Biokuro rūšys: kietų, skystų, dujinių

Alternatyva tradiciniams energijos ištekliams yra įvairių rūšių biokuras, kurio gamybai naudojamos augalinės arba gyvūninės žaliavos, pramoninės atliekos ir gyvenimo rezultatai organizmai.

Siūlome suprasti tokio kuro naudojimo privalumus ir trūkumus, išmokti savybes gamybą, funkcines charakteristikas, taip pat įvertinti skirtingų tipų naudojimo efektyvumą biokurą. Ši informacija padės pasirinkti alternatyvius energijos šaltinius.

Kas yra biokuras

Daugiausiai perspektyvių energetikos sektoriaus sričių yra atsinaujinančius išteklius naudojančios technologijos, įskaitant biokurą.

Kaip žaliavą jos gamybai galite paimti augalinės / gyvulinės kilmės biomasę, įskaitant pramonines atliekas arba gyvūnų likučius.

Tokių medžiagų apdorojimas yra termocheminis arba biologinis metodas, pastaruoju atveju kuras gaunamas naudojant įvairių tipų mikroorganizmus.

Daugelyje šalių yra specialios programos, skirtos padidinti biokuro dalį nacionaliniame ir regioniniame energijos suvartojime. Kai kuriose valstybėse yra privalomų šios energijos šaltinio naudojimo normų.

Biokuro privalumai ir trūkumai

Biologiniai kuro tipai yra teigiami ir neigiami. Susidomėjimas šio tipo žaliavų naudojimu dėl neabejotinų privalumų.

Tai apima:

• Biudžeto vertė. Nors šiuo metu biokuro kaina praktiškai sutampa su benzino kainomis, biologinės medžiagos laikomos pelningesnėmis kuro rūšimis, nes deginant jos gamina mažiau teršalų. Biokuras yra tinkamas naudoti įvairiomis sąlygomis, o jį galima pritaikyti skirtingų modelių varikliams. Kitas privalumas yra variklio optimizavimas, kuris ilgiau išlieka švarus dėl nedidelio kiekio suodžių ir išmetamųjų dujų.
• Mobilumas. Biokuras skiriasi nuo kitų alternatyvių energijos šaltinių judumo. Saulės ir vėjo jėgainių projektavimas paprastai apima sunkias baterijas, todėl jos dažnai yra nuolat naudojami, o biokuras gali būti transportuojamas iš vieno regiono į kitą.
• Atsinaujinanti energija. Nors, anot mokslininkų, esami žalios naftos indėliai truks ne mažiau kaip kelis šimtus metų, mineralinės atsargos vis dar yra ribotos. Biodegalai, pagaminti iš augalų ir gyvūnų atliekų, yra tarp atsinaujinančių išteklių, kuriems artimoje ateityje nekyla pavojus išnykti.
• Žemės atmosferos apsauga. Didžiausias tradicinių angliavandenilių trūkumas yra didelis CO kiekis₂degimo metu. Ši dujos sukuria šiltnamio efektą mūsų planetos atmosferoje ir sukuria sąlygas pasauliniam atšilimui. Deginant biologines medžiagas anglies dioksido kiekis sumažinamas iki 65%. Be to, biodegalams gaminti naudojami augalai sunaudoja anglies monoksidą, sumažindami jo dalį ore.
• Ekonominis saugumas. Angliavandenilių atsargos yra nevienodai paskirstytos, todėl kai kurios valstybės yra priverstos pirkti naftą arba gamtines dujas, išleidžia didelius pinigų kiekius pirkimui, transportavimui ir saugojimui. Beveik bet kurioje šalyje galima gauti įvairių rūšių biologinį kurą. Dėl gamybos ir perdirbimo reikės sukurti naujas įmones ir, atitinkamai darbo vietos bus naudingos nacionalinei ekonomikai ir turės teigiamą poveikį žmonių gerove.

Technologijų tobulinimas ir naujų metodų kūrimas padidins teigiamą biokuro poveikį. Taigi, planktono ir dumblių technologijų plėtra žymiai sumažins jo kainą.

