Реферат на тему биотопливо

Обновлено: 30.06.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Глава 1. Биоэтанол как альтернативный источник энергии…………. 6

§ 1. Альтернативные источники энергии их классификация…………. 6

§ 2. Состав, строение и физико-химические свойства биоэтанола……. 9

§3. Сырье и технология производства биоэтанола………………………14

§4. Особенности и направления использования биоэтанола как АИЭ…23

Неважно, когда на Земле закончится нефть, - через пятьдесят, сто или двести лет. Ясно, что источник энергии исчерпаем в принципе и, следовательно, ему рано или поздно придётся искать альтернативу. В 60-х годах из-за доступности дешёвого жидкого и газообразного топлива доля альтернативных видов топлива в топливном балансе страны постоянно снижалась и составляла менее 2%, соответственно, резко сократился объём исследовательских и проектных работ.

Только к концу 80-х годов интерес к альтернативным источникам энергии (АИЭ) в России снова возрос. Изменившиеся в последние годы экономические условия и связанный с ними рост цен на традиционные виды топлива потребовали изменений в структуре баланса, прежде всего для удалённых территорий России. Требуется максимальное замещение привозного топлива местными топливно-сырьевыми ресурсами. В настоящее время решение проблемы энергетического использования местных топливных ресурсов стало одной и из неотложных задач социально-экономического развития и жизнеобеспечения многих регионов России.

Причины, способствующие переходу на АИЭ:

увеличение загрязнения окружающей среды, нарушение теплового баланса атмосферы, которое приводит к глобальному изменению климата;

дефицит энергии и ограниченность топливных ресурсов с всё нарастающей остротой показывают неизбежность поиска новых источников энергии;

численность и плотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районы для строительства АЭС, ГРЭС и ТЭЦ, хорошо известен и вред, наносимый гигантскими равнинными ГЭС, - всё это увеличивает социальную напряжённость.

Сегодня общеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционных энергодобывающих технологий, их использование неизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетиях XXI веке.

Согласно прогнозам, газ, который имеется на территории бывшего СССР, по самым оптимистическим прогнозам хватит на 70 лет. Нефть в Саудовской Аравии закончится лет через 35. Эти цифры должны заставить задуматься всех. Это ведь не так и много. А что потом? Что делать дальше, особенно если на тот момент не будет альтернативных вариантов?

Собственно альтернативные источники энергии уже и сейчас не только имеются, но и успешно используются для блага людей. Швеция, например, к 2020 году полностью планирует отказаться от органических источников топлива и перейти на энергию из возобновляемых источников. Исландия где-то к 2050 году. Бразилия активно использует сахарный тростник и через 5 лет планируется 80% транспорта перевести на этанол, который из тростника и добывается. Великобритания использует энергию ветра и волн, и к 2012 году 10% энергии страны будут из возобновляемых источников, ведь энергии ветра и волн гарантированно хватит намного дольше, чем органических источников энергии. В планах у США развитие атомной энергетики. Испания и Германия являются лидерами по Европе по использованию ветроэнергетики, ее прирост каждый год составляет 25%.

Как видим, Европа и не только она, доказала, что использовать альтернативные источники энергии не только необходимо, но и выгодно. Их нужно развивать, за ними будущее.

Цель: изучить альтернативный источник энергии – биоэтанол.

Задачи:
1. Изучить химический состав биоэтанола;

2. Перечислить основное сырье для производства биоэтанола;

3. Рассмотреть основные этапы и технологию производства биоэтанола;

4. Перечислить особенности и направления использования биоэтанола как АИЭ;

6. Выразить мнение о перспективе данного источника энергии в будущем.

Актуальность темы определяется растущим значением альтернативных источников энергии в энергетике разных стран, в том числе и России.

Альтернативные источники энергии их классификация

В последнее время в мире все чаще стали задумываться о реальной замене невозобнавляемых энергоисточников, таких как: газ, нефть и уголь на возобновляемые.

