Плюсы и минусы биотоплива как источника энергии

Виды биотоплива и его экологические характеристики

Дата публикации: 4 марта 2019

Технологии по производству биологического топлива решают проблему с поиском возобновляемых источников энергии с минимальным использованием ценных ресурсов, а также позволяют экологично утилизировать отходы различных производств в промышленных масштабах.

Биотопливо: сырье и технологии

Биотопливо производят из любого органического сырья. Это могут быть отходы жизнедеятельности животных, оболочка и стебли растений, некондиционная древесина, а также отходы пищевой промышленности.

Биомасса дробится, подвергается биологической либо термохимической обработке (нагревание, воздействие различных видов микроорганизмов). После чего образовавшиеся вещества сортируются, очищаются, затем отправляются в коллектор.

Существует классификация биотоплива по типу исходного сырья:

• Первое поколение топлива производится из растений с высоким содержанием сахаров, жиров, крахмала. Например, соя, рапс, кукуруза, а также сахарная свекла. Выращивание этих культур наносит вред климату.
• Второе поколение биотопливного сырья: трава, древесина, отходы сельского хозяйства. Подобная биомасса требует более технологичных методов обработки, но решает также проблему утилизации промышленных отходов.
• Сырьевой базой третьего поколения служат водоросли. Их специально выращивают, но для этого не требуется ни пресной воды, ни земельных площадей. Неприхотливые водоросли позволяют получать топливо без расхода ценных ресурсов.

Разные поколения биотоплива отличаются своими экологическими характеристиками. Наиболее предпочтительным вариантом для топливного производства является биомасса второго-третьего поколений.

Виды биотоплива

Как и другие вещества, биотопливо имеет три разновидности по своему агрегатному состоянию:

• Твердый тип производится на основе отходов сельского хозяйства либо деревообработки.
• Жидкий тип представлен биобутанолом, биоэтанолом, диметиловым эфиром, биодизелем.
• Газообразный тип: биоводород, биометан, биогаз.

Все три разновидности имеют свои специфические особенности, которые рассмотрены ниже.

Твердое биологическое топливо

Самый традиционный пример твердого биотоплива — дрова. С их помощью обогревают жилища уже несколько тысяч лет. Но это далеко не самый экологичный вид топлива, поскольку древесному фонду для возобновления требуются десятки лет.

Альтернативой дровам становятся пеллеты, которые производятся из некондиционной древесины — коры, веток, опилок, обрезков, а также щепы. Сырье перемалывается, затем из него под воздействием высокого давления и высокой температуры формируются мелкие цилиндрики или брикеты. Из-за правильной формы их удобно хранить. Кроме того, это прекрасный способ утилизации отходов деревообрабатывающей промышленности.

Помимо древесной массы для изготовления твердого топлива используют солому, ореховую шелуху, внешние оболочки растений. Такое сырье прессуется и гранулируется.

Не менее часто пеллеты изготавливают из навоза. Современные технологии позволяют устранить неприятный запах из такого вида топлива. Это хороший способ использования отходов жизнедеятельности животных. Кроме того, это дешевое сырье очень быстро возобновляется.

Жидкое биологическое топливо

Жидкое топливо служит альтернативой бензину, либо дополнением к традиционному автомобильному топливу. Различают пять основных видов жидкого биотоплива:

• Биометанол. В качестве сырья для его производства служат одноклеточные водоросли. Разведение таких водорослей не требует ни пресной воды, ни земельных площадей, а потому это одно из наиболее перспективных направлений развития биотехнологий.
• Биодизель — основан на смешивании эфиров жирных кислот. Он абсолютно безопасен, хранится три месяца, разлагается за четыре недели. Применяется как альтернативное автомобильное горючее либо как добавка к традиционному топливу.

