Biopaliwa: jak skutecznie wykorzystywać odpady rolne

Wcześniej czy później nieodnawialne minerały, które są obecnie używane jako paliwo, zostaną całkowicie wyczerpane. Dlatego na całym świecie wprowadzane są różne technologie wykorzystujące biopaliwa. Może zastąpić tradycyjne źródła energii w większości obszarów ludzkiej działalności, a aby go uzyskać, wystarczy poddać recyklingowi odpady rolne w specjalny sposób.

Przepisy ogólne

Podstawowe pojęcia

Zacznijmy od określenia, czym są biopaliwa. Rozważany typ nośnika energii jest całkowicie ekologiczny i, za pomocą odpowiedniego sprzętu, może być wykorzystywany do ogrzewania budynków mieszkalnych, tankowania samochodów, zasilania zakładów przemysłowych i tak dalej.

Gazowe, płynne lub stałe biopaliwa mogą być wytwarzane z różnych roślin uprawnych (na przykład z rzepaku), a także z produktów przemiany materii zwierząt i ludzi (biopaliwo z obornika). Oznacza to, że surowce do jego produkcji są z reguły produktami, które zostały wcześniej wysłane na składowisko.

Ponadto zalety tego rodzaju energii można przypisać ich przyjazności dla środowiska. Podczas spalania uwalniane są znacznie mniej szkodliwe substancje, które mają wpływ na stan środowiska. To korzystnie odróżnia kotły biopaliwowe od urządzeń grzewczych zasilanych olejem napędowym lub gazem, które słyną ze swoich rakotwórczych spalin.

Ale biopaliwo ma znaczące wady:

• mała pojemność cieplna - biopaliwo ciekłe, spalanie w wymienniku ciepła, emituje mniej ciepła niż podobna ilość benzyny lub oleju napędowego;
• wysokie koszty produkcji - nowoczesne technologie nie pozwalają jeszcze na produkcję biopaliw - ciekłych, stałych lub gazowych - na skalę przemysłową, ponieważ ich cena jest nieco wyższa niż tradycyjnych nośników energii;
• Silne właściwości korozyjne - oleje roślinne i tłuszcze zwierzęce, które są częścią organicznych nośników energii, wywierają silny niszczący wpływ na mechanizmy, co utrudnia ich stosowanie w silnikach spalinowych i innych podobnych układach.

Obecnie pozyskiwanie biopaliw o mniej agresywnych właściwościach i tańszych metodach jest jednym z priorytetowych kierunków badań naukowych naukowców na całym świecie. Ogromny postęp w tej dziedzinie pozwala z pewnością stwierdzić, że w najbliższej przyszłości uda się uwolnić od większości niedociągnięć tego rodzaju energii.

Już szeroko stosowane biopaliwa do szklarni i innych struktur rolniczych. Gaz otrzymywany z przerobu obornika lub pelletu służy do wytworzenia komfortowego mikroklimatu, w którym rosną różne rośliny. (Zobacz także artykuł Ogrzewanie szklarni w zimie: funkcje.)

Zwróć uwagę! W przeciwieństwie do naturalnego oleju i gazu, które są produkowane tylko w miejscach ich występowania, biopaliwa nie są związane z polami i mogą być instalowane w dowolnym miejscu w naszym kraju.

Generacja biopaliw

Nawet na początku badań związanych z rozwojem energii z odpadów rolniczych naukowcy wyrazili obawę, że w przyszłości, gdy biopaliwa staną się powszechne, mogą pojawić się problemy z żywnością. Jest to możliwe, jeśli zbiory (kukurydza, rzepak, kukurydza) będą wykorzystywane nie do ich przeznaczenia, ale do destylacji na paliwo.

Aby tego uniknąć, naukowcy poszukiwali innych źródeł energii z biopaliw. W wyniku przeprowadzonych badań pojawiły się biopaliwa drugiej generacji i ich nowsze wersje.

Należą do nich substancje pochodzące nie z samych roślin, ale z ich odpadów: liści, łuski, kłącza i tak dalej. Wybitnym przedstawicielem tego rodzaju chłodziwa jest biopaliwo z trocin i obornika - gaz składający się z metanu i kwasu węglowego, który w codziennym życiu nazywa się "ściekami".

Jest on całkowicie identyczny pod względem składu z naturalnym metanem pochodzenia kopalnego. Po usunięciu z niego niepotrzebnych elementów można go wykorzystać do produkcji etanolu w piecach, które ogrzewają niektóre konstrukcje.

Najbardziej innowacyjne biopaliwo - którego prezentacja miała miejsce nie tak dawno - powstało z alg. Te podwodne rośliny mogą być uprawiane w stawach, które nie są odpowiednie dla potrzeb rolnictwa. Ponadto można je uprawiać w tak zwanych fitobioreaktorach.

