Обновлено 06.06.2012 21:23

Согласно ГОСТ Р 52808-2007 «Нетрадиционные технологии. Энергетика биоотходов. Определения и определения», биотопливо – это жесткое, жидкое либо газообразное горючее, получаемое из биомассы термохимическим либо биологическим методом.

Это определение ложится в базу более всераспространенной и самой обычной, для осознания, систематизации биотопливных товаров, а конкретно – разделению их по агрегатному состоянию. Но, это не единственная и не претендующая на наивысшую полноту описания параметров и применимости разных видов биотоплива, систематизация. Спецы биотопливной отрасли почаще оперируют классификациями биотоплива по поколениям либо по методу их производства (данные систематизации хоть и употребляют различные входные данные, но почти во всем пересекаются – их мы будем рассматривать как некоторый единый подход).

Разглядим более тщательно каждую, из упомянутых выше, классификаций. Забегая вперед, отметим, что бОльшая научность, заложенная в разделении биотоплива по поколениям и методам производства, позволяет вывести некоторую общую систематизацию, в то время как разделение по агрегатному состоянию имеет ценность в главном для людей, только начавших исследование биотопливной отрасли, упрощая осознание ее базисных определений. Таким макаром, ни одна из классификаций не существует просто так, в каждой заложена своя ценность и предназначение.

Итак, приступим…

Систематизация видов биотоплива по агрегатному состоянию

Жесткое биотопливо

Часто встречающийся представитель вида – дрова. Опустив историю появления и эволюцию процесса сжигания древесной породы, отметим, что в текущее время для производства дров либо биомассы употребляются, так именуемые, энерго леса. В их составе включают быстрорастущие породы древесной породы, кустарников и травок (ветла, тополь, эвкалипт, акация, сладкий тростник, кукуруза и др.). Посадку создают квадратно-гнездовым методом либо в шахматном порядке. В междурядьях из деревьев нередко высаживают сельскохозяйственные культуры (так именуемые, комбинированные посадки). Период ротации энергетического леса (от срезания до срезания) составляет 4-6 лет. Экологические плюсы энергетической биомассы:

• предупреждение эрозии земли;
• при сжигании биомассы, в атмосферу выделяется только CO2, поглощенный при ее росте.

Броским примером использования биомассы является электрическая станция, находящаяся в Зиммеринге (Австрия). Ее мощность — 66 МВт. Каждогоднее потребление биомассы — 190 тыщ тонн.

Другим, пока несколько меньше всераспространенными видом твердого биотоплива, являются древесные топливные гранулки (ДГТ). Это топливный продукт, приобретенный прессованием древесных отходов (опилок, щепы, коры, некондиционной древесной породы и др.), травы, отходов сельского хозяйства (навоза, куриного помета, лузги подсолнечника, ореховой скорлупы,) и другой биомассы.

ДГТ — экологически незапятнанное биотопливо, зольность которого не превосходит 3 %.

Упрощенно, процесс производства ДГТ (либо, как их еще именуют, пеллет) смотрится последующим образом. Биосырье поступает в молотилку, где измельчается до смеси муки. Данная мука передается в сушилку, а уже из неё — в особый пресс-гранулятор. Сжатие во время прессовки увеличивает температуру муки, при всем этом лигнин, находящийся в древесной породе, становится клейким, что позволяет получать на выходе плотные цилиндрики. Готовые гранулки охлаждают, пакуют в стандартную упаковку либо доставляют потребителю россыпью. Более распространенное применение пеллет – отопление объектов личного строительства (личные дома, коттеджи), также маленьких производственных помещений. Самый оживленно развивающийся рынок употребления пеллет – страны Евро Содружества. По различным оценкам, в неких странах Европы до 2/3 жилых помещений отапливаются при помощи пеллет. Также стоит отметить, что в США и европейских странах действует ряд эталонов на топливные гранулки. Ознакомиться с ними Вы сможете в нашем разделе «Библиотека».

Также, посреди видов твердого биотоплива нужно упомянуть топливные брикеты (высушенные и брикетированные энергоэлементы био происхождения, к примеру, навоз) и био отходы с малой степенью подготовки к сжиганию (опилки, щепа, кора, лузга, трава, шелуха и т.д.). В Европе топливные брикеты, вместе с пеллетами, употребляют для отопления жилых и производственных помещений, а щепу в главном сжигают на больших теплоэлектростанциях мощностью до нескольких 10-ов мегаватт.

Жидкое биотопливо

Очень и очень многообещающий класс биотоплива, основное применение которого – движки. Его получают из самых различных растений – от пшеницы и сладкой свеклы, до рапса и отходов деревообработки.