Tuo pačiu metu dabartiniame mokslo ir technologijų plėtros etape biodegalų gamyba yra susijusi su daugybe sunkumų ir nepatogumų. Pirmiausia tai yra natūralūs augančių augalų apribojimai.

Augant augalams, naudojamiems biomasės gamybai, reikia atsižvelgti į keletą veiksnių, būtent:

• Vandens naudojimas. Žemės ūkio augalai sunaudoja daug vandens, kuris yra ribotas išteklius, ypač sausose vietose.
• Invazija. Kultūros, auginamos kurui, dažnai yra agresyvios. Jie nuskendo autentišką florą, kuri gali turėti įtakos regiono biologinei įvairovei ir ekosistemai.
• Trąšos. Daugelio augalų augimui reikia papildyti maistines medžiagas, kurios gali pakenkti kitiems augalams arba bendrajai ekosistemai.
• Klimatas Atskiros klimato zonos (pvz., Dykuma arba tundra) netinka auginti biokurą.

Aktyvus žemės ūkio augalų auginimas yra susijęs su žemės ūkio išteklių išeikvojimu, o žemės ūkio inžinerijos taisyklių nesilaikymas dėl to sumažėtų naudingų dirvožemio komponentų kiekis ir dėl to jų išeikvojimas, o tai sukels maisto produktų pablogėjimą. problemų.

Esama ekosistemos sutrikimų. Biomasės gamybai paprastai reikia išplėsti žemės ūkyje dalyvaujančias teritorijas.

Šiuo tikslu dažnai atliekamas teritorijos valymas, kuris veda prie mikroekosistemos (pvz., Miškų) sunaikinimo, augalų ir gyvūnų mirties.

Problemos kyla dėl augančių monokultūrų. Norint gauti daugiau biomasės, gamintojai dažnai sėja žemę tam tikru augalu. Ši praktika neatspindi žemės ūkio paskirties žemės būklės, nes monokultūra lemia aplinkos pokyčius.

Laukuose, kuriuose užima vienos rūšies augalai, specialios kenkėjų rūšys paprastai parazituoja. Bandymas juos kontroliuoti insekticidais ir pesticidais tik sukelia atsparumą šiems agentams.

Siekiant išvengti pirmiau aprašytų problemų, mokslininkai rekomenduoja nepaisyti augalų biologinės įvairovės, derinant kelis augalus laukuose, taip pat naudoti vietines augalų veisles.

Alternatyvaus kuro kartos

Platus biomasės žaliavų žaliavų pasirinkimas gali būti suskirstytas į keletą kartų.

Pirmoji karta. Į šią kategoriją įeina augalai, kuriuose yra didelis krakmolo, cukraus, riebalų kiekis. Tai tokie populiarūs augalai kaip kukurūzai, cukriniai runkeliai, rapsai, sojos.

Kadangi šių kultūrų auginimas kenkia klimatui, o jų pašalinimas iš rinkos daro įtaką produktų kainoms, mokslininkai bando juos pakeisti kitomis biomasės rūšimis.

Antroji karta. Biomasės grupei priklauso mediena, žolė, žemės ūkio atliekos (lukštai, lukštai). Biokuro įsigijimas iš tokių žaliavų yra brangus, tačiau sprendžia ne maisto produktų likučių šalinimo problemą tuo pačiu metu gaminant degias medžiagas.

Šioje veislėje esančių kultūrų bruožas yra lignino ir celiuliozės buvimas jose. Jų dėka biomasė gali būti sudeginta ir dujinama, taip pat gali būti tiriama pirolizės būdu.

Pagrindinis antrosios kartos biomasės trūkumas yra grįžimo vieneto plotas trūkumas, todėl tokiems pasėliams reikia skirti didelių žemės išteklių.

Trečioji karta. Biokuro gamybai naudojama žaliava yra dumbliai, kurie auginami pramoniniu mastu, pavyzdžiui, atvirame vandenyje.

Ši praktika turi didelių perspektyvų, tačiau šiuo metu tokios technologijos kuriamos. Mokslininkai taip pat atlieka mokslinius tyrimus dėl metodų, leidžiančių gauti ketvirtą ir net penktąją kartą, sukūrimo.

