7 экологичных видов топлива для автомобилей. Топливо растения
Как из растений делают топливо | Технологии
Ещё в конце XIX века знаменитый немецкий инженер Рудольф Дизель создал пилотный образец дизельного двигателя, работавшего на арахисовом масле. Экономика современных мировых держав и даже стран, не претендующих на этот статус, активно ориентируется на производство биотоплива как альтернативы горючему, получаемому из полезных ископаемых.
Журнал: Тайны вселенной №7(117), 2017 годРубрика: Альтернативная энергетикаАвтор: Николай Сыромятников
Биоэтанол: самая популярная добавка
Для производства биоэтанола используется сельхозпродукция с содержанием крахмала или сахара, которые есть в сахарном тростнике, кукурузе, картофеле, сахарной свекле, мелассе, сорго и других растениях. Если крахмалосодержащее сырьё — зерно или картофель, его измельчают, потом сырьё проходит водно-термическую обработку, осахаривание специальными ферментами, потом сбраживается, перегоняется и обезвоживается.Человеческое тело обладает удивительным запасом прочности. Так, самая большая температура, которую без вреда для себя перенёс обнажённый доброволец составляет +204,4 °С, а в одежде +260 °С. В то же время обыкновенную котлету мы жарим при температуре 170-180 °С.Биоэтанол — самое распространённое биотопливо из тех, что производятся промышленным способом. Ежегодно в мире выпускается свыше 70 миллионов тонн этого горючего на растительной основе, и объёмы его производства каждый год увеличиваются. Чаще всего биоэтанол применяют в качестве компонента различных моторных масел. В Америке сегодня вырабатывается порядка трети бензина с содержанием биоэтанола. Его применение значительно снижает уровень токсичности выхлопных газов.
Знаете ли вы что…
Биодизель, с биологической точки зрения, безвредное топливо. Специалисты считают, что его можно было бы активнее использовать в качестве горючего для морских и речных судов — попадая в воду, биодизель не наносит ущерба для флоры и фауны океанов, морей и рек. Топливо в этой среде практически полностью распадается (за месяц до 99%) — налицо минимизация загрязнения водных ресурсов Земли.Во многих странах (например, в США и Бразилии) производство биоэтанола поощряется национальными программами, также такие субъекты экономики субсидируются и пользуются налоговыми льготами. В Америке постепенно отходят от производства биоэтанола из зернового сырья, делая упор на целлюлозосодержащие источники (древесину).Сахар или крахмал являются основой для производства бутилового спирта (бутанола) первого поколения. Целлюлозу растений в качестве сырья используют для изготовления биобутанола второго поколения. В основном биобутанол сегодня используют как промышленный растворитель. Большую его часть производит Америка (свыше 200 миллионов галлонов из 350-миллионного объёма мирового рынка).Некоторое время назад исследователи свойств биотоплива установили, что биобутанол был бы более эффективным в использовании в качестве компонента моторных масел, нежели биоэтанол, — у этого горючего низкое давление паров и поэтому оно без проблем смешивается с бензином. Биобутанол более транспортабелен — его можно поставлять, используя трубопроводы, тогда как для перемещения биоэтанола требуются специальные цистерны либо речные (морские) танкеры. Проблема в больших энергозатратах при производстве биобутанола. Но специалисты уже провели ряд успешных экспериментов, позволивших значительно увеличить выход горючего в производственном процессе.
Биодизель в Германии дешевле солярки
Исходный компонент другого вида биотоплива — биодизеля — масла рапса, сои, пальмы, подсолнечника, льна и других масличных растений. Современные западные учёные разрабатывают технологии производства биодизеля с использованием генномодифицированных организмов, а также водорослей. Страны Евросоюза считают биодизель основным возобновляемым жидким биотопливом. По прогнозам аналитиков, мировые объёмы его производства к 2020 году при сохраняющихся темпах составят 100 миллионов тонн в год. Европейский лидер по выпуску биодизеля — Германия, на долю этой страны приходится до 5 миллионов тонн топлива ежегодно. И биотопливо у немцев дешевле солярки: его производство субсидирует федеральный бюджет.В США биодизель изготавливают в основном из соевого масла. На долю сои как сырья приходится около трети мирового объёма производства биодизеля, остальное — рапсовое и пальмовое масла. Идёт постоянный процесс по поиску более дешёвого сырья — для изготовления биодизеля уже также используют ятрофу, рыжик, клещевину… А вот так называемая бионефть представляет собой растительное топливо и содержит спирты и другие компоненты, но не углеводороды, поэтому название «бионефть» достаточно условно. Вещество получают путём безкислородного нагревания сырья (это может быть древесная щепа или мелассная барда — отходы сахароварения).В перспективе использование в качестве сырья для производства бионефти разного рода бытовых отходов, на выходе дающих продукт, по своим свойствам не уступающий настоящей, природной нефти. Над подобным проектом, в частности, сегодня активно работает Министерство энергетики США.
