Альтернативные виды топлива биотопливо

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ  ВИДЫ ТОПЛИВА

БИОТОПЛИВО

Альтернативные виды топлива, как понятно из самого названия, являются альтернативой традиционных видов топлива основанных на газе и нефти. Цель поиска альтернативных видов топлива - замена традиционных, иссякающих традиционных источников энергии  на возобновляемые, или в лучшем случае неисчерпаемые источники  энергии.

Технологий производства биотоплива несколько. Одна из них - это  переработка сельскохозяйственных отходов в топливо. Сырьем, для  этого процесса, могут служить  и куски древесины, и солома, и  навоз... Производство именно такого топлива, получившее название SunDiesel, начала немецкая химическая компания Choren Industriers при  поддержке концернов DaimlerChrysler и Volkswagen.  
    После сушки отходы нагреваются до 400-500°С, выделившийся газ проходит ряд превращений в присутствии катализатора - и на выходе из реактора получается дизельное топливо без содержания серы и других вредных примесей. Кроме того, биодизельное топливо «СО₂-нейтрально» по отношению к окружающей среде - при его сгорании в атмосферу возвращается та углекислота, что была поглощена растениями при росте.  
    Чистота такой биосолярки тоже играет положительную роль - испытания показали, что она позволяет выполнять нормы токсичности Евро 4 даже тем двигателям, которые рассчитаны только на Евро 3. Конечно, пока литр «солнечной» солярки дороже обычной.  
Еще один способ получения биологического дизельного топлива - растительное сырье. Тем более идея получать его из растительного сырья была озвучена еще Рудольфом Дизелем! В 1900 году он даже продемонстрировал двигатель, работавший на горючем из арахисового масла.  
    Основой для биодизельного топлива служат различные компоненты, чаще всего соя, рапс, хлопок, а в последнее время ятрофа – это южноамериканское растение еще называют бутылочным деревом. Технология в общих чертах такова: семена растений проходят через маслобойку, в которой масло отделяется от шрота – отходов маслоэкстракционного производства. Затем масло смешивают с метанолом, применяя в качестве катализатора метоксид натрия. Полученную смесь очищают – горючее готово.

В процессе производства «биодизеля»  из сырья выжимают масло, очищают  от вкраплений; полуфабрикат нагревают, охлаждают и дистиллируют: 1 –  низкотемпературный газовый генератор; 2 – высокотемпературный реактор; 3 – пылевой фильтр; 4 – теплообменник; 5 – подача воды; 6 – сепаратор; 7 –  многотрубочный реактор; 8 – газовый  компрессор; 9 – конденсор; 10 – система  охлаждения; 11 – нагреватель; 12 –  дистилляционная емкость; 13 – газовый  электрогенератор; 14 – резервуар  с готовым топливом.    

В данный момент наиболее предпочтительным сырьем для производства биодизеля  является рапc, которое как сорняк растет где угодно, единственный нюанс - его надо вовремя собрать. Урожайность рапса достигает 20-25 центнеров с гектара. Но пока его только добавляют в дизельное топливо, поскольку рапсовое масло в чистом виде как топливо не используется. Из-за более высокой вязкости (почти в 20 раз выше по сравнению с дизельным горючим) требуется другая топливная аппаратура и изменение камеры сгорания. Масло смешивают с метанолом и получают метиловый эфир, иначе называемый «маслометанольная смесь». Из тонны получается 350 килограммов такой смеси. Для получения биодизеля в солярку добавляют 30% маслометанольной смеси. Вместо ядовитого метилового спирта рапсовое масло можно смешивать с этиловым (пищевым) спиртом. 
    Интересно, что в ходе переработки масла в биодизель получают ряд дополнительных продуктов, пользующихся спросом (например, глицерин, сульфат калия).

