Виды биотоплива: сравнение твердого, жидкого, газообразного

Получение древесного угля

Древесные угли представляют интерес для домовладельцев как топливо, используемое в домашних мангалах и барбекю. Не секрет, что покупать подобный уголь в магазине достаточно дорого, в то время как дома его можно выжечь бесплатно, только затратив свое время. Кстати говоря, сжигать его в твердотопливных котлах или печах бессмысленно, гораздо проще заложить в топку обычные дрова.

Выжигают уголь из древесины 2 способами:

в бочках;
в ямах.

Для первого способа требуется обычная стальная бочка на 200 л и бытовой пылесос. Последний послужит для нагнетания воздуха, поэтому в нижней части бочки должен быть врезан патрубок для его подключения. На дне емкости разводят огонь, затем заполняют ее дровами до половины и включают пылесос. Затем древесины накладывают доверху, закрывают ее крышкой и замазывают глиной. Когда все прогорит и бочка остынет, производится сортировка с целью отделить древесные угли от золы.

Похожим образом древесина обжигается в яме. Последняя выкапывается 0.8 м в диаметре и не более 0.6 м в глубину. Дно ямы утрамбовывается, после чего в ней разводят костер и послойно накладывают дрова длиной до 30 см. Наполнение происходит по мере обжигания предыдущего слоя, процесс длится около 3 часов. В конце яма накрывается ветками и мхом, а сверху присыпается землей. Через 2 дня покрытие можно снимать и выбирать угли.

Газообразное биотопливо

Начнём с того, что же такое природный газ. Природный газ — это большое сосредоточение газов, которые располагаются глубоко в недрах Земли, при анаэробном расщеплении органических веществ.

Если Вы хотите дышать именно воздухом, а не выхлопами, то обратите внимание на газовое топливо. Природный газ является наиболее экологически чистым видом топлива

Его экологичность трудно не оценить. При использовании газа замечено снижение вредных выхлопов от автомобилей в несколько раз. Природный газ, как топливо отличная эко-альтернатива бензину.

К такому типу топлива относятся:

Биогаз;
Биоводород;
Метан.

Такие виды биотоплива получаются в результате брожения биомассы. Процесс добычи биогаза заключается в том, что биомассы содержат смесь метана и углекислого газа. Таким образом, если подвергнуть биомассу воздействию специальных бактерий (метаногенов) произойдет разложение.

Биогаз

Продукт брожения органических отходов, в качестве которых могут использоваться фекальные остатки, сточные воды, бытовые отходы, отходы забойных производств, навоз, помет, а также силос и водоросли. Представляет собой смесь метана и углекислого газа. Еще одним продуктом переработки бытовых отходов при получении биогаза являются органические удобрения. Технология производства связана с преобразованием сложных органических веществ под воздействием бактерий, осуществляющих метановое брожение.

В начале технологического процесса осуществляется гомогенизация массы отходов, затем подготовленное сырье подается с помощью загрузчика в подогреваемый и утепленный реактор, где непосредственно и происходит процесс метанового брожения при температуре примерно 35-38 °С. Масса отходов постоянно перемешивается. Образующийся биогаз поступает в газгольдер (используется для хранения газа), а затем подается на электрогенератор. Полученный биогаз заменяет обычный природный газ. Можно использовать как биотопливо, либо вырабатывать из него электроэнергию.

Биоводород

Можно получить из биомассы термохимическим, биохимическим либо биотехнологическим путем. Первый способ получения связан с нагреванием отходов древесины до температуры 500—800 °C, в результате чего начинается выделение смеси газов – водорода, моноокиси углерода и метана. В биохимическом способе используются ферменты бактерий Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae, вызывающие продукцию водорода при расщеплении растительных остатков, содержащих целлюлозу и крахмал. Процесс протекает при нормальном давлении и невысокой температуре. Биоводород используется при производстве водородных топливных элементов на транспорте и в энергетике. Широкого применения пока не имеет.

История биологического дизтоплива

Текущее производство биодизеля в США в основном строится на соевых бобах или переработанном растительном масле из ресторанов

Идея создания биотоплива на удивление стара. Рудольф Дизель, чье изобретение теперь носит его имя, рассматривал растительное масло в качестве источника топлива для своего двигателя. Большая часть его ранних работ вращалась вокруг применения биотоплива. Например, в 1900 году на Всемирной выставке в Париже, Франция, Дизель продемонстрировал свой двигатель, запустив его на арахисовом масле. Точно так же Генри Форд ожидал, что его Модель Т будет работать на этаноле, кукурузном продукте. Закончилось все тем, что, как в случае с дизелем, так и с фордом, нефть оказалась самым логичным источником топлива. Такой выбор основывался на предложении, цене и эффективности нефти, в отличие от альтернативных источников топлива в те годы, когда технологии отставали от современных. Хотя это не было обычной практикой, растительные масла уже использовались как дизельного топливо в 1930-х и 1940-х годах.