W miarę rozwoju organizmy te tworzą struktury molekularne, które przypominają strukturę oleju w ich strukturze. Biopaliwo z alg to najbardziej obiecujący rozwój, jednak jego praktyczne zastosowanie jest nadal bardzo odległe.

Zwróć uwagę! Pozytywne aspekty stosowania alg można przypisać temu, że w trakcie swojego życia pochłaniają dwutlenek węgla, zmniejszając ilość gazów cieplarnianych w atmosferze naszej planety.

Odmiany biopaliw

Źródła energii z biopaliw, pomimo braków w składzie i technologii produkcji wymienionych w poprzednich sekcjach, są obecnie wykorzystywane. W niektórych obszarach ludzkiej działalności zastępują energię elektryczną. Istnieją nawet całe kotłownie oparte na biopaliwach, za pomocą których przeprowadza się ogrzewanie budynków mieszkalnych, budynków komercyjnych i przemysłowych.

Najczęściej stosowanymi biopaliwami są:

• płynny;
• solidny.

Przyjrzyjmy się każdemu z nich bardziej szczegółowo.

Liquid

Jedną z najbardziej odpowiednich upraw do produkcji biopaliw jest rzepak.

Nośnik energii jest wytwarzany zgodnie z następującym schematem:

• Zebrany rzepak poddawany jest drobnemu czyszczeniu, w wyniku czego usuwa się z niego śmieci, ziemię i inne obce elementy;
• po tym surowce roślinne są kruszone i wyciskane w celu uzyskania ciasta;
• następnie następuje estryfikacja oleju rzepakowego - lotne estry są ekstrahowane z tej substancji za pomocą specjalnych kwasów i alkoholi;
• na końcu powstałe paliwo biodiesla jest oczyszczane z niepotrzebnych zanieczyszczeń olejem.

Wskazówka! Uzyskana substancja nadaje się do niezależnego stosowania i może być również stosowana jako dodatek do oleju napędowego, co pozwala ograniczyć szkodliwe emisje do atmosfery.

Ponadto, szeroko rozpowszechnione jest biopaliwo E-95, które zastępuje tradycyjną benzynę. Ten rodzaj nośnika energii składa się z alkoholu etylowego z dodatkami, które zmniejszają działanie korozyjne na metalowe i gumowe części silników spalinowych zainstalowanych w samochodach.

Zalety benzyny biologicznej są następujące:

• koszt tego rodzaju paliwa jest niższy niż koszt tradycyjny;
• przy jego użyciu wzrasta czas działania oleju i elementów filtrujących;
• spalanie biopaliw nie prowadzi do tworzenia się plakietek na świecach, które uniemożliwiają przejście iskry;
• silnik spalinowy pracujący na biobenzenie nie wydziela szkodliwych substancji do atmosfery;
• etanol jest gorszy stan zapalny i nie eksploduje podczas wypadków drogowych;
• Organiczna benzyna detonuje w niższej temperaturze, ponieważ silnik samochodu nie przegrzewa się w ciepłym sezonie.

Pomimo powyższych zalet, biopaliwo płynne ma kilka wad, które uniemożliwiają jego powszechne wprowadzenie do działalności gospodarczej:

1. W przypadku stosowania benzyny organicznej, silniki spalinowe i inne urządzenia szybko zawodzą, ponieważ substancje tworzące naturalny nośnik energii powodują korozję i niszczą gumowe uszczelki agregatów. Nie znaleziono jeszcze skutecznych sposobów zwalczania tego zjawiska.
2. W celu całkowitego zastąpienia paliw kopalnych biologicznymi konieczne jest znaczne rozszerzenie powierzchni użytków rolnych, co obecnie jest niemożliwe. Ponadto powierzchnia gruntów nadających się do uprawy roślin jest ograniczona. Rozwiązanie tego problemu może służyć jako paliwo trzeciej generacji, którego prace nie zostały jeszcze zakończone.

Solidny

Oprócz biopaliw płynnych, stała energia organiczna zyskała zasłużone uznanie wśród konsumentów na całym świecie.

Ich funkcje są następujące:

1. Wykonane z różnych surowców pochodzenia biologicznego. Mogą to być odpady organiczne ludzi i zwierząt oraz części różnych roślin.
2. Istotą procesu technologicznego produkcji biopaliw stałych jest efektywne wykorzystanie różnych metod rozszczepiania celulozy. Obecnie prowadzi się wiele badań, których celem jest powtórzenie naturalnych procesów rozszczepiania występujących w przewodzie pokarmowym organizmów żywych.
3. Do produkcji stałego paliwa organicznego stosuje się tak zwaną masę biologiczną, która ma pewną konsystencję i proporcje. Gotowy produkt otrzymuje się poprzez usunięcie wilgoci z surowca i późniejsze tłoczenie.