Жидкое, либо как его еще именуют, моторное биотопливо – вещество, получаемое в процессе переработки растительного сырья (кукурузы, рапса, сладкой свеклы, сладкого тростника), средствами технологий, в базе которых лежит внедрение естественных био процессов (к примеру, брожения).

биоэтанол

Большая толика мирового производства водянистого (моторного) биотоплива приходится на биоэтанол (этанол, получаемый из сладкого тростника, зерна и сладкой свеклы, также рапсового метилового эфира из семян рапса). Причина популярности биоэтанола кроется в экономической эффективности его производства, т.к. при урожайности семян рапса 2-4 т/га с 1 гектара можно получить 1-1,5 тонны биоэтанола и 2-2,5 тонны качественных растительных кормов. Свойства моторного горючего, получаемого из растений, близки к показателям дизельного горючего. При всем этом вредные выбросы при использовании биодизельного горючего значительно меньше (подробнее в технико-химических и аналитических материалах нашего веб-сайта).

Создание биоэтанола в мире составляет около 40 миллиардов л. (на 2006 г.). Самый активный «игрок» на рынке производства биоэтанола – Бразилия (48,5% общего объема). Этанол в Бразилии делается из сладкого тростника. В декабре 2007 года MnCAR (Центр Авто Исследовательских работ Миннесоты) опубликовал результаты собственных исследовательских работ по теме энергоэффективности внедрения биоэтанола в авто транспорте. Больший энтузиазм исследования представляет итог эксплуатации обыденных автомобилей. Исследованию подверглись консистенции от 2 % до 85 % содержания этанола в бензине. Для обыденных автомобилей с ДВС самой хорошей оказалась смесь Е30 (30% этанола и 70% бензина). На этой консистенции потребление горючего снизилось на 1% (малость, но еще важнее экологические характеристики) по сопоставлению с бензином (октановое число 95). Одной из важных черт биоэтанола является топливный баланс (соотношение энергии выделяемой топливом к энергетическим затратам на его создание). В текущее время, лучший итог составляет 1,24 (энергия, приобретенная из этанола, на 24% превосходит энергию, затраченную на его создание). Но это не рекорд… так, к примеру, в Бразилии, багасса сладкого тростника отыскала применение в качестве горючего для электрических станций. В этих критериях топливный баланс этанола, добивается коэффициента 8 – очень положительный результат! Топливный баланс бензина осязаемо ужаснее – для его производства требуется огромное количество энергии (разведка нефти, её добыча и транспортировка, переработка и доставка). Экологический эффект применение биоэтанола в качестве горючего — понижение выбросов диоксида углерода (т.н. парниковый газ). Очевидно, сокращение его выброса находится в зависимости от многих причин — применяемое растительное сырье, климатическая зона, затратные расходы на выкармливание, транспортировку и переработку. Понижение выбросов CO2 при производстве этанола из зерна по состоянию на 2008 г. в США составляло в среднем 21%. Но, при модернизации спиртового производства, заключающегося в переводе его на природный газ, может быть понижение выбросов углекислого газа на 29-35%.

биометанол

Биометанол – метанол, получаемый средством био преобразования морского фитопланктона. Создание этого вида биотоплива начало зарождаться в конце 70-х, начале 80-х годов, когда несколько европейских государств соединили свои усилия по разработке проекта промышленного культивирования и переработки биомассы фитопланктона. Проектом предусматривалось создание промышленных зон в пустовавших, тогда, прибрежных районах. Но, развития тот проект не получил, чему в большой мере содействовало существенное понижение глобальных цен на нефть. Прошли десятилетия… спецы и компании, занятые в биотопливной отрасли, вновь возвратились к вопросам культивирования фитопланктона и производства метанола. На данный момент данное направление производства биотоплива считается одним из самых многообещающих, т.к. отличается от других более высочайшей выработкой биомассы (до 110 т/га фитопланктона в год), отсутствием суровых требований к производственной площадке (не требуются злачные земли и пресная вода, т.е. процесс не делает конкуренции сельскому хозяйству) и высочайшим уровнем энергоотдачи (11-14 на стадии получения метана и до 9 на стадии выработки метанола).

биодизель

Биодизель – вид биотоплива, для производства которого употребляются жиры растительного, микробного и животного происхождения (также получаемых из их эфиров). Сырьем для производства биодизеля может выступать пальмовое, рапсовое, соевое и другие масла, отходы пищевой индустрии, также морские водные растения. Биодизель находит применение в авто движках, при этом использовать его можно как в чистом виде, так и в виде консистенций с классическом дизельным топливом. Обычно такие консистенции маркируют, указывая процентное содержание биодизеля, так в США для обозначения консистенций дизельного горючего с биодизелем употребляется буковка B, после которой следует число, значащее процентное вхождение биодизеля (В2 — 2%, В100 — 100 %). Применение таких консистенций не просит внесения конструктивных конфигураций в движки.

