправки автомобилей также может использоваться и виски. Британская компания Celtic Renewables перерабатывает сырье, которое остается от производства виски, в электричество или синтезирует из него топливо для дизельного двигателя.

Перспективы внедрения

Наряду с ЕС все большую поддержку производству экологически чистого, безопасного топлива оказывают США, Бразилия, Китай, Канада, Аргентина.

Согласно прогнозам, во всем мире потребность в альтернативных энергоносителях с 2010 до 2050 гг. увеличится в 10 раз. Их значение в будущем преимущественно зависит от таких факторов, как:

• Цены на обычное топливо, рост которых повышает конкурентоспособность экотоплива.
• Цены на сырье. Иногда они колеблются очень сильно. Сельскохозяйственная продукция резко дорожает, например, в неурожайные годы.
• Затраты на производство. Применение новых и усовершенствованных технологий поможет снизить расходы.
• Природно-ресурсный потенциала регионального и мирового хозяйства.
• Усовершенствование законодательной базы.
• Размер налогов.

Экотопливо некоторых видов (растительное масло, биоэтанол) можно производить не только на крупных, но и на небольших предприятиях, включая фермы. Установка сложного оборудования для получения биодизеля возможна только на крупных заводах.

Как вам статья?