• Биобутанол, является аналогом бутанола, но производится из растений: кукурузы, пшеницы, маниока и свеклы. Это вещество способно заменить традиционное автомобильное горючее.
• Биоэтанол получают из сырья, содержащего сахара и крахмал, путем спиртового брожения. Применяется для топки каминов, поскольку обладает высокой теплоотдачей и не образует побочных продуктов горения. Может использоваться в качестве добавки к автомобильному топливу, поскольку защищает мотор и снижает количество выбросов.
• Диметиловый эфир производится из отходов бумажного производства. Может применяться для изготовления автомобильного топлива для машин с LPG-двигателями.

Газообразное биологическое топливо

Основными типами газообразного биотоплива являются:

• Биоводород — аналог водорода. Получают его из органического сырья двумя способами — термохимическим (нагрев до 800 градусов без доступа кислорода) и биохимическим (легкий подогрев и микроорганизмы). Преимущество этого вида топлива — его возобновляемость. Для сырьевой массы используются органические отходы; бактерии, участвующие в переработке сырья, можно использовать неоднократно.
• Биогаз является аналогом природного газа. В его состав входит метан, углекислый газ, а также малое количество примесей (водород и сероводород). Если этот газ очистить от углекислоты, то получится биологический метан. Биогаз получается в результате метанового либо водородного брожения. Метановое брожение включает три этапа биологической обработки сырьевой массы: при помощи гидролизных бактерий, а также кислотообразующих и метанообразующих микроорганизмов. В качестве сырья служат отходы жизнедеятельности животных, водоросли, бытовые отходы. Сфера применения такая же, как у природного газа.

Плюсы и минусы биотоплива

Развитие биотехнологий решает проблему утилизации органических отходов, а также замены нефти и газа на альтернативные виды топлива. Но неразумное их использование может вызвать дополнительные проблемы с климатом, а также экосистемами. Рассмотрим несколько ключевых пунктов в развитии этой отрасли:

• Биотопливо — это возобновляемый источник энергии с дешевым сырьем.
• Технологии, основанные на переработке органических отходов, применимы везде, где есть люди и производственные комплексы.
• Производство биологического топлива снижает уровень углекислого газа в атмосфере, а его применение вместо традиционного горючего уменьшает выработку углекислого газа.
• Выращивание монокультур в больших масштабах (в качестве сырья для биотоплива) приводит к обеднению почвенного состава и снижению биоразнообразия, что оказывает влияние на климат.

Разумный подход к производству биологического топлива способен решить самые острые экологические проблемы окружающей среды.

К этому все и идет, если сейчас не искать альтернативные источники топлива, в том числе и био, то будет туго. Надо искать новые подходы, пусть где-то не выгодно или происходит урон окружающей среде. Методом проб и ошибок мы должны прийти к разумному компромиссу.

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Источник: altenergiya.ru

ПЕРСПЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ БИОТОПЛИВА КАК АЛЬТЕРНАТИВНОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ

студент, Орского гуманитарно-технологического института (филиала) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Оренбургский государственный университет»,

студент, Орского гуманитарно-технологического института (филиала) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Оренбургский государственный университет»,

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается перспективность внедрения биотоплива как альтернативного источника энергии, его экономичность, целесообразность, практичность и рентабельность в настоящих реалиях.

Ключевые слова: Энергосбережение, биотопливо, альтернтивные источники энергии.

На сегодняшний день вопрос о электросбережение остро стоит перед человечеством, даже в местах, где энергоресурсы всегда были в изобилии ощущается их нехватка, пусть и не такая большая как в обедненных районах. Поэтому человечество все больше делает акцент на использовании альтернативных источников энергии: ветра, Солнца, сырья и отходов, воды.

Основными видами таких источников являются ветер, вода и солнце, но их энергия иногда необходима и в других отраслях, поэтому люди придумывают все новые и новые альтернативы.

Одним из таких «выходов» является биотопливо, которое представляет из себя переработанные животное или растительное сырье, а также отходы промышленности или продукты жизнедеятельности организма человека. На данный момент, наиболее популярным биотопливом в энергетике являются пелпеты, которые производят из древесины.