Trys biodegalų rūšys

Priklausomai nuo medžiagos suvestinės, yra trys pagrindiniai biokuro tipai:

1. Kieta: malkos, durpės, gyvūnų atliekos ir žemės ūkio gamyba.
2. Skystis: biodyzelinas, dimetileteris, bioetanolis, biobutanolis.
3. Dujiniai: biodujos, metanas, bio vandenilis.

Kiekvienas cheminės medžiagos tipas turi savo specifiką, kuris bus aptartas toliau.

# 1 tipas: kietas

Populiariausios kietos biodegalų rūšys yra mediena, durpės, gyvūnų atliekos.

Mediena (malkos, traškučiai, pjuvenos)

Senoji biokuro forma yra gerai žinoma malkos, kuri jau seniai naudojama namų šildymui ir virimui. Iki šiol jie aktyviai naudojami įvairiose šalyse šilumos ir elektros energijos gamybai, ypač didelė 66 megavatų šiluminė elektrinė veikia malkomis.

Tuo pačiu metu tokios žaliavos turi trūkumų. Malkos energinė vertė yra santykinai maža: deginant, dalis cheminės medžiagos kaupiasi suodžių pavidalu, todėl židiniai ir krosnys turi būti reguliariai valomos. Be to, medienos atsargų papildymui reikia laiko - nauji medžiai augs tik 15-20 metų.

Puiki alternatyva įprastoms malkoms yra granulės (granulės), kurių gamybai naudojama nestandartinė mediena: žievė, traškučiai, presuotos pjuvenosšakos

Kuro granulių gamybai žaliavos sumalamos į dulkes, kurios išdžiovinamos ir spaudžiamos aukštoje temperatūroje. Dėl medienos lignino susidaro lipni masė, iš kurios susidaro 5–70 mm ilgio ir 6–10 mm skersmens maži cilindrai.

Jūs galite nustatyti granulių gamybą patys. briketų spauda.

Tarp populiariausių biodegalų rūšių yra medienos skiedros, kurios dažnai yra energijos šaltinis Europos šiluminėms elektrinėms. Šios žaliavos gamyba vykdoma kirtimo vietose arba specialiose gamybos linijose, kuriose įrengtos smulkinimo mašinos.

Pelkės ir miško kuro durpės

Tai yra bendra biodegalų forma, naudojama šimtmečius vidaus ir pramonės reikmėms. Durpės yra samanų sluoksnis, kuris pelkės sąlygomis nėra visiškai suskaidytas ir nuimtas daugelyje pasaulio šalių: Rusijoje, Baltarusijoje, Kanadoje, Švedijoje, Indonezijoje ir kt.

Gamybos proceso patogumui biomasė paprastai apdorojama ekstrahavimo vietoje. Procesą sudaro žaliavų valymas (atranka) nuo pašalinių išjungimų, po to išdžiovinant ir formuojant briketų arba granulių pavidalu.

Žemės ūkio atliekų degalai

Žemės ūkio gamyboje paprastai kaupiasi daug skirtingų augalų atliekų: augalų išoriniai kriauklės, riešutai, šiaudai.

Tokias žaliavas taip pat galima presuoti ir granuliuoti, kad gautų kuro granules, kurių savybės praktiškai nesiskiria nuo granulių, pagamintų iš medienos biomasės.

Gyvūninės kilmės biodegalai

Senovėje kartu su malkomis žmonės pradėjo naudoti gyvūninės kilmės degalus, būtent mėšlą - džiovintus naminių gyvūnų mėšlą. Šiuolaikiškos panašių žaliavų džiovinimo ir apdorojimo technologijos leidžia gauti kietų biokuro rūšių, visiškai be nemalonaus kvapo.

Kadangi šiuo metu gyvūnų atliekos kaupiamos pramoniniu mastu, degalų gamyba iš jų tuo pačiu metu sprendžia jų panaudojimo problemą.

# 2 tipas: skystis

Skysti biokuro variantai, kurie yra saugūs ir ekologiški, dažniausiai naudojami kaip benzino ir kitų panašių priemonių pakaitalas. Dažniausiai pasirenkama bioetanolio, biometanolio, biobutanolio, biodyzelino, dimetileterio.