Экологический эффект от использования биодизеля подтвержден довольно издавна и не подвергается сомнению:

• попадание биодизеля в воду не причиняет вреда животному и растительному миру;
• в почве и воде биодизель фактически стопроцентно распадается за 25-30 дней;
• при сгорании биодизеля выделяется вточности такой же объем углекислого газа, который был потреблен растениями, являющимися сырьем для его производства, за весь период жизни;
• в отличие от традиционного дизельного горючего, биодизель практически не содержит серы.

Из практико-технических плюсов биодизеля можно выделить последующие:

• приобретенный в процессе производства биодизеля жмых можно использовать в качестве корма для скота, что позволяет более много использовать сырьевую биомассу;
• создание биодизеля содействует вводу оборот низкокачественных неиспользуемых сельскохозяйственных земель;
• биодизель обладает исключительными смазочными чертами, невзирая на еще наименьшее содержание серы, в то время как обыденное минеральное дизельное горючее при исключении из состава сернистых соединений теряет смазочные возможности. Это преимущество биодизеля определяется его особым хим составом и, а именно, содержанием в нём кислорода. Результаты разных независящих исследовательских работ воздействия био дизельного горючего на движки демонстрируют, что при использовании биодизеля в серийных, не модернизированных движках, срок службы мотора и топливного насоса возрастает в среднем более чем на 50%.

Высочайшие характеристики значения технико-экономических характеристик биодизеля и его бесспорные экологические достоинства обусловливают неизменный рост в различных странах числа муниципальных программ (как обязующе-декларативного, так и стимулирующего нрава) направленных на повышение объемов производства и употребления биодизеля. Очевидно, создание и внедрение биодизеля имеет определенную специфику и недочеты, о которых Вы сможете выяснить в других публикациях на нашем портале. Но, общемировое создание биодизеля в последние годы только возрастает, что охарактеризовывает данный вид биотоплива как один из более нужных и многообещающих

Газообразное биотопливо

Газообразное биотопливо (биогаз, биоводород) – продукт, получаемый в итоге брожения биомассы либо использования других термо- и биохимических процессов, направленных на ее переработку. Более всераспространенные вид газообразного биотоплива — биогаз, одной из разновидностей которого является биоводород.

Биогаз – газ, получаемый в процессе брожения биомассы (органических отходов) средством воздействия разных видов микробов. Современная разработка производства биогаза поочередно употребляются три вида микробов, любой из которых питается продуктами жизнедеятельности предшествующего:

• гидролизные бактерии;
• кислотообразующие бактерии;
• метанобразующие бактерии.

Список сырья, применимого для получения биогаза, очень широкий. В главном, это органические отходы, такие как фекальные осадки, навоз, птичий помёт, пивная дробина, свекольный жом, травка, бытовые отходы, также отходы рыбных и забойных производств (кровь, жир, кишки) и т.д. Не считая того, биогаз можно создавать из энергетических культур — силосной, также водных растений. Выход газа может достигать до 350 м? из 1 тонны отходов и находится в зависимости от, фактически, вида сырья и используемых технологий (из тонны навоза большого рогатого скота получают до 70 м? биогаза, до 400 м? биогаза можно получить из разных видов растений, до 1400 м? метана получают из жира – это типичный «биогазовый рекорд»).

Экологический эффект от использования биогаза – неоспорим. Его создание предутверждает выбросы в атмосферу метана, провоцирующего развитие парникового эффекта. Не считая того, переработанный навоз, барда и другие растительные и органические отходы находят применение в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Это понижает потребность в хим удобрениях, что уменьшает загрязнение грунтовых вод. Практическое применение биогаза может быть во всех сферах, где употребляется обыденный природный газ. После обогащения (чистки) биогаза до состояния биометана (полный аналог природного газа с концентрацией метана до 99%) газ может употребляться как моторное горючее, подаваться в общую систему газоснабжения в трубопроводы среднего либо низкого давления, употребляться на технологические нужды в качестве полной подмены природного газа.

Систематизация видов биотоплива по поколениям

Как уже говорилось выше, при систематизировании видов биотоплива по поколениям и технологиям производства, разные спецы и информационные структуры почти во всем оперируют одними и теми же входными данными, потому более верный подход является объединение этих 2-ух классификаций.

