Маски, кукуруза, агава: из чего можно производить топливо
45
Звучит парадоксально, но факт: самый старый в мире вид энергетики - биотопливо - одновременно является и топливом будущего, одним из наиболее перспективных и чистых. Конечно, когда мы говорим о биотопливе в XXI веке, то вовсе не имеем в виду дрова и хворост. Прогресс не стоит на месте, и человечество научилось получать энергию, в том числе для транспорта, из самого экзотического сырья.

Биотопливо, по сути, это органика, которую можно использовать для получения энергии. Его можно применять традиционным путем, сжигая твердые дрова, древесные пеллеты, и так далее, а можно использовать биогазы или жидкое топливо. Здесь начинается самое интересное, ведь биотопливо применяется, в том числе, в двигателях внутреннего сгорания и способно заменить нефтепродукты. Самые распространенные виды жидкого биотоплива — это биоэтанол и биодизель.

Стоит учитывать, что в подавляющем большинстве речь идет не о простом сборе и использовании биомассы, ее необходимо определенным образом переработать, и уже затем получить тепло и энергию.

Твердое топливо: опилки и подстилки

Твердое биотопливо — это топливные древесные гранулы (пеллеты), которые являются прессованными отходами лесопильных производств и сельского хозяйства, или брикеты — высушенные органические вещества.
Крупнейшими производителями пеллетов являются США, Канада, Россия, ряд стран Европы. Пеллеты делают, например, из торфа, древесины, опилок, щепок, отходов кукурузы, соломы, различных растений, семечек и даже помета. Биомассу измельчают, высушивают, прессуют и сжимают в гранулы.

Сырья для таких пеллетов достаточно — к примеру, на любой птицефабрике на килограмм мяса приходится от 1 до 3 кг грязной подстилки из соломы или опилок. Естественно, недостатка помета птицефабрики тоже не испытывают, как и опилок — деревообрабатывающие производства.

Есть и более экзотические виды сырья. В этом году в Воронежской области, например, запустили производство топливных гранул из камыша. При этом на одном и том же оборудовании можно производить как пеллеты для отопления, так и гранулы из сена и трав для корма животных.

Жидкое: кожура и шелуха

Жидкое топливо — это биоэтанол и биодизель. Биоэтанол — это спирт, получаемый из сахара различных растений. Самое популярное сырье для биоэтанола — это зерно и кукуруза, но топливо могут выпускать и из сахарного тростника, свеклы, картофельных очистков, риса, сорго, проса и даже коры деревьев. В настоящее время ученые всех стран разрабатывают и совершенствуют технологии производства биоэтанола и биодизеля из всех частей растений. В частности, возможно получение биоэтанола из целлюлозы, то есть всех видов соломы.

Этанол первого поколения получают традиционным способом ферментации и сбраживания, в ходе которой микроорганизмы метаболизируют растительный сахар и производят этанол. Из целлюлозосодержащей древесины производят этанол второго поколения путем гидролиза.

Этанол может смешиваться с бензином для увеличения октанового числа и сокращения выбросов угарного газа и других загрязняющих веществ. Например, практически весь бензин в США содержит 10% этанола, и это топливо E10 могут использовать все автовладельцы без каких-либо последствий для своей машины.

Однако бензин с большим содержанием этанола могут применять лишь определенные виды транспорта. В США автомобили старше 2007 года можно заправлять бензином с 15% содержанием спирта. Бензин E85, который содержит от 51 до 83% этанола в зависимости от географии и сезона, в основном продается на Среднем западе США и разрешен только для автомобилей с возможностью выбора вида топлива. 

В Бразилии, которая производит больше всех этанола в мире после США, бензин содержит до 27% спирта. Все продаваемые машины в стране могут ездить на любой смеси биотоплива с классическим топливом.
Российские стандарты разрешают добавку в бензин до 10% биоэтанола в качестве присадки для топлива, повышающей его октановое число.

Машина с ароматом картошки фри

Биодизель производится из растительных масел, животных жиров и даже водорослей и переработанных пищевых жиров, его можно использовать в обычных автомобильных двигателях, смешивая с произведенным из нефти дизелем. Наиболее распространена смесь с 20-процентной долей биодизеля, однако в некоторых видах топлива она может доходить и до 100%. У биодизеля, между тем, есть один серьезный недостаток — он быстро становится густым при низкой температуре. Кроме того, многие эксперты также говорят о большем расходе такого топлива.

Биодизель из масла, на котором жарили картофель фри — звучит как фантастика? А между тем это реальность, которая открывает огромные возможности для множества ресторанных сетей по всему миру.
Впервые возможность использования биотоплива с обычным двигателем запатентовала компания Renault в девяностые годы. По свидетельствам использующих или тестирующих машины на таком топливе водителей, выхлопы от автомобилей на биодизеле и пахнут иначе: например, маслом, жареным картофелем или даже семечками.

Одними из крупнейших производителей биоэтанола являются США, Бразилия, Китай, ЕС, Индия, биодизеля — Европа, США, Бразилия, Аргентина, Индонезия.

Биогаз: птицефабрики и свалки

Энергетики применяют также и газообразное биотопливо — смесь метана и углекислоты, полученный при разложении биомассы. Биомассой в данном случае может выступать что угодно — например, крайне перспективным является навоз от животноводческих фабрик, очистки любого пищевого производства, трава.

В Финляндии, например, уже в этом году появится первая автостанция, заправляющая автомобили биогазом, полученном из переработанного навоза. Топливо будут поставлять фермеры, сотрудничающие с крупнейшим производителем молочной продукции, а в подмосковных Люберцах в этом году должна заработать первая установка, получающая электроэнергию из биогаза со свалки — полигона твердых коммунальных отходов.