Bioetanolis iš augalų

Tai įprastas skystas biokuras, naudojamas automobiliams papildyti. Nors gryna medžiaga nėra naudojama kaip kuras, jo papildymas benzinu pagerina našumą. variklis, didinant jos galingumą, stebint variklio šildymą, mažinant išmetamųjų teršalų kiekį dujų.

Bioetanolį taip pat įvertino židinio mėgėjai. Ši medžiaga pasižymi geru šilumos perdavimu, be to, kai jis sudeginamas, nesusidaro suodžių ar dūmų, o išmetamo anglies dioksido kiekis yra kuo mažesnis.

Tokių savybių dėka degalai gali būti naudojami net ir židinio šildymui daugiabučiuose namuose. Skaitykite daugiau apie biokurą, skirtą židiniams šį straipsnį.

Bioetanolis gaminamas iš pirmosios kartos žaliavų, kuriose yra krakmolo arba cukraus. Grūdai, kukurūzai, cukranendrės, runkeliai apdorojami alkoholio fermentacijos technologija.

Biobutanolis automobiliams papildyti

Biobutanolis yra biologiškai pagamintas butanolio analogas. Bespalvis skystis, pasižymintis būdingu kvapu, yra plačiai naudojamas kaip cheminė žaliava pramonėje, taip pat gali būti naudojamas kaip transporto kuras.

Butanolio energijos kiekis yra artimas benzinui, o tai leidžia dalinai pakeisti degalų elementus. Skirtingai nuo bioetanolio, biobutanolį galima naudoti nepriklausomai, nepridėjus tradicinių degalų rūšių.

Šios biologinės medžiagos gamybos žaliavos yra augalų įvairovė: runkeliai, kasava, kviečiai, kukurūzai.

Dimetileteris (C) |₂H₆O)

Jis taip pat yra ekologiškas kuras. Degant išmetamosiose dujose nėra sieros junginių, o azoto junginių kiekis yra 90% mažesnis nei deginant benziną.

Dimetilo eterį galima naudoti be specialių filtrų, tačiau automobilio konstrukcija (elektros sistema, variklio uždegimas) turi būti dramatiškai pakeista.

Be jokių pakeitimų, kombinuotąjį kurą, kuriame yra 30% dimetileterio, galima naudoti mašinose, kuriose yra SND varikliai.

Skystąjį kurą galima gaminti iš įvairių žaliavų: gamtinių dujų, anglies dulkių, biomasės ir anksčiau iš viso celiuliozės ir popieriaus gamybos liekanos, kurios šiek tiek spaudžia į skystį.

Biometanolis iš vienaląsčių dumblių

Ši medžiaga yra panaši į įprastą metanolį, kuris yra plačiai naudojamas gaminant keletą cheminiai junginiai (acto rūgštis, formaldehidas), taip pat naudojami kaip antifrizas tirpiklis.

Pirmą kartą šios rūšies biokuro gamybos klausimas buvo iškeltas devintajame dešimtmetyje, kai mokslininkų grupė pasiūlė gaminti skystį. biologinės cheminės transformacijos jūrų fitoplanktono, kuris bus auginamas specialiai rezervuarai.

Biometanolis turi keletą galimų privalumų:

• didelis energijos vartojimo efektyvumas - 14 gavus metaną, 7 metanolio gamyboje;
• puikus fitoplanktono našumas - iki 100 tonų per hektarą per metus;
• nereikalingi vienaląsčiai organizmai, kurių auginimui nereikia gėlo vandens, derlingos dirvos;
• žemės ūkio išteklių išsaugojimąnes fitoplanktonas yra auginamas tvenkiniuose ar jūrų laivuose.

Nors biometanolio pramoninė gamyba dar nenustatyta, šiuo metu vykdomi nuolatiniai šios rūšies alternatyvaus kuro gamybos plėtros technologijų tyrimai.