В качестве сырья — любая биомасса
Как моторное топливо растительные масла в мире используют уже давно. Чаще всего в ход идёт рапсовое масло — эта культура самая продуктивная. На втором месте из растительных масел по частоте использования — подсолнечное масло, на третьем — соевое. Новый перспективный сырьевой источник — водоросли: в них содержится до 40% масел от общей массы, и они более продуктивны, нежели «земные» растения.Мировой лидер по использованию растительных масел (чаще из рапса) как моторного топлива — Германия. Американцы предпочитают применять в качестве биотоплива соевое масло. Растительные масла энергетически плотнее спиртов, но более вязкие, в связи с чем их лучше смешивать с дизтопливом. Такая смесь называется биодит.Biofuel-to-Liquid (BTL) считается инновационной, самой современной и наиболее перспективной технологией, при помощи которой производят жидкое биотопливо. BTL стали применять только в начале XXI века, в её разработке приняли участие такие концерны, как «Шелл», «Даймлер», «Фольксваген».В качестве сырья можно брать практически любую твёрдую биомассу — древесную щепу, солому, отходы агропромышленного комплекса… В процессе производства биотоплива подобным способом применяется низкотемпературный пиролиз (безкислородное нагревание). Получаемая в результате этой и следующих за ней операций жидкость, по оценкам специалистов, в будущем может полностью заменить горючее, на котором сегодня ездят современные автомобили. Это доказывают опыты, проведённые в концерне «Фольксваген».У нового топлива в сравнении с бензином наполовину меньше выбросов в атмосферу. Правда, пока производство BTL обходится дороже, чем выпуск дизельного топлива. Но учёные убеждены, что это проблема временная — достаточно только усовершенствовать технологию.
Знаете ли вы что…
С 1 га. ячменя после переработки сырья можно получить полторы тонны биоэтанола. С аналогичной площади пшеницы — свыше 2,7 тонны, кукурузы — 3,8 тонны, сахарной свёклы — более 6,2 тонны, сахарного тростника — 7,7 тонны. Сегодня топливный этанол производится главным образом из пищевого зерна. Это спровоцировало его удорожание и нехватку на мировом рынке. Более дешёвое растительное сырьё — древесина, солома. Страны-лидеры на рынке биотоплива
В производстве биоэтанола в тройке лидеров США, Бразилия и Китай. Причём бразильцы и американцы держат свыше 80% мирового рынка изготовления данного альтернативного топлива.По объёмам выпуска биодизеля и растительных масел как моторного топлива на первом месте Германия, в которой эти виды биотоплива производятся главным образом из рапса. Затем идёт Франция. Активно себя ведут на этом рынке Аргентина и Индонезия, где государство субсидирует поставки биодизеля из пальмового масла в Европу. Некоторые европейские страны в этой связи даже вынуждены были принять антидемпинговые законы, потому что аргентинцы и индонезийцы ввозили топливо стоимостью ниже сырья.К сожалению, наша страна пока в аутсайдерах среди производителей биотоплива. Исторически аграрная страна, Россия не менее, а может, и более других стран мира заинтересована в производстве и использовании биотоплива — только лишь в отечественном аграрно-промышленном комплексе каждый год расходуется более 5 миллионов тонн дизельного топлива. Если подсчитать, даже 30-процентная замена нефтяного дизтоплива биодизелем может дать экономике страны более чем 10-миллиардный эффект.Однако, несмотря на прямое указание президента РФ В.В. Путина главе Минсельхоза рассмотреть вопрос о стимулировании промышленного производства биотоплива, данное главой государства ещё в 2007 году, ситуация в этой сфере с мёртвой точки не сдвинулась. Большие надежды возлагались на запуск мощностей Восточно-Сибирского комбината биотехнологий (ВСКБ), но проект превратился в долгострой. Хотя изначально заверялось, что предприятие в числе прочей продукции будет производить и 30 тысяч тонн биобутанола. Российские аналитики в числе главных причин, сдерживающих развитие отечественной отрасли производства альтернативного топлива, называют высокие акцизные ставки в производстве спирта, отсутствие внятной нормативной базы, которая бы стимулировала этот процесс, и… неготовность нашей техники к потреблению подобных энергоносителей.Современная мировая тенденция в производстве биотоплива сводится к постепенному уменьшению объёмов сырья, в качестве которого используются продовольственные культуры, — этот подход уже непопулярен, поскольку повышает цены на продовольствие. Биотопливо второго поколения требуется производить, беря за основу посевные травы, водоросли. Найдётся применение и бытовым отходам, быстрорастущим плантационным растениям, отходам деревообрабатывающей промышленности, соломе и пр.
- < Назад
- Вперёд >
bagira.guru
Какие растения выращивают ради биотоплива?
В современном мире остро стоит вопрос поиска альтернативных источников энергии. Одним из относительно новаторских решений этого вопроса являются энергетические культуры из которых производят биотопливо.
К сожалению запасы ископаемого топлива (газа, угля и нефти) с каждым годом становится все меньше и меньше, что в свою очередь влияет на стоимость. К тому же при использовании этих источников энергии мы наносим невосполнимый урон природе, с каждым годом проблема глобального потепления все усугубляется. Ученые всего мира давно занимаются поиском такого топлива, которое помогло бы решить эти масштабные проблемы.
Что такое биотопливо?
Биотопливо – это вид топлива, который производят из сырья, имеющего растительное или животное происхождение. Бывает биотопливо жидкое, твердое и газообразное. Самыми популярными на сегодня является биоэтанол, биодизель, биогаз. Биотопливо уже активно используется в европейских странах и обеспечивает порядка 30% общего спроса.
