Багира

Пятница, 11 24th

Последнее обновлениеСр, 08 Нояб 2017 2pm

Тайны истории на Дзене — Дзен-канал «Тайны истории»
Тайны истории в Telegam — Телеграмм-канал «Тайны истории»

Ещё в конце XIX века знаменитый немецкий инженер Рудольф Дизель создал пилотный образец дизельного двигателя, работавшего на арахисовом масле. Экономика современных мировых держав и даже стран, не претендующих на этот статус, активно ориентируется на производство биотоплива как альтернативы горючему, получаемому из полезных ископаемых.

Энергия в полях — как из растений делают топливо

Журнал: Тайны вселенной №7(117), 2017 год
Рубрика: Альтернативная энергетика
Автор: Николай Сыромятников

Биоэтанол: самая популярная добавка

Фото: биотопливоДля производства биоэтанола используется сельхозпродукция с содержанием крахмала или сахара, которые есть в сахарном тростнике, кукурузе, картофеле, сахарной свекле, мелассе, сорго и других растениях. Если крахмалосодержащее сырьё — зерно или картофель, его измельчают, потом сырьё проходит водно-термическую обработку, осахаривание специальными ферментами, потом сбраживается, перегоняется и обезвоживается.
Человеческое тело обладает удивительным запасом прочности. Так, самая большая температура, которую без вреда для себя перенёс обнажённый доброволец составляет +204,4 °С, а в одежде +260 °С. В то же время обыкновенную котлету мы жарим при температуре 170-180 °С.
Биоэтанол — самое распространённое биотопливо из тех, что производятся промышленным способом. Ежегодно в мире выпускается свыше 70 миллионов тонн этого горючего на растительной основе, и объёмы его производства каждый год увеличиваются. Чаще всего биоэтанол применяют в качестве компонента различных моторных масел. В Америке сегодня вырабатывается порядка трети бензина с содержанием биоэтанола. Его применение значительно снижает уровень токсичности выхлопных газов.

Знаете ли вы что…

Биодизель, с биологической точки зрения, безвредное топливо. Специалисты считают, что его можно было бы активнее использовать в качестве горючего для морских и речных судов — попадая в воду, биодизель не наносит ущерба для флоры и фауны океанов, морей и рек. Топливо в этой среде практически полностью распадается (за месяц до 99%) — налицо минимизация загрязнения водных ресурсов Земли.

Во многих странах (например, в США и Бразилии) производство биоэтанола поощряется национальными программами, также такие субъекты экономики субсидируются и пользуются налоговыми льготами. В Америке постепенно отходят от производства биоэтанола из зернового сырья, делая упор на целлюлозосодержащие источники (древесину).
Сахар или крахмал являются основой для производства бутилового спирта (бутанола) первого поколения. Целлюлозу растений в качестве сырья используют для изготовления биобутанола второго поколения. В основном биобутанол сегодня используют как промышленный растворитель. Большую его часть производит Америка (свыше 200 миллионов галлонов из 350-миллионного объёма мирового рынка).
Некоторое время назад исследователи свойств биотоплива установили, что биобутанол был бы более эффективным в использовании в качестве компонента моторных масел, нежели биоэтанол, — у этого горючего низкое давление паров и поэтому оно без проблем смешивается с бензином. Биобутанол более транспортабелен — его можно поставлять, используя трубопроводы, тогда как для перемещения биоэтанола требуются специальные цистерны либо речные (морские) танкеры. Проблема в больших энергозатратах при производстве биобутанола. Но специалисты уже провели ряд успешных экспериментов, позволивших значительно увеличить выход горючего в производственном процессе.

Биодизель в Германии дешевле солярки

Исходный компонент другого вида биотоплива — биодизеля — масла рапса, сои, пальмы, подсолнечника, льна и других масличных растений. Современные западные учёные разрабатывают технологии производства биодизеля с использованием генномодифицированных организмов, а также водорослей. Страны Евросоюза считают биодизель основным возобновляемым жидким биотопливом. По прогнозам аналитиков, мировые объёмы его производства к 2020 году при сохраняющихся темпах составят 100 миллионов тонн в год. Европейский лидер по выпуску биодизеля — Германия, на долю этой страны приходится до 5 миллионов тонн топлива ежегодно. И биотопливо у немцев дешевле солярки: его производство субсидирует федеральный бюджет.
В США биодизель изготавливают в основном из соевого масла. На долю сои как сырья приходится около трети мирового объёма производства биодизеля, остальное — рапсовое и пальмовое масла. Идёт постоянный процесс по поиску более дешёвого сырья — для изготовления биодизеля уже также используют ятрофу, рыжик, клещевину… А вот так называемая бионефть представляет собой растительное топливо и содержит спирты и другие компоненты, но не углеводороды, поэтому название «бионефть» достаточно условно. Вещество получают путём безкислородного нагревания сырья (это может быть древесная щепа или мелассная барда — отходы сахароварения).
В перспективе использование в качестве сырья для производства бионефти разного рода бытовых отходов, на выходе дающих продукт, по своим свойствам не уступающий настоящей, природной нефти. Над подобным проектом, в частности, сегодня активно работает Министерство энергетики США.