Рисунок 1. Пелпеты

Как и любой вид энергии, биологическое топливо имеет свои плюсы и минусы. Рассмотрим достоинства:

– Бюджетность, биотопливо не требует больших вложений, так как его достаточно легко добыть из окружающей среды;

– Мобильность, его легко перевозить из одного место в другое, а также просто накапливать;

– Возобновляемость, главный плюс по которому его и рассматривают в данной статье;

– Благоприятное воздействие на окружающую среду;

Рисунок 2. Динамика производства биотоплива

Существуют разные виды биотоплива:

1. Твердое: дрова, торф, отходы жизнедеятельности животных и сельскохозяйственного производства.
2. Жидкое: биодизель, диметиловый эфир, биоэтанол, биобутанол.
3. Газообразные: биогаз, метан, биоводород.

Также биотопливо бывает первого, второго и третьего поколения:

Первое поколение. К этой категории относятся сельскохозяйственные культуры, в которых содержится высокий процент крахмала, сахаров, жиров. Это такие популярные растения, как кукуруза, сахарная свекла, рапс, соя.

Поскольку выращивание этих культур наносит ущерб климату, а их изъятие с рынка влияет на ценообразование продуктов, ученые пытаются заменить их на другие виды биомассы.

Второе поколение. В группу биомассы входит древесина, трава, сельскохозяйственные отходы (скорлупа, шелуха). Получение биотоплива из такого сырья требует больших затрат, однако позволяет решить вопрос утилизации не пищевых остатков с одновременным производством горючих материалов.

Особенностью культур, входящих в эту разновидность, является присутствие в них лигнина и целлюлозы. Благодаря им биомассу можно сжигать и газифицировать, а также подвергать пиролизу, получая жидкое топливо.

Главным недостатком биомассы второго поколения считается недостаточная отдача с единицы площади, из-за чего под такие культуры приходится отводить значительные земельные ресурсы.

Третье поколение. Сырьем для производства биотоплива служат водоросли, которые выращиваются в промышленных масштабах, например, в открытых водоемах.

Подобная практика имеет большие перспективы, однако в настоящее время такие технологии только разрабатываются. Ученые также ведут исследования по созданию методик, позволяющих получить биотопливо четвертого и даже пятого поколения.

Рисунок 3. Примеры биотоплива разных поколений

Главными преимуществами данного источника энергии перед другими видами топлива являются его экологичность и возобновляемость. К альтернативным источникам энергии относятся не все виды биотоплива: традиционные дрова тоже являются биотопливом, но не являются альтернативным источником энергии.

Источник: sibac.info

Биотопливо: плюсы и минусы

Биотопливо – альтернатива естественным видам топлива, таким как природный газ, нефть и т.д. Существуют разные взгляды на понятие и использование биотоплива. Некоторые ученые всячески поддерживают его изготовление и ищут новые источники для биотоплива. Противоположный взгляд на ситуацию состоит в том, что биотопливо так же несет вред окружающей среде, а кроме этого негативно влияет на мировую экономику. Этот вопрос достаточно сложный и спорный. Рассмотрим основные плюсы и минусы использования биологического топлива.

• В процессе горения биотоплива в окружающую среду не выделяется вредных веществ – газов, сажи, дыма;
• Горение твердого биотоплива поддается регулировке;
• Исчезает необходимость использования специальных вытяжек и вентиляции;
• После сгорания биотоплива не остается грязи и отходов;
• Биотопливо достаточно легко транспортируется;
• Отсутствуют потери тепла через дымоход и вытяжку, теплоотдача – максимальная;
• Развитие биотопливной промышленности поможет развивать инфраструктуру некоторых стран, создаст новые рабочие места.

• Недостаточно изучен вред, который наносит биотопливо окружающей среде. Существует мнение, что в процессе производства и использования некоторых видов биотоплива выбросы в атмосферу слишком большие. Этого мнения, кстати, придерживается и организация Greenpeace;
• Из-за увеличения площадей посадки специальных культур для биотопливной промышленности соответственно уменьшаются площади под. продовольственные культуры. В связи с этим ученые даже прогнозируют голод для части населения Земли в ближайшие несколько десятков лет.
• С целью получения биодизеля за последние несколько лет в некоторых странах было вырублено огромные гектары лесов. От этого, несомненно, наша планета понесла огромный ущерб.