В 1970-х и 1980-х годах, после прохождения Закона о чистом воздухе в 1970 году, идею применения биотоплива вновь рассмотрели в США. Это позволило Агентству по охране окружающей среды США (EPA) тщательней регулировать нормы выбросов загрязняющих веществ автомобилями. Автоконцерны начали ломать голову над тем, как снизить в выбросах уровень диоксида серы, оксида углерода, озона и оксида азота (NOx). Это заложило основу для разработки более чистых видов топлива и устанавливало экологические требования для присадок к топливу.

События за рубежом, такие как арабское нефтяное эмбарго 1973-1974 годов и иранская революция 1978-1979 годов в сочетании со снижением добычи нефти внутри страны, стали катализатором роста цен на “черное золото”. По данным Управления энергетической информации Министерства энергетики США, импорт сырой нефти из США сократился на 30% во время эмбарго. Мировые цены на сырую нефть подскочили примерно с 14 долларов за баррель в начале 1979 года до более чем 35 долларов за баррель в январе 1981 года, когда наметилась стабилизация. Цены существенно не падали до 1983 года, когда мировая цена закрепилась между 28 и 29 долларами за баррель.

С ростом цен на нефть начался поиск других источники топлива. В августе 1982 года в Фарго, Северная Дакота, проведена первая Международная конференция по растительным и овощным маслам. На этой конференции рассматривались вопросы от цены на топливо до влияния растительного масла на топливные добавки и методы экстракции.

В 1990 году в Закон о чистом воздухе внесли поправки, включающие строгие ограничения на выбросы автотранспортных средств. Поправки ввели положения о повышенном содержание кислорода в бензине (что снижает выбросы окиси углерода) и пониженном содержании серы в дизельном топливе.

В 1992 году Агентство по охране окружающей среды США приняло Закон об энергетической политике или EPACT. Целью закона было увеличение количества альтернативного топлива, на котором передвигался бы транспортный парк правительства США, чтобы уменьшить зависимость от иностранной нефти. Поправка EPACT 1998 года предписывала правительственным организациям использовать биодизельное топливо в существующих правительственных дизельных транспортных средствах. Поправка была нацелена на исключение траты дополнительных финансов на покупку транспорта на альтернативном топливе, как это предусматривал первоначальный EPACT.

С учетом этих правил и положений любая жизнеспособная нефтяная альтернатива сможет быстро найти свое место в экономике государства. Но наряду с достоинствами биодизель имеет и недостатки, понижающие его преимущество над бензином.

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%.

Достоинства и недостатки

Как и у любого другого продукта, у биотоплива есть свои плюсы и минусы. В частности всех владельцев биокаминов очень интересуют данные о расходе и эффективности подобного горючего.

Если рассматривать современные модели каминов, то для их полноценной работы достаточно пол литра жидкости в час. Гелевое биотопливо для каминов расходуется чуть дольше. При сжигании пол литра горючего, выделяемая энергия составляет ориентировочно 3-3,5 кВт/ч.

Другие достоинства биологического топлива мы свели в небольшой перечень:

Экологически чистое биотопливо во время горения не выделяет в воздух вредных веществ, гари, копоти, сажи, дыма или других газов.
Камины для квартиры на биотопливе не предполагают установку вытяжки, дымохода, поскольку они просто не нужны.
Поскольку дымохода и вытяжки нет, все тепло поступает в помещение. Дополнительно воздух в комнате увлажняется, т.к. при горении выделяются пары воды.
от биологического топлива практически не пачкаются, а небольшие загрязнения легко очистить.
Уровень горения жидкости в камине можно регулировать, особенно легко это делается с гелевым составом.
Биологические камины считаются пожаробезопасными устройствами, поскольку имеют термическую изоляцию корпуса. Установки подобных устройств элементарная, они легко собираются и легко разбираются.
В отличие от дров, биотопливо не оставляет после себя мусора и может быть куплено в любое время. К тому же цена на такой вид горючего вполне демократична.

