Биотопливо что такое: Биотопливо: что это, виды, плюсы и минусы

Биотопливо: что это, виды, плюсы и минусы

  • Твердое

  • Жидкое

  • Газообразное

Твердое биотопливо

Самый типичный и древний вид твердого биотоплива — дрова. Однако сейчас в чистом виде и в крупных масштабах их уже почти не используют. Наиболее ходовым твердым видом биотоплива стали пеллеты, получаемые из древесных опилок или коры, соломы, оливковых косточек, ореховой скорлупы или шелухи семечек подсолнечника. Также пеллеты делают из навоза крупного рогатого скота.

Пеллеты заменяют уголь, дрова и солярку. При сгорании они не выделяют вредных веществ и практически не дымят (в отличие от угля и дизеля). Кроме того, они более энергоэффективны, чем обычные дрова. Плюс пеллетов также в минимальном содержании золы, что снижает потребность в обслуживании печей и котлов. Кроме того, они имеют самую низкую цену по сравнению с другими видами биотоплива.

Жидкое биотопливо

Биоэтанол — наиболее популярное и массовое жидкое биотопливо. Его получают путем ферментации крахмала или сахара. Бразилия и США входят в число лидеров по производству биоэтанола. В США биотопливо на основе этанола производят из кукурузы и обычно смешивают с бензином для получения гибридного топлива. В целом в США на биотопливо приходится 5% от всего энергопотребления. В Бразилии биотопливо на основе этанола делают из сахарного тростника, а в Англии даже производят из сахарной свеклы.

Биодизель — второе по популярности жидкое биотопливо. Биодизель делают в основном из масличных растений, таких как соя или масличная пальма, и в меньшей степени из других масляных продуктов, например, отходов кулинарного жира после жарки во фритюре. Биодизель используется в дизельных двигателях и обычно смешивается с нефтяным дизельным топливом в различных пропорциях.

Биобутанол — четырехуглеродный спирт, который также относится к биотопливу. Его делают из того же сырья, что и этанол. Преимущества биобутанола по сравнению с биоэтанолом заключаются в том, что биобутанол не смешивается с водой, имеет более высокое содержание энергии и более низкое давление паров, что означает более низкую летучесть в результате испарения.

Диметиловый эфир. Его можно получить из биомассы, но в промышленных масштабах исходным сырьем для него остается природный газ. Плюс такого топлива в том, что его энергоэффективность практически равна дизельному топливу, однако плотность энергии у диметилового эфира вдвое ниже, чем у дизельного топлива, поэтому для него требуется топливный бак в два раза больше. К тому же для транспортных средств нужна специально разработанная система для работы двигателя на диметиловом эфире.

Сейчас инженеры активно разрабатывают новое поколение жидкого биотоплива, полученного с помощью водорослей. Водоросли выращивают в больших бассейнах или на фермах, они превращают солнечный свет в энергию и хранят ее в виде масла. Масло извлекается механически (при прессовке биомассы) или с помощью химических растворителей, которые разрушают стенки клеток. Дальнейшая переработка и очистка дает биотопливо, подходящее для использования в качестве альтернативы традиционным видам топлива.

Газообразное биотопливо

Биогаз — это газ, состоящий в основном из метана и углекислого газа в различных пропорциях в зависимости от состава органического вещества, из которого он был получен. Основными источниками биогаза являются отходы животноводства и сельского хозяйства, сточные воды и органика из бытовых отходов. Биогаз образуется в результате процессов биологического разложения без доступа кислорода (анаэробное сбраживание).

Биоводород — аналог обычного водорода, который получают из биомассы. Термохимический способ представляет собой нагрев исходного сырья без доступа кислорода до высоких температур, например, древесных отходов, при котором выделяется водород и другие попутные газы. При биохимическом способе получения биоводорода в биомассу добавляют специальные микроорганизмы, которые ее разлагаются с выделением водорода.