Использование биотоплива в наших домах

Перспективы использования биотоплива дома:

1. Затраты быстро окупаются. Вы потратите на покупку и установку специального котла меньше, чем на обычную котельную установку;
2. Дешевый носитель энергии. В большинстве случаев – биотопливо, это гораздо дешевле, чем виды топлива, к которым мы привыкли;
3. Экологическая чистота отопления;
4. Биокамины надежны и безопасны, при необходимости они легко монтируются/демонтируются;
5. В следствии горения биотоплива для камина в воздух выделяется вода, что значительно увлажняет воздух в помещении.

Недостатки использования биотоплива дома:

1. Во время горения нельзя добавлять биотопливную смесь, необходимо дождаться охлаждения камина;
2. Нужно внимательно следить за хранением биотоплива в доме;
3. Биотопливо можно разжигать только с помощью специальных зажигалок.

Перспективы биотоплива – огромны. Человечеству остается только более подробно их изучить. Читайте остальные наши статьи о биотоплеве на Stascom.

Источник: stascom.com

Плюсы и минусы использования биотоплива

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.

Из чего делают биотопливо

Растительное сырьё, из которого производится биотопливо, подразделяется на три поколения. К первому относятся такие культуры как кукуруза, сою и рапс.

Большая часть биотоплива производится путем переработки кукурузы. Этанол, который получают из кукурузы, имеет хорошие устойчивые показатели. В конце производственной цепочки, остается продукт распада – зерновой дистиллят. Им разрешается кормить рогатый скот.

Это две аграрные культуры богатые маслами. В частности, их используют для производства биодизеля и топлива для реактивных двигателей. Их переработка не требует тяжелого технологического процесса, поэтому не является дорогостоящим процессом, и в скором времени, может получить статус производства в промышленных масштабах. Получаемое масло часто используют и в пищевой промышленности.

В производстве топлива сахарный тростник имеет неофициальное название «вторая кукуруза». Если в кукурузе на переработку идут семена, то в тростнике главный элемент — стебель. Так как сахарный тростник может расти только в тропическом поясе, есть очевидное региональное ограничение в его производстве.

Ко второму поколению сырья относится древесина и трава, а также непищевые остатки сельскохозяйственных культур. К третьему – водоросли.

Биотопливо из водорослей

Водоросли — это простые организмы, способные к быстрому росту в загрязненной либо соленой воде. Большим преимуществом водорослей является то, что они содержат в сотни раз больше масла в сравнении с сырьем 1-го поколения. Поэтому исследования в направлении производства топлива из водорослей считаются очень перспективными. В США ведутся разработки по генетической модификации этих растений с целью получения наилучших результатов.

К недостаткам можно отнести чувствительность водорослей к температурным скачкам. Поэтому выращивание водорослей довольно сложный процесс, требующий особого контроля.

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.

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%.

Источник: altenex.ru

Плюсы и минусы биотоплива как источника энергии

Современный мир страдает от дефицита энергоресурсов. В производство то и дело внедряют новые источники энергетики. Для решения глобальной проблемы используют альтернативные и малоизвестные природные ресурсы. Например, биотопливо. Оценить возможности нетрадиционного элемента поможет детальное знакомство с биотопливом.

Что называют биотопливом?

Биологическим топливом называют горючий элемент, созданный из растительного или животного сырья. В качестве сырья используют разнообразные сельскохозяйственные культуры. Например, соевые семена, сахарный тростник и т.д. В некоторых случаях для изготовления горючего задействуют органические отходы. Впервые биотопливом начали пользоваться в 70-х годах в США.

На данный момент природный источник энергии активно развивают и с успехом применяют более 40 стран. Известно несколько видов горючего элемента: жидкий, твердый и газообразный. Классификация установлена в согласии с агрегатным состоянием биологического вещества.