Какая цель производства биотоплива?
Биотопливо помогает решить такие проблемы:
- уменьшение потребления ископаемого топлива, которое является не возобновляемым ресурсом
- борьба с загрязнением атмосферы и глобальным потеплением
- снижение стоимости топлива.
Самым простым и доступным способом получения является переработка растительной биомассы, получается топливо из растений.
В природе существуют энергетические культуры, которые по своим качествам и характеристиками идеально подходят для производства топлива.
Энергетические растения должны отвечать таким требованиям:
- энергетические культуры должны отличаться быстрым ростом
- энергетические культуры должны быть не прихотливыми к условиям произрастания и не требовательными в уходе
- растения для биомассы, которая и будет превращена в топливо, должны быть урожайными. Хорошо если урожай можно будет собирать два раза в год.
Энергетические культуры должно быть выгодно и просто выращивать, иначе цена произведенного топлива будет заоблачной.
Какие растения используют для производства биотоплива?
Растение на биомассу можно использовать в первоначальном виде, сжигать части деревьев или растений, перерабатывать их в пеллеты или брикеты для твердотопливных котлов, а можно с помощью химических процессов перерабатывать биомассу в этанол, дизель или газ.
Для производства биоэтанола используют культуры которые содержат сахар или крахмал (картофель, кукуруза, сахарный тростник, сахарная свекла). Технология производства заключается в переработке глюкозы с использованием дрожжей в спирт.
Для производства биодизеля используют такие энергетические культуры, содержащие масло. Это рапс, пальма, подсолнечник. С помощью спирта и щелочи из биомассы таких растений получают жирные кислоты, которые и используют в качестве основы для биодизеля.
Биогаз можно получить из обеих групп культур с помощью бактерий, которые используют биомассу в качестве пищи и в результате своей жизнедеятельности выделяют биогаз.
Исследование на возможность получения качественного и недорого топлива проводились над многими растениями, но далеко не все отвечают требованиям и могут быть использованы в качестве альтернативных источников энергии.
Самыми популярными и часто используемыми растениями для производства топлива являются мискантус растет и используется в США, свитчграс, сахарная свекла популярна в станах Европы, сахарный тростник его активно используют в Бразилии, рапс, кукуруза особо популярна в США и Канаде.
Мискантус - это растение отряда злаковых, многолетнее, травянистое. Мискантус имеет мощную корневую систему, которая уходит в глубь почвы более чем на два метра. Стебель отличается высокой концентрацией лигнина и целлюлозы именно благодаря этому мискантус и выступает как энергетическая культура. Растения на биомассу можно собирать ежегодно. Выращивать мискантус на одном месте можно 15-20 лет. Мискантус хорошо переносит низкие температуры и зимние осадки, но требователен к количеству влаги в грунте. Помимо энергетики мискантус активно используют в целлюлозно- бумажной промышленности.
Свитчграс - ещё одно экзотическое для наших широт растение. Это также злаковое, многолетнее растение. Свитчграс абсолютно не требователен к составу и влажности почвы, но не переносит холодного климата. Свитчграс использовали как кормовую и декоративную культуру и только после исследований проведённых в 1980 году свитчграс стал рассматриваться как энергетическая культура. Состав этого растения очень похож на состав топлива (углерод, водород и кислород). В энергетике из свитчграс производят биогаз и этанол, а также сжигают остатки в не измененном виде в качестве отопления помещения.
Положительной характеристикой свитчграса является его способность расти и давать хороший прирост даже на непригодных почвах, при этом улучшая ее. Свитчграс можно выращивать на таких землях, которые не пригодны для выращивания пищевых культур. Свитчграс мало подвержен вредителями и не требует обработки химикатами.
Ива и тополь также относятся к энергетическим культурам. Из них производят топливные брикеты используемые для отопления. Эти деревья можно выращивать в разных климатических зонах. Они одинаково хорошо переносят и холод, и жару. Не требовательны к почве и месту произрастания. Могут расти даже на неплодородных почвах. Но очень нуждаются во влаге. Пригодны для сбора биомассы в течении 15-20 лет, при этом биомасса возобновляется каждые 3-5 лет.
Есть у биотоплива и обратная сторона. Энергетические культуры занимают немалые площади, что приводит к уменьшению количества посевов пищевых культур, а также приводит к вырубке лесов, что тоже негативно сказывается на экологии.
Ирина Железняк, Собкор интернет-издания"AtmWood. Дерево-промышленный вестник"
Loading ... Похожие статьи:
| Copyright © atmwood.com.ua. Копирование материала разрешено при указании гиперссылки на источник |
atmwood.com.ua
Трава – топливо, которое растет под ногами
В большинстве случаев письма приходят в течение одной минуты, но иногда для этого требуется до 10 минут. Возможно письмо еще не успело прийти. Проверьте пожалуйста внимательно папку Входящие (Inbox). В некоторых случаях письмо может попасть в папку Спам (Spam).
Логин или e-mail: Или войдите с помощью этих сервисов:www.ogorod.ru
Топливо из растений: грибы-паразиты на службе у людей
С ростом цен на ископаемое топливо по всему миру исследователи ищут пути решения энергетической проблемы в эндофитных грибах – микроорганизмах, живущих внутри растений.