…Что такое биотопливо? | Вопрос-Ответ

Ирина Зверкова

Примерное время чтения: 4 минуты

4855

Категория: 
Обслуживание Авто

Комментарий AиФ.ru: Биотопливо – топливо из биологического сырья, сходное по энергетическим характеристикам с обычными видами горючего. В отличие от органического топлива, которое получается из полезных ископаемых (нефти и газа), биотопливо получают в результате переработки зерновых и других крахмалосодержащих культур, масел и биологических отходов.

Какие бывают виды биотоплива?

Как и основные виды нефтесодержащего топлива, источники энергии растительного происхождения делятся на три вида.

Биоэтанол – спиртосодержащий заменитель бензина, производимый из зерновых культур, сахарной свеклы и маиса, соевых бобов и сахарного тростника. С его использованием производят несколько видов бензина. К примеру, E5 состоит из 95 % бензина и 5% биотоплива, E10 имеет пропорцию 90%/10% соответственно, а Е85 — 17 % бензина и 83% биотоплива. Е100 состоит из этанола (96,5 %) и воды (3,5 %).

Биодизель добывают из масел семян репса и пальмового масла. Существуют три категории дизельных смесей: B5, B7, B10, где число – процент содержания растительных масел.

Эти виды топлива относятся к так называемому «первому поколению биотоплива». Оно производится непосредственно из растений, поэтому считается возобновляемым ресурсом и, в некоторых регионах, — относительно дешевым и надежным источником энергии.

Биогаз – замена природного газа, получаемого из отходов животноводческих хозяйств и мусора, прошедших процесс разложение без кислорода с участием бактерий.

 

 

Биогаз и некоторые другие виды биотоплива относятся ко «второму поколению». Это синтетическое топливо, получаемое из биомассы, например из органических отходов жизнедеятельности, соломы или целлюлозы. По характеристикам оно больше похоже на ископаемое топливо. В чем плюсы такого вида топлива? Для его использования двигатели внутреннего сгорания практически не требуют изменений. Еще один плюс: на его производство уодят отходы, которые в противном случае просто разлагаются, вырабатывая вредный углекислый газ.

Зачем нужно биотопливо?

Биотопливо — это альтернативный источник энергии для транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания. Согласно современным исследованиям, использование биоэтанола позволяет снизить выбросы углекислого газа на 30–80% по сравнению с бензиновыми двигателями. Это происходит потому, что углекислый газ, возникающий при сгорании биоэтанола в двигателях автомобилей, может быть переработан растениями в процессе фотосинтеза. А эти растения, в свою очередь, используются при производстве возобновляемого топлива – биоэтанола. Так что данный процесс часто называют «замкнутым углеродным циклом».

Лучшие виды биотоплива (например, этанол из сахарного тростника в Бразилии) могут выделять в 10 раз больше энергии, чем энергия, которая была задействована в их производстве, и при использовании выделяют лишь четверть того количества парниковых газов, которые бы выделились при использовании его ископаемого эквивалента. Худшие образцы биотоплива требует гораздо больше затрат энергии при производстве, более того, они выделяют много парниковых газов, вредных для природы. Так, для получения биодизеля из пальмового масла в Индонезии сжигают леса для расчистки сельскохозяйственных площадей.



Это интересно
Из одного бушеля (25,4 кг) кукурузы можно произвести 2,8 галлона (10,6 литра) биоэтанола.

Сколько стоит биотопливо?

Себестоимость производства биоэтанола и биодизеля в большинстве стран мира выше, чем себестоимость нефтепродуктов (в том числе импортируемых), а окупаемость биотопливного бизнеса уступает рентабельности переработки нефти. На биржах тонна дизеля без учета налогов стоит сейчас 550 долларов, то есть 33 цента за литр, литр биодизеля стоит около 1 евро. Стоимость биоэтанола — в пределах 0,5 – 1 доллар за литр, в зависимости от стоимости его производства.