Недостатки тоже присутствуют, но их немного:

Биологическое топливо нельзя доливать в камин в процессе его работы. Чтобы пополнить запасы, следует потушить пламя, дождаться остывания элементов камина, а после произвести заправку.
Биотопливо горючий состав, поэтому хранить его вблизи огня и раскаленных предметов нельзя.
Биологическое топливо разжигается специальной зажигалкой, сделанной из железа, использовать бумагу или дрова для розжига не допустимо.

Популярные марки биотоплива

Используется биологическое топливо в камине крайне просто, достаточно налить жидкость в специальный топливный резервуар, а затем поджечь. Залить большее количество жидкости, чем необходимо камину крайне сложно, поскольку на канистре с топливом нанесена шкала расхода, к тому же топливный блок для биокамина изготавливается определенного размера. Обычно 5 литровой канистры хватает на 19-20 часов работы камина.

Если же биокамин использует гелевый состав, то достаточно распечатать банку, установить ее в специальном месте камина за декоративными дровами или камнями и поджечь. Одна банка гелевого топлива горит примерно 2,5-3 часа. Чтобы увеличить пламя, можно использовать несколько банок. Чтобы потушить огонь в банках, достаточно их просто закрыть крышками, перекрывая огню доступ кислорода.

Применение в Европейских странах

Широкое применение возрастает огромными шагами. Сейчас газоболонных машин, насчитывается 10 миллионов. Россия лидер в поставках газового топлива, на западном рынке.

Современные заводы обязательно занимаются разработкой и выпуском одной или двух моделей газобалонных автомобилей Audi, Honda, Toyota и другие. Все они начинают налаживать производство автомобилей.

Энергетические преимущества были оценены разными странами, с разными экономическими обстановками. Авто, способные использовать газовое топливо, можно встретить от США, до Азии. В России, заводских газоболонных автомобилей очень мало, чаще всего можно встретить переоборудованные под газ, бензинные аналоги.

Автомобили с таким альтернативным видом топлива как газ, хорошо производят в таких странах как Германия и Чехия. Это из-за того что в первой налажена отличная заправочная инфраструктура, во второй, планируют заменить на более экономные аналоги 10% топлива. Страной, в которой уже сейчас широко используются автомобили на газовом топливе, является Италия. Более 779 тыс. ГБА, колеся просторами этой страны.

Производство биогаза в домашних условиях

Выкапываем яму для резервуара. Стены резервуара могут быть из любого материла, главное, чтобы он был герметичным. Объем резервуара зависит от ваших нужд (из одного килограмма биологических отходов, выделяется пол килограмма биогаза).
Наполняем резервуар био мусором (растительные и животные отходы), заливаем водой и герметично закрываем крышкой (не забывая проделать канал, через который газ будет попадать в емкость для хранения.
Через металлическую трубу соединяем резервуар для брожения биомусора с емкостью для хранения.
Подсоединяем систему к газовому котлу для обогрева. Не забываем про регуляторы давления. Этот этап лучше доверить специалисту! Неправильная эксплуатация системы может привести к утечке газа и взрыву.

Сильные и слабые стороны биотоплива

Как любой другой материал, биологическое топливо имеет свои достоинства и недостатки.

К сильным сторонам относится:

Дешевизна. Несмотря на практически идентичные расценки на биотопливо и бензин, биологические разновидности при сжигании выделяют очень мало вредных выхлопов. Это позволяет использовать их в самых разных условиях, адаптируя к двигателям любых моделей. При этом двигатель работает в оптимальном режиме, сохраняя свою чистоту длительное время по причине малого числа сажи.
Мобильность. В этом отношении биологическое топливо заметно превосходит другие типы альтернативных энергоресурсов. К примеру, аккумуляторные батареи, используемые при работе солярного и ветрового оборудования, обычно размещают стационарно. Биологическое горючее без проблем можно транспортировать на любое расстояние.
Возобновляемость энергии. Как говорят эксперты, имеющихся на данный момент залежей сырой нефти достаточно для работы мировой промышленности еще на сотни лет. Однако рано или поздно этот ресурс все равно иссякнет. Биотопливо, которое получают из растительного и животного сырья, является постоянно возобновляемым источником.
Экологическая безопасность. Как известно, топливо на основе углеводородов при сжигании выделяет значительное количество углекислого газа. Это стало причиной парникового эффекта, спровоцировавшего глобальное потепление. Использование биологических веществ дает возможность сократить выбросы углекислоты на 65%. Кроме того, в составе биотоплива есть растительные компоненты, выводящие из воздуха оксид углерода.
Экономическая безопасность. Залежами углеводородов могут похвалиться далеко не все страны. Это создает условия, при которых многие государства вынуждены приобретать нефть или газ, вкладывая в это направление значительную часть национальных бюджетов. Что касается биологического горючего, то его производство можно наладить в любой стране. Таким образом появляется хорошая возможность создать новые рабочие места, что положительным образом сказывается на развитии местных экономик.