Biodyzelinas - alternatyva degalų transportavimui

Tai skysto variklio biokuras, kurį sudaro riebalų rūgščių esterių mišinys. Medžiaga yra saugi žmonėms ir gyvūnams, beveik visiškai išnyksta žemėje 28 dienas ir taip pat turi palyginti didelę (<100) uždegimo temperatūrą.

Biodyzelinas sumažina kenksmingų dujų išmetimo procentą, taip pat pailgina variklio tarnavimo laiką, nes jame yra tepimo komponentų.

Kuras naudojamas automobilių variklių degalų papildymui atskirai ir kartu su įprastu kuru. Turėtų būti atsižvelgiama tik į trumpą biologinės medžiagos laikymo laiką: po trijų mėnesių biologinės medžiagos skaidymas prasideda visiškai prarandant savybes.

Dėl biodyzelino ES buvo priimtas specialus standartas EN14214. Kai kuriose šalyse galioja ir EN590 standartas, leidžiantis į kitus degalus pridėti 5% biodyzelino.

# 3 tipas: dujinis

Pagrindiniai dujinių biodegalų tipai yra biodujos ir biologinis vandenilis.

Biodujos kaip gamtinių dujų pakaitalas

Biodujos yra praktiškai pilnas gamtinių dujų analogas: jame yra 13-50% CO_2, 49-87% metano, taip pat priemaišos H₂ ir H₂S. Jei ši medžiaga pašalinama iš anglies dioksido, galite gauti biometaną.

Dujinis biokuras gaminamas iš biomasės vandenilio arba metano fermentacijos būdu. Pastaruosius sukelia trijų tipų mikroorganizmai: pirma, žaliava yra veikiama hidrolizuojant bakterijas, kurios vėliau pakeičiamas rūgštimi formuojančiais ir metano formuojančiais mikrobais.

Medžiagos gali būti naudojamos kaip žaliavos: silosas, mėšlas, dumbliai, nuotekos, kraikas, išmatų likučiai, buitinės atliekos. Pradinė medžiaga patenka į vienarūšę būseną, po kurios ji įterpiama į reaktorių su krautuvu.

Jis palaiko patogią + 35-38 ° C temperatūrą, būtiną metano fermentacijos procesui įgyvendinti.

Žaliavos nuolat maišomos, o gautas dujinis produktas išleidžiamas į dujų baką (saugyklą), iš kur jis patenka į generatorių.

Daugiau informacijos apie biodujų gavimą iš mėšlo ir biodujų įrenginio išdėstymo yra parašyta straipsniuose:

1. Kaip gaminti biokurą savo rankomis iš mėšlo namuose
2. Biodujų įrengimas privačiam namui su savo rankomis: rekomendacijos prietaisui ir namų įrengimo pavyzdys

Biologinis vandenilis, gaunamas cheminiu būdu

Iš biomasės biocheminiais arba termocheminiais metodais gaunamas įvairus dujinis biokuras, kuris yra paprasto vandenilio analogas.

Termocheminiu metodu paruoštos žaliavos (pvz., Medienos atliekos) kaitinamos iki 500–800 ° C temperatūros be deguonies, o H dujų₂, CO, CH₄.

Biocheminiu metodu žaliava palaikoma patogiomis sąlygomis esant normaliam slėgiui ir maždaug 30 ° C temperatūrai.

Specialūs mikroorganizmai „Enterobacter cloacae“, „Rodobacter speriodes“ patenka į biomasę, kuri išskiria originalų produktą, atleidžiant vandenilį. Fermentams leidžiama pagreitinti gamybą naudojant polisacharidus.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas tema

Žemiau esančiame vaizdo įraše galite pamatyti populiarios rūšies biokuro briketų gamybos procesą:

Biokuro rūšys skiriasi ne tik suvestinės būsena, bet ir jų savybės. Renkantis tokią medžiagą būtina atsižvelgti į jų planuojamą naudojimą, efektyvumą, funkcines savybes ir sąnaudas.

Ar turite patirties naudojant alternatyvų kurą? Ar norėtumėte užduoti klausimus apie biokurą? Prašome komentuoti leidinį ir dalyvauti diskusijose. Grįžtamojo ryšio blokas yra žemiau.