В Европе разработки по альтернативным видам топлива продвигаются достаточно активно. Голландцы уже сейчас предлагают предварительный план по дополнительным инвестициям в опытные разработки. Во-первых, порт Роттердам может служить пунктом для экспорта альтернативных энергоносителей, во-вторых, исследовательские центры по биотопливу и производственные мощности могут также располагаться в Голландии, что сыграет только на пользу экономики этой страны.

В данный момент несколько серьезных компаний вовлечены в разработки видов топлива будущего: Nedalco BV занимается исследованием и разработкой целлюлозного этанола и уже рассматривает возможность строительства завода по этанолу, компания Biofuels BV развивает технологию HTU дизеля. Кроме того, известная англо-голландская компания Royal Dutch Shell проводит исследования по биотопливу второго поколения [5].

Подогревают спрос на биоэтанол и страны ЕС. В конце прошлого года министр промышленности Франции Франсуа Лоос предложил Европейскому союзу активно использовать биотопливо. На конец 2005 года на долю биогорючего приходилось около 2% от всего продаваемого в странах ЕС бензина и дизельного топлива. Лоос добивается, чтобы эта доля к 2010 году была доведена до 6%. Если для бензиновых двигателей используется этанол, то для дизельных двухтактных двигателей идет растительное масло (в Европе, к примеру, отдают предпочтение рапсовому маслу). В продаваемых сегодня на европейских автозаправках смесях, обозначаемых как "био", доля спирта или масла составляет примерно 5%. Например, для поощрения автолюбителей, использующих растительное топливо, в Голландии масло для заправки не облагается налогом, и цена за литр составляет 0,70 евро (1,5 евро за литр дизельного топлива). Правда, пока в Голландии биоавтомобилей насчитывается меньше 1% - около 10 тыс. машин.

Так что же такое альтернативные источники энергии?

Альтернативные источники энергии (АИЭ) – способ, устройство или сооружение, позволяющее как АИЭ получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле.

Биотопливо - это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса , кукурузы , сои .

Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол , метанол , биодизель ), твёрдое биотопливо ( дрова , солома ) и газообразное ( биогаз , водород ) [4].

Классификация альтернативных источников энергии

Тип источника

Преобразует энергию

Движение воздушных масс

Электромагнитное излучение Солнца

Движение воды в реках или морях

Теплоту сгорания возобновляемого топлива (например, биоэтанола)

Растущий интерес к альтернативным видам топлива для легковых и грузовых автомобилей обусловлен тремя существенными соображениями: альтернативные виды топлива, как правило, дают меньше выбросов, усиливающих смог, загрязнение воздуха и глобальное потепление; большинство альтернативных видов топлива производится из неисчерпаемых запасов; использование альтернативных видов топлива позволяет любому государству повысить энергетическую независимость и безопасность. Закон об энергетической политике США от 1992 г. определяет восемь альтернативных видов топлива, в которые входит непосредственно биоэтанол (смесь, содержащая 85 % этанола и 15% из бензина) [10].

Состав, строение и физико-химические свойства биоэтанола

Биоэтанол является альтернативным видом жидкого осветленного топлива для бензиновых двигателей.

Биоэтанол - обычный этанол, получаемый в процессе переработки растительного сырья для использования в качестве биотоплива.

Молекулярная формула: С ₂ Н ₅ ОН

Электронная формула: Пространственное строение этанола:

Структурная формула:

Согласно Киотскому соглашению, Европейский Союз поставил цель увеличить долю биотоплива в автомобильном топливе с 2% в 2005 г. до 5,75% в 2010 г. и планирует повышать эту долю по мере развития рынка. Бензиновые смеси, содержащие до 5% этанола, уже продаются в ряде стран Европы и не влияют на стандартные гарантии производителей автомобилей [10].

Физические свойства этанола:

Молекулярная химическая формула - С ₂ Н ₅ ОН, М (С ₂ Н ₅ ОН) = 46,069 г/моль; бесцветная легкоподвижная жидкость с характерным запахом и жгучим вкусом; Тпл. -114,15°С, Ткип. 78,39°С, не токсична;

Смешивается во всех соотношениях с водой, спиртами, диэтиловым эфиром, глицерином, хлороформом, ацетальдегидом, бензином и др. Горит бледно-голубым пламенем, выделяя большое количество энергии.