Najczęściej energia stała jest dostarczana w następujących postaciach:

• brykiety;
• peletki;
• granulki.

Niezależna produkcja biopaliw

Niezbędne surowce

Tworzenie własnego biopaliwa jest łatwe. Wymaga to dużej ilości obornika i niezbyt skomplikowanego sprzętu, który można zamówić u wyspecjalizowanych firm.

Koszty, które poniesiesz w początkowej fazie, zwrócą się w ciągu kilku następnych lat. Kocioł na biopaliwa, który ogrzewa nie tylko pomieszczenia agrotechniczne i hodowlane, ale także dom mieszkalny, znacznie zaoszczędzi rachunki za media.

Najbardziej odpowiedni z punktu widzenia energii jest obornik koński. Jednak nie każde gospodarstwo zajmuje się hodowlą tych zwierząt, dlatego w zakładach produkujących biogaz można wykorzystać odpady innych zwierząt.

W procesie można stosować następujące mieszaniny organiczne:

• odpady koni, zmieszane z torfem lub słomą;
• obornik zmieszany z łodygami pozostałymi po obróbce lnu;
• obornik zmieszany z organicznymi odpadami ludzkimi;
• krowiego łajna zmieszane z koniem w stosunku 50/50;
• odpady krów zmieszanych z trocinami;
• obornik zmieszany z opadłymi liśćmi.

Przed wyprodukowaniem biogazu surowiec musi być umieszczony w szczelnym bunkrze, gdzie będzie poddawany fermentacji przez długi czas. Następnie nadmiar cieczy z mieszaniny biologicznej odparowuje się, a otrzymany biometan stosuje się w celu zaspokojenia różnych potrzeb ekonomicznych.

Domowa roślina biopaliwowa

Poniższa instrukcja dotyczy technologii samodzielnego wytwarzania, która może być wykorzystana do produkcji biopaliwa.

Konieczne jest wykonanie następujących czynności:

1. Przede wszystkim wykopuj dół o takiej wielkości, jakiej potrzebujesz (w zależności od ilości dostępnych surowców).
2. Ściany studni powinny być wzmocnione betonowymi pierścieniami. Zapobiegnie to zrzucaniu gleby. Stawy powinny być starannie uszczelnione betonowym roztworem z dodatkiem plastyfikatorów, zapobiegających wyciekom, przez które może wyparować wytworzony biogaz.
3. Z góry konstrukcja jest hermetycznie zamknięta kopułą, w której wykonywane są otwory i zainstalowane rurociągi, które są niezbędne do dostarczania gazu do odbiorców.
4. Aby zwiększyć wydajność instalacji, grzejniki mogą być montowane w zbiorniku w postaci cewek działających na prąd.

Zwróć uwagę! Aby użyć gazu organicznego, konieczne jest zmodernizowanie urządzeń grzewczych lub rekonstrukcja palników tak, aby więcej tlenu dostało się do komory spalania.

Proces otrzymywania biopaliw wygląda następująco:

• surowce organiczne są wkładane do zbiornika (jego skład jest szczegółowo omówiony w poprzedniej sekcji);
• konieczne jest również dodanie tam wody, zwiększając zawartość wilgoci w materii organicznej do 70%;
• następnie należy włączyć element grzewczy i zwiększyć temperaturę obornika do 35 stopni;
• po rozpoczęciu fermentacji temperatura mieszaniny wzrośnie jeszcze bardziej, w wyniku czego zacznie się gaz, który jest wykorzystywany do zasilania tych lub innych konsumentów.

Organiczne paliwo do kominków

Oprócz biogazu i ekologicznej benzyny, których stosowanie nie jest jeszcze bardzo rozpowszechnione, można już poczuć wszystkie przyjemności z używania biopaliw. Jest to Planica fanola fluid, który jest specjalnie zaprojektowany do stosowania w biokominkach i może być używany bez wyposażenia komina i specjalnej wentylacji.

Spalanie tego rodzaju paliwa nie powoduje spalania i dymu, a także nie wydziela szkodliwych substancji, które mogą szkodzić ludzkiemu ciału.

Jeden litr cieczy, zapalony w specjalnym zbiorniku zainstalowanym w kominie na biopaliwa, może palić się przez co najmniej 6 godzin z wydzieleniem ciepła, którego moc jest równa 3 kW energii. To prawie dwa razy więcej niż bardziej powszechne, ale mniej przyjazne dla środowiska drewno opałowe.

Wniosek

Biopaliwo jest jednym z obiecujących rozwiązań, z których wszystkie korzyści zostaną docenione w przyszłości. Nie przeszkadza to jednak w korzystaniu z własnej produkcji biopaliwa do szklarni lub kąpieli. Możesz dowiedzieć się więcej na ten temat z poniższego wideo.