Изучая эндофитов и уникальные продукты их жизнедеятельности, Гэри Стробел из Государственного университета Монтаны и его коллеги совершили открытие, которое в будущем сможет значительно изменить способы получения горючих материалов. В недавнем исследовании Стробел детально рассмотрел эндофит, известный как гипоксилон, и выделил летучие органические соединения, которые он производит, а также определил его антибактериальную активность и генетическое строение. Гипоксилон и подобные грибы часто можно найти в тропических и субтропических растениях, а генерируемые ими летучие органические соединения можно использовать как горючее вещество или топливные добавки.
Живущие в растениях
Эндофиты могут жить в тканях растений, не причиняя явного вреда. В некоторых случаях они способны даже обеспечивать некоторые преимущества, такие как защита от вредных бактерий или патогенных грибов. Ученые обнаружили, что эндофиты производят биологически активные продукты, которые могут стать полезными в медицине, промышленности или энергетике.
Стробел получил образец гипоксилона из ветви вечнозеленого растения, обитающего на Канарских островах, под названием персея индийская и вырастил его в лаборатории для воспроизводства гриба и проведения опытов, идентифицирующих этот организм. Используя сканирующий электронный микроскоп, светолучевую микроскопию и молекулярные тесты, ученым удалось подтвердить природу гриба.
Исследователи изучили ингибирующие свойства соединений, производимых грибом, чтобы определить, использует ли гипоксилон эти вещества для защиты своего хозяина от патогенных микроорганизмов. Ученые подвергли культуры гипоксилона возрастом три, четыре, пять, шесть и семь дней действию 10 различных патогенных грибов.
Результаты указали, что летучие органические соединения не только обеспечивают антибактериальное действие, но есть также и определенный возраст, когда они наиболее эффективны. В этом исследовании шестидневные культуры продемонстрировали максимальную защиту от 8 из 10 патогенных микроорганизмов. Ингибирующие свойства летучих органических соединений поддерживают идею, что этому грибу удалось сохранить экологическую нишу именно благодаря защите, которую он обеспечивает.
Странные соединения
Значительную роль играет также и ассортимент летучих органических соединений, производимых гипоксилоном. Одно важное вещество, известное как 1,8-цинеол, имеет особенную структуру, благодаря которой оно может использоваться как топливо. Это соединение и большинство других, производимых гипоксилоном, классифицируются как монотерпены или их производные.
«Монотерпены представляют собой отличное горючее, - объясняет Стробел. – В действительности этанол – это ужасное топливо, так как он может вызывать проблемы с двигателем, малоэффективен в энергетическом плане и производится путем дрожжевого брожения. Дрожжи используют только сахар и крахмал, а их источниками являются также продукты питания людей и животных. Эндофиты, такие как гипоксилон, могут использовать сельскохозяйственные, лесные и городские отходы, отлично расти и при этом производить моноторпены, включая цинеол».
Особые ферменты
Специальные ферменты, используемые гипоксилоном для производства 1,8-цинеола, запускают комплексные химические процессы, которые сложно воссоздать в лаборатории, а потому и трудно адаптировать для массового производства монотерпенов в энергетических целях. Изучение этого процесса может открыть новые пути создания гриба с большей выработкой углеводородов.
«Биологическими путями производства монотерпенов можно оперировать в промышленных масштабах либо стандартными микробиологическими методами, включающими мутационную генетику, либо использованием биоинженерии», - отмечает Стробел.
Департамент энергетики США одобрил проект, направленный на изучение биологических методов производства монотерпенов.
Улучшение альтернативного топлива
А пока Стробел и его коллеги предпринимают такие действия:
• Они разработали метод улавливания летучих органических соединений во время процесса брожения грибов с целью дальнейшего изучения и извлечения возможной пользы. Улавливание обеспечивается при помощи стальной трубы, содержащей материалы для захвата соединений на основе углеводорода.
• Ученые увеличили объемы выращивания гриба в лаборатории при помощи введения его в картофель/декстрозный бульон и использования обычных процессов брожения.
• Основываясь на особых высокопродуктивных свойствах грибов, исследователи увеличили объем производства летучих органических соединений, что стало дополнительным доказательством возможности массового производства.
• Ученые собрали достаточно грибковых углеводородов и создали бензиновую смесь, которой в конце 2011 года хватило для запуска двигателя.
Источник: Livescience
www.facepla.net
7 экологичных видов топлива для автомобилей
Многие годы исследователи бьются над поиском альтернативы бензину как основному типа топлива для автотранспорта. Экологические и ресурсные причины нет смысла перечислять — о токсичности выхлопных газов не говорит только ленивый. Решение проблемы ученые находят в самых, порой, необычных видах топлива. Recycle выбрал наиболее интересные идеи, бросающие вызов топливной гегемонии бензина.
Биодизель на растительных маслах
Биодизель – разновидность биотоплива на основе растительных масел, которая применяется как в чистом виде, так и в качестве различных смесей с дизельным топливом. Идея применения растительного масла в качестве топлива принадлежит еще Рудольфу Дизелю, который в 1895 году создал первый дизельный двигатель для работы на растительном масле.