Эксперты говорят: развитие биотопливного рынка (и производства, и потребления) экономически нецелесообразно без должного уровня государственной поддержки, которая реализуется в форме директивных или поощрительных мер.

 

Смотрите также:

  • На сколько после Нового года в России подорожает молочная продукция? →

  • Что такое биодизель и почему его не хотят производить в России? →

  • …Молоко с загранпропиской? →

Следующий материал

Также вам может быть интересно

  • Какова ситуация с молочной продукцией на российском рынке?

  • На сколько подорожают иномарки?

  • Почему стали чаще покупать отечественные товары в интернете?

  • Почему россияне стали чаще покупать отечественные автомобили?

  • . ..Правда ли, что на АвтоВАЗе будут делать «Лады» с импортными запчастями?

Новости СМИ2

Основы биотоплива | Департамент энергетики

В отличие от других возобновляемых источников энергии, биомасса может быть преобразована непосредственно в жидкое топливо, называемое «биотопливо», для удовлетворения потребностей в транспортном топливе. Двумя наиболее распространенными типами биотоплива, используемыми сегодня, являются этанол и биодизельное топливо, оба из которых представляют первое поколение технологии биотоплива.

Управление биоэнергетических технологий (BETO) сотрудничает с промышленностью для разработки биотоплива нового поколения, изготовленного из отходов, целлюлозной биомассы и ресурсов на основе водорослей. BETO сосредоточена на производстве углеводородного биотоплива, также известного как «топливо для капель», которое может служить заменителем нефти на существующих нефтеперерабатывающих заводах, резервуарах, трубопроводах, насосах, транспортных средствах и двигателях меньшего размера.

Посмотрите видеоролик Energy 101: Biofuels, чтобы узнать больше.

ЭТАНОЛ

Этанол (Ch4Ch3OH) — это возобновляемое топливо, которое можно производить из различных растительных материалов, известных под общим названием «биомасса». Этанол — это спирт, используемый в качестве смешивающего агента с бензином для повышения октанового числа и сокращения угарного газа и других выбросов, вызывающих смог.

Наиболее распространенной смесью этанола является E10 (10 % этанола, 90 % бензина), и она одобрена для использования в большинстве обычных автомобилей с бензиновым двигателем до E15 (15 % этанола, 85 % бензина). Некоторые автомобили, называемые автомобилями с гибким топливом, предназначены для работы на E85 (смесь бензина и этанола, содержащая 51–83% этанола, в зависимости от географического положения и сезона), альтернативном топливе с гораздо более высоким содержанием этанола, чем обычный бензин. Примерно 97% бензина в США содержат некоторое количество этанола.

Большая часть этанола производится из растительных крахмалов и сахаров, особенно из кукурузного крахмала в Соединенных Штатах, но ученые продолжают разрабатывать технологии, позволяющие использовать целлюлозу и гемицеллюлозу, несъедобный волокнистый материал, составляющий основную часть растительного сырья. иметь значение.

Обычный метод преобразования биомассы в этанол называется ферментацией. Во время ферментации микроорганизмы (например, бактерии и дрожжи) метаболизируют растительные сахара и производят этанол.

Узнайте больше об этаноле.

БИОДИЗЕЛЬ

Биодизель — это жидкое топливо, производимое из возобновляемых источников, таких как новые и использованные растительные масла и животные жиры, и является более чистой заменой дизельного топлива на нефтяной основе. Биодизель нетоксичен и биоразлагаем и производится путем смешивания спирта с растительным маслом, животным жиром или переработанным кулинарным жиром.

Подобно дизельному топливу, полученному из нефти, биодизельное топливо используется в качестве топлива для двигателей с воспламенением от сжатия (дизельных двигателей). Биодизель можно смешивать с нефтяным дизельным топливом в любом процентном соотношении, включая B100 (чистое биодизельное топливо) и, наиболее распространенную смесь, B20 (смесь, содержащую 20% биодизеля и 80% нефтяного дизельного топлива).

Узнайте больше о биодизеле.