Технологии производства биотоплива постоянно совершенствуются, поэтому положительный эффект от использования данного вида горючего постоянно увеличивается. К примеру, ряд стран стало применять в качестве сырья планктон и водоросли.

Однако расширение масштабов изготовления биологического топлива встречает серьезные препятствия. В первую очередь это связано с ограничениями по выращиванию растений.

Перечень факторов, требующих учета при выращивании растений для выработки биомассы:

Водопользование. Чтобы добиться хорошего урожая, необходим хороший полив. В местностях с засушливым климатом это не всегда возможно.
Инвазивность. Растения, используемые для производства топлива, нередко отличаются агрессивностью. Заглушая местную флору, они могут повредить экосистему региона.
Удобрения. Выращивание культур под биотопливо предусматривает использование дополнительных питательных веществ для почвы. Это может стать угрозой для других растений.
Климатические условия. Не все местности имеют подходящий для выращивания биокультур климат.

В ходе активного выращивания растений происходит истощение почв. Если пренебрегать правилами агротехники, содержание полезных компонентов в составе грунта заметно уменьшится. Последствиями может стать обострение продовольственной проблемы и нарушение экосистемы.

Внедрение производства биомассы, как правило, сопровождается расширением сельскохозяйственных территорий. Для этого приходится осваивать новые площади, что чревато нарушением микроэкосистем, вплоть до гибели некоторых видов растений и животных.

Выращивание монокультур также встречает сложности. В целях увеличения урожайности производители засеивают участки определенными культурами. Такой подход негативно влияет на качество сельскохозяйственных угодий из-за изменений окружающей среды.

Поля, где высеян только один вид растений, атакуются обычно конкретными вредителями. Применяя для их уничтожения инсектициды и пестициды, производитель содействует выработку у насекомых иммунитета к этим средствам.

По мнению ученых, лучшим вариантом избежать вышеописанные проблемы является использование биоразнообразие культур. На одном поле желательно высаживать несколько видов растений.

Что такое биотопливо

Энергия, скрывающаяся в растительной массе, является практически неиссякаемой, ведь ее источником служит наше солнце. Растения умеют использовать энергию солнца, перерабатывая ее для своего роста. В свою очередь, животные и птицы получают энергию, питаясь биомассой, при этом производят продукты жизнедеятельности. По определению, биотопливо — это горючее, получаемое из сырья растительного или животного происхождения, а также отходов жизнедеятельности и различных производств, связанных с обработкой биомассы.

Современные технологии позволяют получать биотопливо в трех видах: твердом, жидком и газообразном. Твердое горючее мы встречаем в жизни наиболее часто в виде пеллет и различных брикетов, получаемых методом прессования. Жидкое топливо – биодизель – в странах постсоветского пространства пока еще редкость, это обусловлено наличием большого количества ископаемых углеводородов по приемлемой цене. В то время как получать жидкое биотопливо из растительного масла достаточно дорого и технологически сложно.

Производство горючего биогаза гораздо проще и дешевле, вследствие чего набирает все большую популярность. Владельцы животноводческих и птицеферм все чаще задумываются о приобретении биогазовой установки, ведь в их распоряжении имеется огромное количество помета и навоза, что как нельзя лучше подходят для этой цели.

Перечислять здесь все виды растительного сырья для переработки в топливо, его источники и технологию производства нет смысла. Нас интересуют только те виды биотоплива, которые можно успешно получать в домашних условиях, не вкладывая больших денежных средств. Вот они:

биогаз, извлекаемый из продуктов жизнедеятельности домашних животных и птицы;
брикеты из различных отходов растительного происхождения;
древесный уголь.

Конечно, если очень постараться, то можно самостоятельно изготовить и пеллеты, и экодизель, и даже экобензин. Подобными вещами люди занимаются в качестве хобби, затрачивая на это годы своей жизни и зачастую немалые средства. Для широкого круга пользователей такие непростые технологии малодоступны, а потому рассматривать их мы не будем.