Плюсы:

• Экономический аспект. Страны, где нефти нет либо крайне мало, готовы платить зеленым сырьем (а не долларом) за энергетическую независимость.
• «Биодизель» практически не содержит серы и канцерогенного бензола. Разложение этого топлива происходит в естественных условиях без вреда для природы, а в процессе сгорания в двигателе выбросы в атмосферу СО₂ на 50–80% ниже, чем при работе на традиционном минеральном дизтопливе;
• Растительное топливо отличает хорошая воспламеняемость, поскольку его цетановое число достигает 58, тогда как этот показатель для традиционной солярки не превышает 52. Иными словами, зажечь биодизельное топливо легче, но, сгорает оно с меньшей теплоотдачей.
• Запасы сырья могут возобновляться ежегодно, культура не требует особого ухода в процессе выращивания;
• В ходе переработки масла получают дополнительные продукты (глицерин, сульфат натрия);

Минусы: 

• Себестоимость производства выше, чем бензина и дизтоплива;
• Требуются дополнительные площади сельскохозяйственных земель;
• Эфиры рапсового масла обладают значительной коррозионной активностью. Это чревато потерей стойкости резиновых прокладок и сальников, образованием твердых отложений в форсунках и жиклерах, забитыми топливными фильтрами и отказавшими насосами высокого давления;
• Высокое содержание в «растительном» выхлопе окиси азота NOx. Содержание NOx в выхлопе в сравнении с обычным дизельным топливом на 10% больше, а в ходе эксперимента инженеры Volvo доказали, что эта разница может достигать 40%;
• Борьба с токсичностью приводит и к потере мощности, а ее компенсирует больший расход топлива;
• Но технологии не стоят на месте. Так, норвежские компании–производители газетной бумаги планируют построить в течение пяти-шести лет завод по переработке древесных опилок и получать чистую «биосолярку» нового поколения.  
      Оригинальное направление выбрали американские ученые из университета Айовы, намеревающиеся привлечь нанотехнологии. Они предложили использовать мельчайшие частицы – наносферы, которые отличает пористая структура. В ходе химической реакции поры заполняет катализатор, что ускоряет процесс, а необходимая обычно процедура очищения становится лишней.    
• Третий вид биологического топлива - синтетическое горючее.  
      Современные технологии переработки углеводородов позволяют производить синтетическое дизельное топливо и синтетический бензин. В качестве сырья используются отходы деревообрабатывающей промышленности, сельского хозяйства и даже бытовой мусор. Особенности разработанных технологических процессов заключаются в том, что из одного и того же сырья могут получаться различные виды топлива.  
      Еще во время Второй мировой войны немцы учились не зависеть от нефти. С помощью синтеза Фишера-Тропша они добывали из каменного угля синтетическое топливо. Уголь измельчали, помещали в воду и нагревали до 800 градусов, после чего проводили каталитическую реакцию и конденсировали газообразные углеводороды в ректификационной трубе.  
      А еще во время войны ездили грузовики на дровах. Дрова, сгорая в условиях высокой влажности и недостатка кислорода, выделяли «синтезгаз», который и приводил в движение дизельные моторы. Но после войны производство заморозили из-за нерентабельности - нефть тогда была дешевой.  
      Первое в мире синтетическое дизельное топливо, в 2003-м году, разработала корпорация DaimlerChrysler.  
      Новое топливо, которое разработчики назвали BIOTROLL, производится из древесных отходов, а при его сгорании в атмосферу вообще не выбрасывается углекислый газ.  
      Биотопливо можно смешивать с обычной соляркой, улучшая экологические показатели дизельных двигателей, однако пока не получены точные данные о том, возможна ли эксплуатация современных дизельных двигателей только на новом виде топлива без проведения каких-либо доработок.  
      Первая заправка, на которой можно пополнить баки новым топливом, уже функционирует в Штутгарте.
• Плюсы: 
  - Можно получить требуемые характеристики топлива; 
  - В синтетическом дизтопливе отсутствует сера; 
  - Выбросы вредных веществ ниже, чем при использовании «нефтяного» горючего; 
  - Запасы сырья неограниченны; 
  Минусы: 
  - Высокие затраты энергии для производства горючего; 
  - Необходимы значительные вложения средств для создания предприятий по выпуску синтетического топлива и создание структуры накопления, поставки и подготовки сырья;

Мировой рынок биотоплива ежегодно растет на 20-25 процентов, что  вызывает все большую потребность  в производстве биотоплива во всем мире, особенно в тех странах, которые  обладают для этого производства достаточным потенциалом. 
 