ВОЗОБНОВЛЯЕМОЕ УГЛЕВОДОРОДНОЕ ТОПЛИВО

Нефтяное топливо, такое как бензин, дизельное топливо и топливо для реактивных двигателей, содержит сложную смесь углеводородов (молекул водорода и углерода), которые сжигаются для получения энергии. Углеводороды также могут быть получены из источников биомассы с помощью различных биологических и термохимических процессов. Возобновляемое углеводородное топливо на основе биомассы практически идентично топливу на основе нефти, для замены которого оно предназначено, поэтому оно совместимо с современными двигателями, насосами и другой инфраструктурой.

Узнайте больше о возобновляемом углеводородном топливе.

ПРОЦЕССЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ БИОТОПЛИВА

Разрушение

Производство усовершенствованного биотоплива (например, целлюлозного этанола и возобновляемого углеводородного топлива) обычно включает многоэтапный процесс. Во-первых, должна быть разрушена жесткая жесткая структура клеточной стенки растений, которая включает в себя биологические молекулы целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина, тесно связанные друг с другом. Это может быть достигнуто одним из двух способов: высокотемпературная деконструкция или низкотемпературная деконструкция.

Высокотемпературная деконструкция  
Высокотемпературная деконструкция использует экстремальную температуру и давление для разложения твердой биомассы на жидкие или газообразные промежуточные продукты. В этом пути используются три основных маршрута:

  • Пиролиз
  • Газификация
  • Гидротермальное сжижение.

В процессе пиролиза биомасса быстро нагревается при высоких температурах (500°C–700°C) в бескислородной среде. Тепло разлагает биомассу на пиролизный пар, газ и уголь. После удаления полукокса пары охлаждаются и конденсируются в жидкую «биологическую сырую» нефть.

Процесс газификации немного похож; однако биомасса подвергается воздействию более высокого диапазона температур (> 700 ° C) с некоторым присутствием кислорода для производства синтез-газа (или синтез-газа) — смеси, которая состоит в основном из монооксида углерода и водорода.

При работе с влажным сырьем, таким как водоросли, предпочтительным термическим процессом является гидротермальное сжижение. В этом процессе используется вода при умеренных температурах (200°C–350°C) и повышенном давлении для преобразования биомассы в жидкую биосырую нефть.

Низкотемпературная деконструкция  
Низкотемпературная деконструкция обычно использует биологические катализаторы, называемые ферментами или химическими веществами, для расщепления сырья на промежуточные продукты. Во-первых, биомасса проходит стадию предварительной обработки, которая открывает физическую структуру клеточных стенок растений и водорослей, делая более доступными полимеры сахара, такие как целлюлоза и гемицеллюлоза. Затем эти полимеры ферментативно или химически расщепляются на простые строительные блоки сахара в ходе процесса, известного как гидролиз.

Модернизация

После демонтажа промежуточные продукты, такие как сырая бионефть, синтетический газ, сахара и другие химические строительные блоки, должны быть модернизированы для получения готового продукта. Этот этап может включать биологическую или химическую обработку.

Микроорганизмы, такие как бактерии, дрожжи и цианобактерии, могут сбраживать сахар или газообразные промежуточные продукты в топливные смеси и химикаты. В качестве альтернативы сахара и другие промежуточные потоки, такие как бионефть и синтез-газ, могут обрабатываться с использованием катализатора для удаления любых нежелательных или реакционноспособных соединений с целью улучшения свойств при хранении и обработке.

Готовыми продуктами модернизации могут быть топливо или биопродукты, готовые к продаже на коммерческом рынке, или стабилизированные промежуточные продукты, пригодные для финишной обработки на нефтеперерабатывающем или химическом заводе.

Узнайте больше о программе BETO Conversion Technologies.

Офис биоэнергетических технологий | Министерство энергетики США

Управление биоэнергетических технологий Министерства энергетики США (BETO) поддерживает исследования, разработки и демонстрации, чтобы обеспечить устойчивое использование домашней биомассы и отходов для производства биотоплива и биопродуктов.