Общие положения

Основные понятия

Начнем с определения того, что такое биотопливо. Рассматриваемый вид энергоносителя является полностью органическим и при наличии соответствующего оборудования может использоваться для отопления жилых домов, заправки автомобилей, питания промышленных установок и так далее.

Газообразное, жидкое или твердое биотопливо может производиться из различных сельскохозяйственных растений (например, из рапса), а также продуктов жизнедеятельности животных и человека (биотопливо из навоза). То есть, сырьем для его изготовления служат, как правило, те продукты, которые ранее отправлялись на свалку.

Сырьем для производства биотоплива служит органика

Кроме того, к преимуществам рассматриваемого типа энергоносителей можно отнести их экологичность. При сгорании выделяется намного меньше вредных веществ, влияющих на состояние окружающей природной среды. Это выгодно отличает котлы на биотопливе от отопительного оборудования на солярке или газе, которые славятся своими канцерогенными выхлопами.

Но биологическое топливо имеет и существенные недостатки:

низкая теплоемкость – жидкое биотопливо, сгорая в теплообменнике, выделяет меньшее количество тепла, чем аналогичный объем бензина или дизельного топлива;
высокая себестоимость производства – современные технологии еще не позволяют производить биотопливо – жидкое, твердое или газообразное – в промышленных масштабах, потому его цена несколько выше, чем традиционных энергоносителей;
сильные коррозийные свойства – растительные масла и животные жиры, входящие в состав органических энергоносителей, оказывают сильное разрушительное воздействие на механизмы, что затрудняет их использование в двигателях внутреннего сгорания и других подобных системах.

В настоящее время получение биотоплива с менее агрессивными свойствами и более дешевыми способами является одним из приоритетных направлений научных исследований ученых всего мира. Огромный прогресс в этой области позволяет с уверенностью говорить, что от большинства недостатков этого вида энергоносителей можно будет избавиться в ближайшее время.

Органическое топливо не лишено недостатков

Уже сейчас широко используется биотопливо для теплиц и других агротехнических сооружений. Газ, полученный в результате переработки навоза, или пеллеты применяются для создания комфортного микроклимата, в котором произрастают различные сельскохозяйственные культуры. (См. также статью Отопление теплицы зимой: особенности.)

Поколения биотоплива

Еще на заре исследований, связанных с разработкой энергоносителей из отходов сельского хозяйства, ученые высказывали опасение, что в будущем, когда биологическое топливо получит широкое распространение, могут возникнуть продовольственные проблемы. Это возможно, если сельскохозяйственные культуры (кукуруза, рапс, маис) будут использоваться не по прямому назначению, а для перегонки в топливо.

Чтобы избежать этого, ученые искали другие биотопливные источники энергии. В результате их исследований появилось биотопливо второго поколения и более новые его разновидности.

К ним относятся вещества, получаемые не из самих растений, а из их отходов: листьев, шелухи, корневищ и так далее. Ярким представителем этой разновидности теплоносителя является биотопливо из опилок и навоза – газ, состоящий из метана и углекислоты, который в обиходе носит название «канализационного».

По составу он абсолютно идентичен природному ископаемому метану. После того как из него будут удалены ненужные элементы, он может использоваться с целью получения этанола для печей, отапливающих те или иные сооружения.

На фото – водоросли, из которых производится органическое топливо

Наиболее инновационное биотопливо – презентация которого проходила не так давно – производится из водорослей. Эти подводные растения могут выращиваться в водоемах, которые не подходят для сельскохозяйственных нужд. Боле того, их можно культивировать в так называемых фитобиореакторах.

По мере развития эти организмы образуют молекулярные структуры, напоминающие по своему строению структуру нефти. Биотопливо из водорослей – наиболее перспективная разработка, однако, до ее практического применения еще очень далеко.

Установка для производства органического энергоносителя из водорослей

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.

Тенденции развития мирового рынка биотоплива

Движущими факторами для распространения биотоплива являются угрозы, связанные с энергетической безопасностью, изменением климата и экономическим спадом. Распространение производства биотоплива по всему миру нацелено на увеличение доли потребления экологически чистого топлива, особенно на транспорте; снижение зависимости от импортируемой нефти для многих стран; снижение выбросов парниковых газов; развитие экономики.