Как правило, для получения биодизеля используют рапсовое, подсолнечное и соевое масла. Разумеется, сами по себе растительные масла в качестве топлива в бензобак не заливаются. В растительном масле содержатся жиры — эфиры жирных кислот с глицерином. В процессе получения «биосоляры» эфиры глицерина разрушают и заменяют глицерин (он выделяется как побочный продукт) на более простые спирты — метанол и, реже, этанол. Это и становится компонентом биодизеля.
Во многих европейских странах, а также в США, Японии и Бразилии, биодизель уже стал неплохой альтернативой обычному бензину. Так, в Германии рапсовый метиловый эфир продается уже более чем на 800 заправочных станциях. В июле 2010 года в странах Евросоюза работали 245 заводов по производству биодизеля суммарной мощностью 22 млн тонн. Аналитики компании Oil World прогнозируют, что к 2020 г. доля биодизеля в структуре потребляемого моторного топлива в Бразилии, Европе, Китае и Индии составит 20%.
Биодизель — экологичное топливо для транспорта: в сравнении с обычным дизельным топливом он почти не содержит серы и при этом подвергается практически полному биологическому распаду. В почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99% биодизеля — это минимизирует степень загрязнения рек и озёр.
Сжатый воздух
Модели пневмоавтомобилей — машин, ездящих на сжатом воздухе — выпущены уже несколькими компаниями. Инженеры Peugeot в свое время произвели фурор в автомобильной индустрии, заявив о создании гибрида, у которого в помощь к двигателю внутреннего сгорания добавляется энергия сжатого воздуха. Французские инженеры рассчитывали, что такая разработка поможет малолитражкам сократить расход топлива до 3 л на 100 км. Специалисты Peugeot утверждают, что в городе пневмогибрид может до 80% времени передвигаться на сжатом воздухе, не создав ни миллиграмма вредных выбросов.
Принцип работы «воздухомобиля» довольно прост: в движение машину приводит не сгорающая в цилиндрах мотора бензиновая смесь, а мощный поток воздуха из баллона (давление в баллоне — около 300 атмосфер). Пневматический мотор конвертирует энергию сжатого воздуха во вращение полуосей.
К сожалению, машины целиком на сжатом воздухе или air-гибриды создаются, в основном, мизерными партиями — для работы в специфических условиях и на ограниченном пространстве (например, на производственных площадках, требующих максимального уровня пожарной безопасности). Хотя существуют некоторые модели и для «стандартных» покупателей.
Экологически чистый микрогрузовичок Gator от компании Engineair – первый в Австралии автомобиль на сжатом воздухе, поступивший в реальную коммерческую эксплуатацию. Его уже можно видеть на улицах Мельбурна. Грузоподъёмность – 500 кг, объём баллонов с воздухом – 105 литров. Пробег грузовичка на одной заправке – 16 км.
Продукты жизнедеятельности
До чего дошел прогресс — некоторым автомобилям для работы двигателя нужен не бензин, а попадающие в канализацию отходы жизнедеятельности человека. Такое чудо автопрома создали в Великобритании. На улицы Бристоля выкатили автомобиль, который использует в качестве топлива метан, выделенный из человеческих экскрементов. Прототипической моделью стал Volkswagen Beetle, а производитель машины VW Bio-Bug на инновационном топливе – компания GENeco. Установленный на кабриолете «Фольксваген» перерабатывающий фекалии двигатель позволил проехать 15 тысяч километров.
Изобретение GENeco поспешили назвать прорывом во внедрении энергосберегающих технологий и экологически чистого топлива. Обывателю идея кажется сюрреалистической, поэтому стоит разъяснить: в автомобиль загружается, конечно, уже переработанное топливо — в виде готового к использованию метана, полученного заблаговременно из отходов жизнедеятельности.
При этом двигатель VW Bio-Bug использует два вида топлива одновременно: машина стартует от бензина, но, как только двигатель прогревается, а автомобиль набирает определенную скорость, включается подача переработанного на заводах GENeco человеческого желудочного газа. Потребители могут даже не заметить разницы. Впрочем, остается главная маркетинговая проблема — человеческое негативное восприятие того сырья, из которого получают биогаз.
Солнечные батареи
Производство автомобилей, питающихся солнечной энергией — пожалуй, самое развитое направление автопрома, ориентированного на использование эко-топлива. Машины на солнечных батареях создаются по всему миру и в самых разных вариациях. Еще в 1982 году изобретатель Ханс Толструп на солнцемобиле «Quiet Achiever» («Тихий рекордсмен») пересёк Австралию с запада на восток (правда, со скоростью всего лишь 20 км в час).
В сентябре 2014 года автомобилю Stella на солнечных батареях удалось проехать маршрут от Лос-Анджелеса до Сан-Франциско, а это 560 км. Солнцемобиль, разработанный группой из голландского Университета Эйндховена, оснащён панелями, собирающими солнечную энергию, и 60-килограммовым блоком батарей ёмкостью шесть киловатт-часов. Stella имеет среднюю скорость 70 км в час. При отсутствии солнечного света запаса батарей хватает на 600 км. В октябре 2014 года студенты из Эйндховена на своей чудо-машине приняли участие в World Solar Challenge — 3000-километровой ралли по Австралии для машин на солнечных батареях.
Самым скоростным электрокаром на солнечных батареях на данный момент является Sunswift, созданный командой студентов из австралийского Университета Нового Южного Уэльса. На испытаниях в августе 2014 года этот солнцемобиль на одном заряде аккумулятора преодолел 500 километров с потрясающей для такого транспорта средней скоростью 100 км в час.