Конкурс AlgaePrize 2022–2023 гг.

Запущенный в январе 2022 г. конкурс AlgaePrize — это новый конкурс Министерства энергетики BETO, который поощряет студентов реализовывать инновационные идеи в области разработки, проектирования и изобретения технологий в рамках коммерческой цепочки создания стоимости водорослей. Узнайте больше об этом студенческом конкурсе.

 

Экологически безопасное авиационное топливо Grand Challenge

Министерство энергетики США работает с Министерством транспорта США, Министерством сельского хозяйства США и другими федеральными устойчивое авиационное топливо (SAF) в коммерческих масштабах. Узнайте больше о SAF Grand Challenge и исследованиях и разработках BETO в области SAF.

Усовершенствованные водорослевые системы

Производство биопродуктов

Утилизация CO2

Конверсионные технологии

Данные, моделирование и анализ

Сырьевые технологии

Разработка и интеграция систем

Транспортное биотопливо

Преобразование отходов в энергию

Новости биоэнергетики

ПОСМОТРЕТЬ ВСЕ

Биоэнергетика глазами стажера BETO

В течение последних шести месяцев я узнавал об устойчивой энергетике благодаря виртуальной стажировке в Управлении биоэнергетических технологий Министерства энергетики США (DOE) (BETO). ..

12 января 2023 г.

Учить больше

Применение ИИ в сельском хозяйстве: инструмент картирования урожайности INL предлагает производителям новые возможности

Точное земледелие предлагает возможность сбалансировать максимальную производительность с сохранением и защитой земли для будущих поколений, но проблема заключалась в поиске эффективных инструментов, которые могут сделать обе цели достижимыми. ..

6 января 2023 г.

Учить больше

ИНФОРМАЦИОННЫЙ БЮЛЛЕТЕНЬ: Правительство США инвестирует в биотехнологии и инновации в области биопроизводства: Министерство энергетики

Министерство энергетики США (DOE) стремится использовать биотехнологии и биопроизводство для улучшения жизни американцев и предпринимает ключевые шаги для продвижения инициативы Байдена. Национальная инициатива администрации Харриса в области биотехнологии и биопроизводства.

20 декабря 2022 г.

Учить больше

Национальная инициатива Белого дома в области биотехнологии и биопроизводства будет способствовать выполнению миссии Управления биоэнергетических технологий Министерства энергетики с Национальным планом биоэкономики 2012 г., будет…

20 декабря 2022 г.

Учить больше

1 миллион долларов США выделен учреждениям, обслуживающим меньшинства, для исследований в области биоэнергетики

Три проекта были выбраны для финансирования в рамках партнерства Управления биоэнергетических технологий Министерства энергетики США (DOE) с Консорциумом исследований и разработок STEM (MSRDC).

16 декабря 2022 г.

Учить больше

Новое уведомление о намерениях по улучшению биоэнергетического сырья и оптимизации производства биотоплива и биохимикатов

Управление биоэнергетических технологий Министерства энергетики США (DOE) объявило о своем намерении опубликовать два объявления о возможностях финансирования (FOA) в начале 2023 года.

15 декабря 2022 года

Учить больше

Обновления для инструмента карты биоперерабатывающего завода уже доступны!

Управление биоэнергетических технологий Министерства энергетики США недавно провело значительные обновления содержания, внешнего вида и удобства использования своей давней интерактивной интегрированной карты биоперерабатывающего завода (IBR).

14 декабря 2022 г.

Учить больше

Компьютерное моделирование масштабирует возобновляемый химический процесс в 1000 раз за один шаг

Стартап Pyran недавно совершил огромный скачок в развитии своей технологии производства возобновляемых промышленных химикатов, достигнув необычайного масштабирования своего реактора в 1000 раз за один шаг .

9 декабря 2022 г.

Учить больше

Сохранить свидание! Экспертная оценка проекта 2023 г.