В качестве сырья — любая биомасса

Как моторное топливо растительные масла в мире используют уже давно. Чаще всего в ход идёт рапсовое масло — эта культура самая продуктивная. На втором месте из растительных масел по частоте использования — подсолнечное масло, на третьем — соевое. Новый перспективный сырьевой источник — водоросли: в них содержится до 40% масел от общей массы, и они более продуктивны, нежели «земные» растения.
Мировой лидер по использованию растительных масел (чаще из рапса) как моторного топлива — Германия. Американцы предпочитают применять в качестве биотоплива соевое масло. Растительные масла энергетически плотнее спиртов, но более вязкие, в связи с чем их лучше смешивать с дизтопливом. Такая смесь называется биодит.
Biofuel-to-Liquid (BTL) считается инновационной, самой современной и наиболее перспективной технологией, при помощи которой производят жидкое биотопливо. BTL стали применять только в начале XXI века, в её разработке приняли участие такие концерны, как «Шелл», «Даймлер», «Фольксваген».
В качестве сырья можно брать практически любую твёрдую биомассу — древесную щепу, солому, отходы агропромышленного комплекса… В процессе производства биотоплива подобным способом применяется низкотемпературный пиролиз (безкислородное нагревание). Получаемая в результате этой и следующих за ней операций жидкость, по оценкам специалистов, в будущем может полностью заменить горючее, на котором сегодня ездят современные автомобили. Это доказывают опыты, проведённые в концерне «Фольксваген».
У нового топлива в сравнении с бензином наполовину меньше выбросов в атмосферу. Правда, пока производство BTL обходится дороже, чем выпуск дизельного топлива. Но учёные убеждены, что это проблема временная — достаточно только усовершенствовать технологию.

Знаете ли вы что…

С 1 га. ячменя после переработки сырья можно получить полторы тонны биоэтанола. С аналогичной площади пшеницы — свыше 2,7 тонны, кукурузы — 3,8 тонны, сахарной свёклы — более 6,2 тонны, сахарного тростника — 7,7 тонны. Сегодня топливный этанол производится главным образом из пищевого зерна. Это спровоцировало его удорожание и нехватку на мировом рынке. Более дешёвое растительное сырьё — древесина, солома.

Страны-лидеры на рынке биотоплива

В производстве биоэтанола в тройке лидеров США, Бразилия и Китай. Причём бразильцы и американцы держат свыше 80% мирового рынка изготовления данного альтернативного топлива.
По объёмам выпуска биодизеля и растительных масел как моторного топлива на первом месте Германия, в которой эти виды биотоплива производятся главным образом из рапса. Затем идёт Франция. Активно себя ведут на этом рынке Аргентина и Индонезия, где государство субсидирует поставки биодизеля из пальмового масла в Европу. Некоторые европейские страны в этой связи даже вынуждены были принять антидемпинговые законы, потому что аргентинцы и индонезийцы ввозили топливо стоимостью ниже сырья.
К сожалению, наша страна пока в аутсайдерах среди производителей биотоплива. Исторически аграрная страна, Россия не менее, а может, и более других стран мира заинтересована в производстве и использовании биотоплива — только лишь в отечественном аграрно-промышленном комплексе каждый год расходуется более 5 миллионов тонн дизельного топлива. Если подсчитать, даже 30-процентная замена нефтяного дизтоплива биодизелем может дать экономике страны более чем 10-миллиардный эффект.
Однако, несмотря на прямое указание президента РФ В.В. Путина главе Минсельхоза рассмотреть вопрос о стимулировании промышленного производства биотоплива, данное главой государства ещё в 2007 году, ситуация в этой сфере с мёртвой точки не сдвинулась. Большие надежды возлагались на запуск мощностей Восточно-Сибирского комбината биотехнологий (ВСКБ), но проект превратился в долгострой. Хотя изначально заверялось, что предприятие в числе прочей продукции будет производить и 30 тысяч тонн биобутанола. Российские аналитики в числе главных причин, сдерживающих развитие отечественной отрасли производства альтернативного топлива, называют высокие акцизные ставки в производстве спирта, отсутствие внятной нормативной базы, которая бы стимулировала этот процесс, и… неготовность нашей техники к потреблению подобных энергоносителей.
Современная мировая тенденция в производстве биотоплива сводится к постепенному уменьшению объёмов сырья, в качестве которого используются продовольственные культуры, — этот подход уже непопулярен, поскольку повышает цены на продовольствие. Биотопливо второго поколения требуется производить, беря за основу посевные травы, водоросли. Найдётся применение и бытовым отходам, быстрорастущим плантационным растениям, отходам деревообрабатывающей промышленности, соломе и пр.

Канал сайта

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Вы здесь: Главная Статьи Наука и техника Технологии Как из растений делают топливо