Биодизель на кулинарных отходах
В 2011 году Министерство сельского хозяйства США вместе с Национальной лабораторией возобновляемых видов энергии проводило исследование альтернативных типов топлива. Одним из удивительных результатов стал вывод о перспективности использования биодизельного топлива на основе сырья животного происхождения. Биодизель из остатков жиров — технология еще не слишком развитая, но уже используемая в азиатских странах.
Каждый год в Японии после приготовления национального блюда, тэмпура, остается приблизительно 400 тысяч тонн использованного кулинарного жира. Раньше он перерабатывался в корм для животных, удобрения и мыло, однако в начале 1990-х годов экономные японцы нашли ему еще одно применение, наладив на его основе производство растительного дизельного топлива.
По сравнению с бензином такой нестандартный вид автозаправки выделяет в атмосферу меньшее количество окиси серы — главной причины кислотных дождей — и на две трети сокращает количество других ядовитых выбросов выхлопных газов. Чтобы сделать новое топливо более популярным, его производители придумали любопытную схему. Каждому, кто пришлет на завод по выработке РДТ десять партий пластмассовых бутылок с использованным кулинарном жиром, выделяется 3,3 квадратных метра леса в одной из японских префектур.
До России технология в таком объеме еще не дошла, а зря: ежегодное количество отходов российской пищевой промышленности составляет 14 млн тонн, что по своему энергетическому потенциалу эквивалентно 7 млн тонн нефти. В России пущенные на биодизель отходы закрыли бы потребность транспорта на 10 процентов.
Жидкий водород
Жидкий водород уже давно считается одним из главных видов топлива, способных бросить вызов бензину и дизелю. Транспортные средства на водородном топливе не являются редкостью, но в силу многих факторов так и не завоевали широкую популярность. Хотя в последнее время благодаря новой волне озабоченности «зелеными» технологиями идея водородного двигателя приобрела новых сторонников.
Сразу несколько крупных производителей сейчас имеют в своем модельном ряду машины с водородным двигателем. Один из самых известных примеров – BMW Hydrogen 7, автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, который может работать и на бензине, и на жидком водороде. BMW Hydrogen 7 имеет бензиновый бак на 74 литра и резервуар для хранения 8 кг жидкого водорода.
Таким образом, автомобиль может использовать оба вида топлива во время одной поездки: переключение с одного типа горючего на другое происходит автоматически, при этом предпочтение отдается водороду. Таким же типом двигателя оснащен, например, гибридный водородно-бензиновый автомобиль Aston Martin Rapide S. В нем двигатель может работать на обоих видах топлива, а переключение между ними осуществляет интеллектуальная система оптимизации расхода и выбросов вредных веществ в атмосферу.
Водородное топливо собираются осваивать и другие авто-гиганты – Mazda, Nissan и Toyota. Считается, что жидкий водород экологически безопасен, так как при горении в среде чистого кислорода не выделяет никаких загрязняющих веществ.
Зеленые водоросли
Водорослевое топливо — экзотичный способ получения энергии для автомобиля. Рассматривать водоросли в качестве биотоплива стали, прежде всего, в США и Японии.
Япония не обладает большим запасом плодородных земель для выращивания рапса или сорго (которые используются в других странах для получения биотоплива из растительных масел). Зато Страна Восходящего Солнца добывает огромное количество зеленых водорослей. Раньше их употребляли в пищу, а сейчас на их основе стали делать заправку для современных автомобилей. Не так давно в японском городе Фудзисава на улицах появился пассажирский автобус DeuSEL от компании Isuzu, который передвигается на топливе, часть которого получена на основе водорослей. Одним из главных элементов стала эвглена зеленая.
Сейчас «водорослевые» добавки составляют всего несколько процентов от общей массы топлива в транспортных баках, но в будущем азиатская компания-производитель обещает разработать двигатель, который позволит использовать биосоставляющую на все 100 процентов.
В США тоже плотно занялись вопросом биотоплива на базе водорослей. Сеть заправок Propel в Северной Калифорнии начала продажи биодизеля Soladiesel всем желающим. Топливо получают из водорослей путем их сбраживания и последующего выделения углеводородов. Изобретатели биотоплива обещают двадцатипроцентное уменьшение выбросов углекислоты и заметное снижение токсичности по другим показателям.
Смотреть далее: 10 альтернативных источников энергии, о которых вы ничего не знали
recyclemag.ru
Из чего делают биотопливо сегодня? | Техника и Интернет
Кукуруза
На сегодняшний день больше всего биотоплива в США получают из кукурузы. Кукурузный этанол — устойчивое топливо. Но чем больше кукурузы уходит на биотопливо, тем меньше её используется в качестве продукта питания.
Сторонники кукурузного топлива утверждают, что после переработки зерна остаётся побочный продукт — зерновой дистиллят, который может быть использован в качестве корма скота. Это, безусловно, лучше чем ничего.
Даже с учётом побочных продуктов эксперты рассматривают кукурузу в качестве сырья для биотоплива лишь как промежуточное временное решение. Многие растения, переработка которых возможна уже в настоящее время, превосходят кукурузу по выходу биотоплива. Например, сахарный тростник.