В последние годы в мире идет интенсивное освоение технологии производства биотоплива из компонентов сельскохозяйственных культур - что делает Казахстан, который обладает большим сельскохозяйственным потенциалом, оптимальным производителем и распространителем этого вида топлива. В настоящее время в Казахстане имеются все экономические условия производства и реализации биологических видов топлива. На это указывает возрастающая внутренняя потребность Казахстана и большой экспортный потенциал биотоплива, свободные площади для выращивания зерновых и масличных культур, технический и кадровый потенциал для их производства.

Но есть у этой медали и  обратная сторона. Стремление  внедрить биотоплива будет порождать новые  проблемы. Чтобы увеличить объемы производства биотоплива, нужно будет  увеличить площади под посевы сырьевых культур. Для этого будут  вырубаться леса, а зерновые будут  вытесняться с полей рапсом и  другими культурами для производства биотоплива. Таким образом, биотопливо может решить проблему с иссякающими  запасами нефти, но также может и  породить огромное количество проблем в других сферах человеческой жизни. Может, через десяток лет, мы будем по утрам слушать новости не о стоимости барреля нефти, а о стоимости тонны зерна. Нам нужно еще не раз подумать, как правильно воспользоваться преимуществами биотоплива. 

Сегодня Казахстан является лидером в развитии биотопливной промышленности среди стран СНГ. Крупнейший на всем постсоветском пространстве производственный комплекс «Биохим» по всем параметрам уже набрал проектную  мощность. Наряду с главным продуктом - техническим биоэтанолом (чистота 99,8%), комбинат уже отгружает клейковину и кормовые дрожжи компаниям Северо-Казахстанской  области и Ирана. Основным потребителем кормовых ресурсов предприятия должен стать комплекс по промышленному  откорму скота и птицы.  
Министерство сельского хозяйства Казахстана также разработало концепцию развития рынка биотоплива до 2010 г.  
Как показывает анализ, в этом вопросе Казахстан располагает не только огромными возможностями, но и определёнными преимуществами. Только за счёт переработки низкокачественного зерна, ежегодно образующегося в процессе производства зерновых культур, можно произвести более 3 млрд. л биотоплива. Такая переориентация зернового производства, по словам сотрудников Министерства сельского хозяйства РК, будет экономически выгодна, так как при этом из 1 тонны зерна за счёт его глубокой переработки можно получить более $200 дополнительной прибыли. В ближайшее время будет подготовлена соответствующая программа, в основу которой ляжет принцип создания благоприятных условий для вовлечения в это дело частного капитала. В свою очередь, президент Казахстана Нурсултан Назарбаев поручил госхолдингу «Казагро» содействовать созданию новой отрасли промышленности по производству биоэтанола. В настоящее время в Северном Казахстане открыто уникальное производство биоэтанола, аналогов которому пока нет в СНГ. В ближайшее время в РК будет построено ещё два таких комплекса. 
Казахстан намерен стать крупным экспортером биотоплива. Инвесторы, действующие на топливном рынке, получают новые возможности для бизнеса. В республике принимаются меры для привлечения частного капитала к производству различных видов биологического топлива. 
Власти республики уже активно занимаются оказанием такой поддержки. В июле правительство уменьшило акциз на экспорт биоэтанола в 4000 раз - с 400 до 0,1 тенге за литр. Кроме того, оно отправило официальный запрос в Еврокомиссию, в котором предлагается облегчить доступ казахстанского биоэтанола на европейский рынок. И в настоящее время в Брюсселе рассматриваются вопросы, связанные с налогообложением и таможенным регулированием, которые направлены на решение этой проблемы. 
Сегодня власти Костанайской области - одной из главных зерновых регионов республики - добиваются от правительства возможности перерабатывать для биотоплива пшеницу не только четвертого-пятого класса, но и третьего, что значительно расширит сырьевую базу. 
В результате с учетом внутренней потребности экспортный потенциал биотоплива составит до 6 млрд литров в год.  
Это позволит Казахстану войти в пятерку главных поставщиков биотоплива на мировом рынке.

Список литературы:

1.Перспективы использования  растительных отходов в качестве  биотоплив. Теплоэнергетика. В.Н.Анискин,  А.В.Голубкович. 2004г.

2.Альтернативные виды  топлива. Биотопливо. http://hybridcars.narod.ru/fuel/biofuel/biofuel_tech.html