Биотоплива первого поколения

Биотопливо первого поколения делается из хоть какого сельскохозяйственного сырья средством внедрения обычных технологий (близкие к естественным, био и термохимические процессы, такие как брожение). В реальный момент, вопросы предстоящего наращивания оборотов производства биотоплива первого поколения вызывает в мире жестокие дискуссии. К этому виду горючего относятся биоэтанол (делается из сладкого тростника, кукурузы, пшеницы и т.д.) и биодизель (получаемый из масляничных культур – сои, рапса, пальмы, подсолнечника).

Разумеется, что для их производства требуется внедрение высококачественных пахотных земель, различная томная сельскохозяйственная техника, также удобрения и пестициды. Эти факты делают создание биотоплива прямым соперником пищевого сектора экономики страны-производителя. С учетом заслуги в 2010-2012 годах ценами на продовольствие собственного исторического максимума, многие специалисты считают нужным снижать объемы производства биотоплива первого поколения. Исходя из убеждений редакции нашего портала, связь меж ростом цен на продовольствие и созданием биотоплива здесь очень непонятна, но потому что приведенное мировоззрение существует и часто дискуссируется, мы не можем его не «озвучить». Но потому что данный материал не носит статуса аналитического, свою точку зрения мы сопроводим только одним компетентным воззрением, а более глубочайшее исследование проведем в одной из наших последующих статей… Итак, осенью 2008 года, когда наблюдалось понижение цен на продовольствие вице-президент Русской биотопливной ассоциации Алексей Аблаев в одной из собственных публикаций отдал, на наш взор, очень верную оценку воздействия производства биотоплива на цена продовольствия: «Цены на продовольствие на данный момент резко падают совместно с ценами на нефть. При этом создание биотоплива в США и Европе никак не уменьшилось, а возросло. Вина производства биотоплива в росте цен — это большой миф, искусственно поддерживаемый нефтяной отраслью. На цена продовольствия оказывают влияние уровень цен на нефть, увеличивающееся потребление со стороны Индии и Китая. А биотопливо — это 3-ий, 4-ый фактор, но никак не первый». Но вернемся к нашей систематизации…

Биотоплива второго поколения

Биотопливо второго поколения выполняются из не пищевого сырья (переработанные жиры и растительные масла, биомасса деревьев и растений). Технологически создание биотоплива второго поколения представляет собой процесс получения горючего средством переработки целлюлозы и лигнина, содержащихся в древесной либо волокнистой биомассе. Преимущество такового биотоплива второго поколения состоит в том, что сырье, нужное для производства (растения) может выращиваться на наименее обустроенных, по сопоставлению с биотопливом первого поколения, землях. Для их производства требуется минимум техники, удобрений и пестицидов. Основной недочет производства кроется в свойствах самого сырья — лигноцеллюлоза древесной породы — непростой полимерный углевод, требующий большего числа хим перевоплощений и, соответственно, энергии для получения из него водянистых топлив. Условная эффективность производства энергии из биомассы биотоплив первого и второго поколений схожа и составляет приблизительно 50%. Из лигноцеллюлозы растений получают два главных вида горючего: биоэтанол и бионефть. Таким макаром, можно прийти к выводу, что создание биотоплива второго поколения, в реальный момент, является очень капиталоемким процессом, т.к. пока надлежащие технологии очень дороги. Чтоб довести цена производства биотоплива второго поколения до уровня рентабельности, всей биотопливной отрасли предстоит пройти большой путь.

Биотоплива третьего поколения

Биотопливо третьего поколения делается из водных растений. Перспективность этого направления развития биотопливной отрасли связана со специфичностью состава водных растений. По чертам, которые могут заинтриговать профессионалов биотопливной отрасли, они существенно превосходят растения, средой обитания для которых является суша. Если гласить упрощенно — водные растения «жирнее», так, к примеру, в штамме водных растений содержание жиров составляет от 75 до 85% сухого веса. Выше мы уже упоминали об исключительной эффективности жира, при использовании его для производства биотоплива – «чем больше жира – тем больше выход энергии». Дополнительным преимуществом водных растений будет то, что с одной технологической площадки можно собирать до 35 урожаев в год. Также, очень увлекательным моментом является тот факт, что если располагать площадки для культивирования «биотопливных водорослей» ниже сброса тепла ТЭЦ, можно «покрыть» до 77 % потребностей в тепле, нужном для выкармливания водных растений.

В качестве заключения нужно снова отметить — предложенные нами систематизации биотоплива не претендуют на полное «отражение» специфичности их производства и использования. Наш материал предназначе для тех, кто только начинает исследование отрасли. Материалы, более детально описывающие технологии производства и обоснование эффективности внедрения биотоплива, будут публиковаться в наших последующих статьях.