Впрочем, по причинам экономическим и технологическим в ближайшее время кукуруза, скорее всего, не уступит пальму первенства.
Соя и рапс
Соевые бобы и рапс — культуры, богатые растительными маслами. Их широко используют для производства биодизеля и биотоплива для реактивных двигателей самолётов.
Преимущества сои и рапса как сырья для биотоплива в простоте переработки, недостатки те же, что и в случае с кукурузой. Соя, как и рапс — пищевая культура. Соевое и рапсовое масло можно использовать для питания людей, вместо того чтобы заливать в самолётные баки. Кроме того, производственные ресурсы культур ограничены.
Как и кукуруза, соя — лишь промежуточное решение, с которым приходится мириться, не имея ей реальной альтернативы.
Сахарный тростник
В мире производства биотоплива сахарный тростник сегодня называют второй кукурузой. Возможно, в ближайшее десятилетие или чуть позже, позиции в рейтинге изменятся.
Если при переработке кукурузы и сои на биотопливо в основном используются семена, то наиболее ценная часть сахарного тростника — стебель. Растение используется в большей степени, что влияет на эффективность переработки.
Ввиду того, что сахарный тростник растёт лишь в тропиках, его производство ограничено естественными причинами. Тем не менее технология переработки тростника отработана и широко используется в тех странах, где это позволяет климат. Например, в Бразилии.
Метан
Метан — преобладающий компонент природного газа. Но в последние годы он рассматривается как биотопливо, потому что этот газ можно получать из биологического сырья.
Ценность метана как биотоплива ещё и в том, что он образуется в результате естественных природных процессов разложения органики и выделяется в атмосферу, вызывая парниковый эффект более сильный, чем углекислота. Избыточный метан в атмосфере для климата опаснее, чем углекислый газ.
Микроорганизмы производят метан, разлагая биомассу любого происхождения. На крупных свалках газ образуется сам по себе без дополнительных усилий со стороны людей. Его собирают, просто установив в мусорных отвалах трубы.
Различных конструкций биореакторы, перерабатывающие пищевые и другие биологические отходы, работают по всему миру. С их помощью получают метан как мелкие фермеры, так и относительно крупные коммунальные предприятия. Обычно «доморощенный» метан смешивают с природным газом, экономя последний.
Эксперты считают, что широкому использованию метана в качестве моторного биотоплива мешают технологические сложности, связанные с переоборудованием двигателей автомобилей и строительством заправок. Но в ряде случаев, например, в общественном транспорте, эти трудности легко преодолимы.
Из какого же сырья будут производить биотопливо в ближайшем будущем? Об этом в следующей статье.
shkolazhizni.ru
Подарки от природы: биотопливо —
Дата публикации: 7 декабря 2014
Все большую популярность среди потребителей и производителей набирает биотопливо. Причем, если производить его затратно, как и любой другой вид бизнеса, то реализовывать потребителям не сложно. Основной мотив, которым оперируют продавцы – бережное отношение к природе, отсутствие вредного воздействия, и кроме того – высокая эффективность и низкая стоимость по сравнению с традиционным топливом. Основные виды биотоплива: биодизель, биогаз, и самое популярное – биоэтанол.
Международный контроль
Интересен тот факт, что Еврокомиссия намерена стимулировать страны-участницы к переводу на биотопливо автомобилей в объеме 10% от общего количества. Для достижения этой цели в странах Европы созданы и работают специальные советы и комиссии, которые стимулируют автовладельцев к переоснащению двигателей, а также контролируют качество поставляемого на рынки биотоплива.
Для сохранения биобаланса на планете Земля комиссии следят, чтобы количество растений, являющихся сырьем для производства продуктов, увеличивалось, и их не вытесняли растения, из которых производят биотопливо. Кроме того, предприятия, которые производят биологическое топливо, должны постоянно совершенствовать свои технологии и ориентироваться на выпуск топлива второго поколения.
Топливные реалии в России и в мире
Результаты такой активной работы не заставили себя ждать. К примеру, еще в начале второго десятилетия века в Швеции уже работали 300 автозаправок, на которых можно залить в бак экологически безопасный биодизель. Изготавливается он из масла знаменитых сосен, произрастающих в Швеции.
А весной 2013 года произошло событие, ставшее переломным моментом в развитии технологий производства авиационного топлива. Из Амстердама вылетел трансатлантический самолет, заправленный биотопливом. Этот Боинг благополучно приземлился в Нью-Йорке, положив тем самым начало использованию экологически чистого и недорогого топлива.
Россия в данном процессе занимает весьма интересную позицию. Мы являемся производителями различных видов биотоплива, занимаем третье место в рейтинге экспортеров топливных пеллет! Но внутри своей страны мы потребляем менее 20% топлива, продолжая использовать дорогостоящие виды.
27 регионов России стали опытными площадками, где были построены и запущены электростанции, работающие на биогазе. Этот проект стоил почти 76 миллиардов рублей, но экономия от работы станций превосходит эти затраты во много раз.