Биотопливо – это топливо из биологического сырья получаемое в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои.

Рапс (лат. Brassica napus) — вид травянистых растений из семейства Капустные (Крестоцветные). Важное масличное растение; экономическое значение рапса к концу XX века существенно выросло в связи с тем, что он начал использоваться для получения биодизеля.

Рис.1 Соцветие рапса

Относительно места происхождения рапса до сих пор нет единого мнения, но во многих странах Европы, Азии, Америки и Северной Африки рапс встречается в одичалом состоянии как сорняк. В России как масличную культуру его начали возделывать с начала XIX в.

Рапс — однолетнее растение длинного дня, холодостойкое, требовательное к влаге и плодородию почвы, хорошо произрастает в умеренной зоне. Размножается рапс семенами.

В настоящее время насчитывают 12 разновидностей рапса.

· При создании сортов пищевого направления к основным задачам следует отнести увеличение содержания масла в семенах и повышение его качества. Важное значение в селекции рапса этого направления имеет окраска семян . Предпочтительны желтосемянные сорта, поскольку они отличаются повышенным содержанием масла и белка и низким — клетчатки (используется в производстве маргарина, жидких жиров олеиновой кислоты ).

· При создании сортов технического направления необходимы сорта, содержащие в своём составе те или иные жирные кислоты. Например, технические масла (гидравлическое и смазочное) и биотопливо должны обладать высоким содержанием эруковой кислоты, а предназначенные для производства синтетических моющих средств и парфюмерной продукции — лауреновой.

· При создании сортов кормового направления необходимы сорта с высоким качеством как семян, так и зелёной массы, повышенным содержанием белка, сбалансированного по аминокислотному составу, и низким уровнем глюкозинолатов[1] .

Что представляет собой биотопливо?

Первое что приходит в голову обыкновенные дрова. Твердое биотопливо.

Дрова - древнейшее топливо, используемое человечеством. В настоящее время для производства дров или биомассы выращивают энергетические леса, состоящие из быстрооборачиваемых растений.

Виды биотоплива

Биоэтанол — обычный этанол, получаемый в процессе переработки растительного сырья для использования в качестве биотоплива. Полное производство этанола на 2009 было 73.9 миллиарда литров (19.5 миллиардов галлонов) согласно данным, собранным F.O. Licht. GRFA предсказывает, что глобальное производство достигнет 85.9 миллиардов литров (22.7 миллиарда галлонов) в 2010 (на 16.2% больше чем в 2009г.). В этом году производство Этанола переместит потребность в 370 миллионах эквивалентных баррелей нефти глобально.

- Мировое производство биоэтанола в 2005 составило 36,3 млрд литров, из которых 45 % пришлось на Бразилию и 44,7 % — на США. Этанол в Бразилии производится преимущественно из сахарного тростника, а в США — из кукурузы.

Производство этанола из тростника на сегодняшний день экономически более выгодно, чем из кукурузы. Федеральное правительство США предоставляет производителям этанола налоговый кредит (но не субсидии) до $0,51 за галлон этанола. Бразильский этанол дёшев из-за низких заработных плат у сборщиков сахарного тростника.

Биометанол - метиловый спирт, произведенный в результате переработки биологического сырья (шелухи зерен и семечек, сухих листьев, навоза, помета), а также из органического мусора.

В числе относительно новых способов использования метанола, а соответственно и биометанола, выделяют:

- применение в качестве добавки к автомобильным бензинам;

- применение в топливных элементах;

- для метилирования растительных масел в процессе производства биодизеля.

Основными достоинствами биометанола являются:

- низкий объем выбросов углекислого газа;

- возможность организовать переработку (рециклинг) отходов животноводства и сельского хозяйства.