1. Жидкий. Безопасный и экологически чистый природный ресурс, полученный вследствие переработки растительного сырья. Наиболее популярными представителями жидкого горючего является диметиловый эфир, биометанол и биодизель. Жидкое биотопливо наблюдается в двигателях внутреннего сгорания. Диметиловый эфир является источником питания автомобиля. Биодизель также может выступать альтернативным вариантом транспортного горючего.
2. Твердый элемент. Старинный и европейский энергоресурс. Яркими представителями твердого биотоплива являются отходы жизнедеятельности животных (навоз, птичий помет), торф или древесина. С помощью торфяного энергоресурса отапливаются жилые помещения. Древесину используют для приготовления еды. На древесине функционируют европейские тепловые электростанции. Отходы жизнедеятельности животных также активно применяют в отопительных целях.
3. Газообразный. Биоводород и биогаз- два ярких и главных представителя газообразного биотоплива. Биоводород добывается путем нагрева древесных отходов. Горючее активно используется в момент изготовления водородного топливного элемента для транспортных средств. Второй вариант биотоплива заменяет природный газ. Создается путем метанового брожения с помощью разнообразных бытовых и природных материалов (водоросли, помет, сточные воды).

Представители второго поколения богаты на целлюлозу и лигнин. Для производства травяной или древесной биомассы требуется много площади. Использование биотоплива в этом случае сокращает земельные ресурсы.

Горючее сырье, относящийся к третьему поколению в настоящее время усовершенствуется и дорабатывается. Главным представителем этого поколения являются водоросли, выращенные в открытых водоемах.

Многочисленные исследования ученых и создание новых методик позволяют в недалеком будущем разработать новые виды горючего биологического топлива.

В настоящем, альтернативные энергоресурсы, применяющиеся на практике, обладают рядом положительных и отрицательных качеств.

Достоинства энергоресурса

Биологический и научный интерес к природным энергетическим ресурсам возникает благодаря следующим положительным качествам продукта:

• Экономическая доступность материала. Для покупки нефти или природного газа многие страны тратят большие деньги. Экономика государства терпит убытки. Добыть биологическое топливо можно практически в любой стране. Производство горючего на местах сократит расходы на импорт зарубежных энергоресурсов.
• Мобильность. Ветряные или солярные установки предназначены исключительно для стационарного использования. Не поддаются перевозке. Биологические материалы при необходимости можно перевозить с одного региона в другой.
• Биологическое топливо является возобновляемым ресурсом. Растение и отходы животных никогда не исчезнут.
• Природный ресурс уменьшает количество выбросов парникового газа в атмосферу. Предотвращает вероятность наступления глобального потепления.
• Использование биотоплива для двигателей автомобиля уменьшает затраты на его техническое обслуживание.

В недалеком будущем работа горючего топлива будет обходиться дешевле, нежели использование бензина.

Недостатки и выбор места для взращивания продукта

Однако не следует забывать о недостатках горючего. Главными минусами природного ресурса считают:

• Климат. Некоторые климатические зоны не подходят для выращивания растительного топлива. Природный источник не растет в недрах тундры или на пустыне.
• Взращивание биомассы нарушает экосистему. Зачистка территории для посадки растений губит микросистему лесов и других местностей.
• Натуральный ресурс потребляет много воды. Поэтому разведение сельскохозяйственной биомассы в засушливых территориях является невозможным.
• Растительные культуры, используемые как топливо, в момент произрастания нуждаются в дополнительной подпитке. Некоторые удобрения для таких растений вредят экосистеме.
• Агрессивное поведение растений для топлива пагубно сказывается на аутентичной флоре и на благополучии всей экосистемы определенного региона.

Выбирать территорию для посадки растительной биомассы следует осторожно. Учитывают климатические условия местности, доступность к водным ресурсам, а также возможности регулярного удобрения посаженого сырья. В противном случае растение станет непригодным для дальнейшей переработки.

Биологическое топливо используют в разных областях жизни. Для работы транспортного средства, обогрева жилых комплексов и приготовления пищи. Несмотря на явные минусы биологический материал по сей день является востребованным и интересным для ученых источником энергетики.

Источник: plusiminusi.ru