Второе поколение биотоплива
Сложность производства состоит в том, что для него требуется довольно много растительного сырья. И для выращивания его нужны земли, которые при правильном раскладе должны быть использованы для выращивания пищевых растений. Поэтому новые технологии направлены на то, чтобы биотопливо производить не из растения целиком, а из отходов другого производства. Щепки от деревообработки, солома после обмолота зерновых, шелуха от подсолнечника, жмых от масличных и фруктов, и даже навоз и многое другое – вот что становится сырьем для биотоплива второго поколения.
Ярким примером биотоплива второго поколения является «канализационный» газ, то есть биогаз, состоящий из углекислого газа и метана. Чтобы биогаз можно было использовать в автомобилях, из него удаляют углекислый газ, в итоге остается чистый биометан. Примерно таким же способом из биологической массы получают биоэтанол и биодизель.
Биодизель
Подсолнечник, соя или рапс – основные виды растений, из которых производится биодизельное топливо. В автомобилях его не используют в чистом виде. Его смешивают с традиционным дизельным топливом, причем биодизель должен содержаться в пропорции 1:4, то есть одна пятая часть биодизеля и четыре пятых – обычного дизеля. Именно поэтому использование биодизельного топлива очень просто в техническом плане. Двигатель автомобиля не требует изменений и доработки. Выхлопные газы при использовании биодизеля намного более чистые в экологическом плане, содержание вредных веществ намного ниже, чем допустимые экологические параметры. Энергоотдача биодизеля несколько ниже, чем у чистого дизеля, поэтому снижается мощность автомобильного двигателя. Следовательно, топлива требуется несколько больше.
Производство биодизеля допускает использование любых видов масел из растений – подсолнечника, рапса, льна и других. Разные масла придают биодизелю свои особенности. Пальмовый биодизель отличается высокой калорийностью, он застывает и фильтруется при высоких температурах. Биодизель из рапса отлично реагирует на холод, поэтому его следует использовать только в северных районах.
Как изготавливают биодизель
Чтобы произвести биодизель, требуется уменьшить вязкость растительного масла. Для этого из него удаляют глицерин, и вместо него вводят в масло спирт. Этот процесс требует нескольких фильтраций, чтобы удалить воду и различные примеси. Чтобы ускорить процесс, в масло добавляется катализатор. Также в смесь вводят спирт. Для получения метилового эфира в масло добавляют метанол, для получения этилового эфира – этанол. В качестве катализатора используют кислоту.Все компоненты перемешиваются, затем необходимо время на отслоение. Верхний слой емкости – это и есть биодизель. Средний слой – мыло. Нижний слой – глицерин. Все слои идут в дальнейшее производство. И глицерин, и мыло – это необходимые в народном хозяйстве составы. Биодизель проходит несколько очисток, осушается, фильтруется.Довольно интересны цифры данного производства: тонна масла при взаимодействии со 110 кг спирта и 12 килограммов катализатора дают в итоге 1100 литров биодизеля и более 150 кг глицерина. Биодизель имеет янтарно-желтый цвет, как красивое свежеотжатое подсолнечное масло, глицерин темный, причем уже при 38 градусах он твердеет. В биодизеле хорошего качества не должно быть никаких примесей, частиц, взвесей. Для постоянного контроля качества при использовании биодизеля необходимо проверять автомобильные топливные фильтры.
Биоэтанол
Этот вид биотоплива производится из растительного сырья – из сахарного тростника или кукурузы. Основные производители данного вида биотоплива – США и Бразилия. Биоэтанол вводят в состав обычного бензина. Причем, в названии бензина включено количество процентов биотоплива в составе смеси. Например, Е-10 содержит 90% бензина и 10% биологического этанола. Именно этот вид бензина подходит к любому двигателю автомобилей. А вот смесь Е-85, в которой 85% биотоплива, требует технической доработки двигателя авто.
Изготовление биоэтанола
Брожение сырья, богатого сахарами – вот основа получения биоэтанола. Этот процесс похож на получение спирта или на обычное самогоноварение. Крахмал зерна превращается в сахар, к нему добавляются дрожжи, получается брага. Чистый этанол получают путем отделения продуктов брожения, это происходит в специальных колоннах. После нескольких фильтраций производят осушку, то есть удаляют воду.
Биоэтанол без примесей воды можно добавлять в обычный бензин. Экологическая чистота биоэтанола и его минимальное воздействие на окружающую среду высоко ценится в промышленности, кроме того, цена получаемого биотоплива весьма приемлема.
Биотопливо третьего поколения
Третье поколение биотоплива – это топливо из водорослей. Ценность такой технологии огромна. На планете огромное количество земли, которая не пригодна для выращивания пищевых растений. Именно на ней отлично приживаются водоросли. Необходимо только создать небольшие искусственные пруды или специальные биореакторы закрытого типа. Основывается данная технология на том, что в водорослях в процессе роста накапливаются масла. И ученые обнаружили, что молекулы этих масел имеют схожую структуру с обычной нефтью.
Все, что нужно для роста водорослей, это вода, свет, углекислый газ, питательная среда. Причем процесс роста водорослей имеет еще один положительный эффект для человечества: они во время роста потребляют углекислых газ, избавляя планету от парникового эффекта, и насыщают атмосферу кислородом. При переработке водорослей получается топлива в 3,5 раза больше, чем из пальмового масла, в 5 раз больше, чем из сахарного тростника, в 8 раз больше, чем из кукурузы, и в 40 раз больше, чем из сои.
Е.Щугорева
altenergiya.ru
