В результате проделанной работы решены следующие задачи: рассмотрена альтернативная энергетика; описано растительное сырьё; представлен патентный поиск; описаны технологические цепочки производства биодизельного топлива; показано производство сульфатной целлюлозы; проанализировано получение биодизеля из масла микроводорослей; показано преимущество получения биодизельного топлива перед традиционным топливом.
Перед человечеством всегда остро стоял вопрос поиска дешевых источников энергии, получение которых не требовало чрезмерных затрат. Проблема использования энергоносителей, особенно обострилась в XX веке, когда стало ясно, что бездумное сжигание углеводородов приведет к дальнейшему снижению их земных запасов. Ученые пришли к выводу, что запасы нефти и газа со временем иссякнут, а затраты на разработку новых месторождений существенно возрастут, поскольку придется привлекать больше техники и производственных мощностей. В этот период значительно ухудшилась экология, болезненно реагирующая на исчезающий лесной покров и продолжающееся загрязнение атмосферы, недр и воды.
Возросла актуальность поиска альтернативных источников тепловой энергии, которые могли бы заменить природный газ и нефть. И таким эффективным направлением, наряду с солнечной энергетикой, ветроэнергетикой стало использование энергоносителей биологического происхождения (биотопливо).
Под топливом биологического происхождения (биотопливом) следует понимать продукт, синтезируемый из животного, либо растительного сырья, а также из биологических отходов, который при определенном воздействии, выделяет тепловую энергию.
Среди других формулировок определения биотоплива встречается также и следующее: биотопливо – это топливо, получаемое из биомассы в результате проведения термохимической или биологической реакции.
54-60 % биотоплива составляют его традиционные формы: дрова, растительные остатки и сушёный навоз для отопления домов и приготовления пищи. Их используют 38 % населения Земли.
Высокая температура воспламенения делает безопасной транспортировку топлива. Продукт обладает более высокой смазывающей способностью, что увеличивает ресурс двигателя, топливонасоса на 60%. На данный момент это самая качественная альтернатива нефтяному дизельному топливу с демократичной ценой.
Биодизельное топливо – альтернатива солярке, получаемая из животных жиров, пальмового, рапсового, соевого, подсолнечного, арахисового масла. Топливные полиэфиры могут использоваться самостоятельно, смешиваться с нефтяным топливом (обычно, в соотношении 20/80). Такая смесь обозначается В20, широко используется в Европе. Выбросы диоксидов сокращаются на 98, 80% (серы, углерода, соответственно). Улучшенная по сравнению с традиционным топливом смазывающая способность увеличивает на 60% ресурс топливонасоса, двигателя. В биодизеле втрое увеличена точка воспламенения (150°C), что делает его более безопасным, цетановое число превышает показатель у нефтяных аналогов в полтора раза (51 единица).
В Европе в последнее десятилетие спрос на биодизель регулярно превышает имеющиеся предложения производителей. На биодизельное топливо, в отличие от дизельного топлива, цена жестко привязана к стоимости природного газа, из которого получают метанол, необходимый при производстве биодизеля. Используя биотопливо, предприятия увеличивают прибыль за счет меньших экологических платежей, дотаций, выделяемых пользователям «зеленой энергией». На биодизельное топливо цена зависит от погодных условий, в долгосрочной перспективе будет приближаться к традиционному топливу.
Важнейшим фактором при производстве биодизельного топлива является восстанавливаемость ресурсов. При попадании на почву продукт полностью перерабатывается анаэробными бактериями в течение месяца, поэтому, экологичность топлива высокая. При переработке используются энергоэффективные технологии, что выгодно влияет на стоимость биодизеля.
Под рапс, являющийся одним из основных источников сырья, используются свободные агроресурсы, в России наблюдается высокая урожайность данной культуры. Рапс экономически выгоден, поскольку, его масло является на данный момент самым дешевым. При сгорании килограмма биодизеля выделяется 9 500 000 калорий. Конструкция двигателя при использовании этого топлива не претерпевает изменений.
Производство биодизельного топлива востребовано в США, Европе, спрос намного превышает предложение. Низкая плотность продукта практически исключает разбавление его водой. Технология производства состоит из этапов: посадка, сбор культуры; тестирование на предмет влажности, сорняков, эруковой кислоты (определяется стоимость сырья); отделение масла от шрота на маслобойке (производительность оборудования до 1,8 т ежечасно); добавление метанола (соотношение 9:1), катализатора (щелочь).
Результатом становится чистый биодизель (метиловый эфир), глицериновая фракция, которая после доработки превращается в глицерин. Этот побочный продукт используется в фармакологии, косметологии. При правильной технологии выращивания рапса с гектара получается тонна биодизеля, при сгорании которого получается вдвое меньше сажи, на 10% меньше двуокиси углерода. Транспортировка продукта безопасна – токсичность на порядок ниже, чем у поваренной соли, биологическая чистота соответствует сахару.
45 страниц
71% уникальность
2020 год
79 просмотров