Биотопливо является альтернативой традиционным видам топлива, получаемым из нефти. Мировыми центрами производства биотоплива в 2014 являются США, Бразилия и Европейский Союз. Самый распространённый вид биотоплива – биоэтанол, его доля составляет 82% всего производимого в мире топлива из биологического сырья. Ведущими его производителями являются США и Бразилия. На 2-м месте находится биодизель. В Европейском Союзе сосредоточено 49% производства биодизеля. В долгосрочной перспективе постоянно растущий спрос на биотопливо со стороны наземного, воздушного и морского транспорта может сильно изменить сложившуюся ситуацию на мировом рынке энергоносителей.

Использование сельскохозяйственного сырья для производства жидкого биотоплива и рост объёмов его производства обусловили спрос на сельскохозяйственную продукцию, что повлияло на цены продовольственных культур, используемых при производстве биотоплива. Объём производства биотоплива второго поколения продолжает расти, и к 2020 мировое производство биотоплива второго поколения должно составить 10 млрд. литров. Мировое производство биотоплива к 2020 должно увеличиться на 25% и составить ок. 140 млрд. литров. В Европейском Союзе основная часть производства биотоплива приходится на биодизель, производимый из семян масличных культур (рапса).

По прогнозам, в странах Евросоюза будет расширяться производство биоэтанола из пшеницы и кукурузы, а также сахарной свёклы. В Бразилии, как ожидается, производство биоэтанола будет продолжать расти ускоренными темпами и достигнет к 2017 примерно 41 млрд. литров. В целом производство биоэтанола и биодизеля, согласно прогнозу, к 2020 будет возрастать быстрыми темпами и составит 125 и 25 млрд. литров соответственно. Начался быстрый рост производства биотоплива в Азии. По данным на 2014, Китай находится на третьем месте по производству биоэтанола, и ожидается, что это производство будет расти в течение следующих десяти лет более чем на 4% в год. В Индии производство биоэтанола из мелассы, согласно прогнозам, будет увеличиваться более чем на 7% в год. При этом расширяется производство биодизеля из новых культур, таких как ятрофа.

По прогнозам Мирового энергетического агентства (МЭА), нехватка нефти в 2025 будет оцениваться в 14%. По данным МЭА, если даже общий объём производства биотоплива (в том числе биоэтанола и биодизеля) к 2021 составит 220 млрд. литров, то его производство покроет лишь 7% мировой потребности в топливе. Темпы роста производства биотоплива намного отстают от темпов роста потребности в них. Происходит это из-за наличия дешёвого сырья и недостаточного финансирования. Массовое коммерческое использование биотоплива будет определяться достижением ценового равновесия с традиционными видами топлива, получаемыми из нефти. По прогнозам учёных, доля возобновляемых источников энергии к 2040 достигнет 47,7%, а биомассы – 23,8%.

При существующем уровне развития технологий производство биотоплива будет составлять небольшую часть глобальных поставок энергии, цены на энергию будут оказывать влияние на стоимость сельскохозяйственного сырья. Биотопливо может по-разному воздействовать на продовольственную безопасность – рост цен на сырьевые товары, обусловленный производством биотоплива, может нанести ущерб импортёрам продовольствия, с другой стороны, стимулировать внутреннее сельскохозяйственное производство мелкими фермерскими хозяйствами.

Каким должен быть состав навозной массы?

Загружаемую массу навоза внутрь биореактора не следует рассматривать просто как сырьё, подходящее в любом качестве. Составляющая субстанции имеет принципиальное значение для процесса брожения. На практике отмечено, что уменьшение частичек субстрата сопровождается лучшей эффективностью процесса.

Выраженная волокнистость субстрата и увеличение площади взаимодействия бактерий – вот главные критерии, способствующие скорому разложению навозной массы. В таком состоянии навозное сырьё при подогреве и перемешивании не образует осадка или плёнки на поверхности, что существенно упрощает фильтрацию газовой смеси.

Степенью измельчения сырья определяется длительность брожения, что в свою очередь оказывает влияние на объём получаемого газа. Таким образом, для уменьшения времени брожения необходимо хорошо измельчать сырьё: чем лучше качество измельчения, тем меньше период брожения.

Выводы и полезное видео по теме

На представленном ниже ролике можно увидеть процесс изготовления популярного вида биотоплива – древесных брикетов:

Виды биологического топлива различаются не только агрегатным состоянием, но и характеристиками

При выборе подобных материал необходимо принимать во внимание их планируемое использование, эффективность, функциональные свойства и стоимость

Есть опыт использования альтернативного горючего? Или хотите задать вопросы по теме биотоплива? Пожалуйста, комментируйте публикацию и участвуйте в обсуждениях. Блок обратной связи расположен ниже.