СМИ сообщали даже, что Государственная дума РФ может законодательно закрепить требование к производствам перерабатывать просроченные товары, а не выбрасывать их. Нововведение, касающееся просроченных товаров, может вступить в силу через два года.

Кроме того, сейчас ученые работают над установками, позволяющими получать биогаз из водорослей и отходов водорослей, а затем направлять его на выработку электроэнергии.

Между тем, пока в России биогаз остается скорее уделом малого и среднего бизнеса, чем крупных компаний: причина — отсутствие субсидий для дорогостоящих биогазовых установок со стороны государства.

Сырьевая экзотика: пиво и агава

Например, израильские ученые разработали технологию выработки топлива из арбузов. Подходят для этого только особенные малайские арбузы, которые выращивают ради семян, а мякоть и корку выбрасывают. Однако ученые смогли ферментировать сок этих арбузов и получить биоэтанол.

Университет нефтяных и энергетических исследований предложили получать биотопливо из медицинских масок и других средств индивидуальной защиты. Как известно, пандемия привела к огромному росту отходов за счет одноразовых средств защиты, и сделала особенно актуальной проблему их утилизации.

По исследованию ученых, нетканый полипропилен, из которого сделаны маски, можно путем пиролиза — химического процесса, проходящего при очень высокой температуре и без доступа кислорода — превратить в топливо. Австралийские ученые предлагают производить биоэтанол из агавы — растения, на основе которого производят текилу.  Один гектар агавы может дать 10 тысяч литров топлива в год — это больше, чем отдача от популярных в отрасли кукурузы или сахарного тростника. Кроме того, при выпуске такого топлива используется меньше воды, а выбросы парниковых газов ниже.

Промышленники Австралии также решили проблему неиспользованного и просроченного во время карантина пива, пустив его на биотопливо. Пиво отправили на станцию очистки водосточных вод, где специальные установки переработали напиток в биогаз, использующийся для получения электроэнергии.

Ученые прорабатывают технологии получения биотоплива из микроводорослей с фотобиореакторах, а также путем электробиосинтеза, то есть применения электричества для синтеза биотоплива.

Биотопливо дороже солнца и ветра

По данным Международного энергетического агентства, в 2018 году было произведено 154 млрд тонн биотоплива, при этом в мировых энергопоставках на биотопливо и отходы пришлось 9%. Вместе с тем, если солнечная и ветроэнергетика в мире развивается поистине семимильными шагами, а цены на возобновляемые источники за последнее десятилетие резко упали, биотопливо заметно отстает от других видов ВИЭ.

Первый самолет на смешанном топливе полетел еще в 2008 году, а в 2011-м Атлантику впервые пересек коммерческий лайнер, использовавший исключительно биотопливо. Тогда энтузиасты были уверены, что пройдет несколько лет, и этот вид топлива будет использоваться повсеместно. Однако революции пока не состоялось. По данным Международного энергетического агентства, сейчас на биотопливо приходится лишь малая часть мирового потребления реактивного топлива — менее 0,1%.

Даже если нефть резко подорожает, потребление биотоплива к 2050 году, по прогнозам специалистов, не превысит 14%.  По данным BloombergNEF, мировые инвестиции в производство биотоплива в 2019 году составили лишь 500 млн долларов по сравнению с 22,9 млрд долларов в 2007 году.  Как отмечает агентство, управление энергетической информации США прогнозирует рост потребления всех видов биотоплива в 2040 году с 7,3% до лишь 9%, если цены на нефть не восстановятся.

В чем причина? Недостаток инвестиций, обусловленный нежеланием вкладываться в разработки, дающие слишком медленную финансовую отдачу. Сказалась и пандемия — падение цен на нефть и снижение спроса на топливо сделали биотопливо не слишком конкурентоспособным.

Кроме того, солнечная и ветроэнергетика упали в цене настолько, что сделали биотопливо менее конкурентоспособным. По данным Bloomberg Green, за десять лет цены на солнечную энергию и наземный ветер снизились на 90% и 70%, и теперь они являются более дешевой формой генерации. Кроме того, подешевели и литий-ионные аккумуляторные батареи.

Будущее биотоплива под вопросом. Несомненно одно — как минимум для небольших видов бизнеса и хозяйств оно все равно остается достаточно перспективным направлением.

Поделиться:

Facebook
Telegram
Email
Twitter
VK
OK
Reddit

Добавить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Российские ученые разработали новый способ разделения водонефтяных эмульсий

Ученые Института геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН разработали способ разделения промысловых водонефтяных эмульсий на воду и нефть без специальных реагентов. Получаемое таким образом сырье можно использовать как для продажи, так и для дальнейшей переработки. Результаты исследования опубликованы в Journal of Petroleum Science and Engineering.

далее ...

Чили начала строительство ВЭС на 105,6 МВт с системой хранения энергии

Enel Green Power Chile, чилийская «дочка» энергоконцерна Enel, приступила к строительству ветряной электростанции (ВЭС) La Cabana мощностью 105,6 мегаватт (МВт), которая будет расположена в области Араукания в центральной части Чили. Электростанция будет оборудована аккумуляторной системой хранения энергии на 34,3 МВт.

далее ...

Индонезия построит плавучую СЭС на 100 МВт

Индонезийская PT PLN Nusantara Power, «дочка» государственной энергораспределительной Persero, объявила тендер на строительство плавучей солнечной электростанции (СЭС) мощностью 100 мегаватт (МВт). Проект Karangkates будет реализован на водохранилище одноименной плотины, расположенной на острове Ява.

далее ...

Архивы


Сентябрь 2020
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930