Главные недостатки биометанола:

- низкий энергетический КПД — максимум 68%;

- бесцветное пламя, что может привести к аварийным ситуациям;

- срок окупаемости проекта — до 20 лет.

Всего в мире насчитывается примерно 90 заводов по производству метанола. Темпы роста объемов их выпуска довольно низкие и составляют всего 4% в год.

В мире насчитывается всего 5 перспективных проектов,касающихся биометанола, среди них: BioMCN (Нидерланды, Европа), Smithfield Foods (Юта, США), North Shore Energy Technologies (в перспективе, США), Norin Green (в перспективе, Япония), Atlantic Biomass (в перспективе, США).

20% совокупного потребления метилового спирта как в чистом виде, так и в виде его производных приходится на долю транспортных средств. Несмотря на то, что к 2020 году доля биотоплив в транспортном секторе должна превысить 6%, доля биометанола останется довольно низкой — всего 0,2%.

Бутиловый спирт - Биобутанол Бутанол- C4H10O — Бесцветная жидкость с характерным запахом. Широко используется в промышленности. Энергия бутанола близка к энергии бензина. Бутанол может использоваться в топливных элементах, как сырьё для производства водорода. Кроме того, бутанол используют в качестве растворителя при производстве некоторых видов лакокрасочных материалов.

В США ежегодно производится 1,39 млрд литров бутанола приблизительно на $1,4 млрд. Энергия бутанола близка к энергии бензина.

В 2007 году в Великобритании начались продажи биобутанола в качестве добавки к бензину.

Диметиловый эфир( C2H6O) — экологически чистое топливо без содержания серы, содержание оксидов азота в выхлопных газах на 90 % меньше, чем у бензина. Может производиться как из угля, природного газа, так и из биомассы.

Применение диметилового эфира не требует специальных фильтров, но необходима переделка систем питания (установка газобалонного оборудования, корректировка смесеобразования) и зажигания двигателя. Без переделки возможно применение на автомобилях с LPG-двигателями при 30 % содержании в топливе.

В июле 2006 года Национальная Комиссия Развития и Реформ (NDRC) (Китай) приняла стандарт использования диметилового эфира в качестве топлива. Китайское правительство будет поддерживать развитие диметилового эфира, как возможную альтернативу дизельному топливу. В ближайшие 5 лет Китай планирует производить 5-10 млн тонн диметилового эфира в год.

Биодизель — топливо на основе жиров животного, растительного и микробного происхождения, а также продуктов их этерификации. Сырьём могут быть рапсовое, соевое, пальмовое, кокосовое масло, или любого другого масла-сырца, а также отходы пищевой промышленности. Разрабатываются технологии производства биодизеля из водорослей. Биодизель обладает рядом существенных преимуществ. Он нетоксичен (его токсичность составляет лишь 10% от токсичности поваренной соли), разлагается в естественных условиях (приблизительно за то же время, что и сахар), практически не содержит серы и канцерогенного бензола.

- С точки зрения получения энергии данная биосистема имеет существенные экономические преимущества по сравнению с другими способами преобразования солнечной энергии.

- Микроскопические водоросли являются источником биотоплива, которое можно использовать вместо привычной солярки (дизеля минерального). Водоросли - это источник энергии и метод борьбы с глобальным потеплением. Водоросли относятся к числу наиболее быстро растущих растений во всем мире, и на 50% состоят из масел, которые используются для производства биодизельного топлива. В настоящее время насчитывается около 65000 известных видов водорослей, а сотни тысяч еще предстоит определить. Как известно, одни из видов могут быть идеальны для работы реактивного двигателя, в то время как другие - для дизельного.

- Урожайность биодизеля из масличных культур, таких как сафлор, может быть увеличена до 24 процентов с использованием нового процесса, разработанного химиками из Калифорнийского Университета в Дэвисе. Метод основан на преобразовании растительных масел и углеводов в биодизельное топливо в одном процессе, а также, используя этот метод, улучшаються эксплуатационные характеристики биодизеля, особенно в холодную погоду. Затраты при использовании такого нового процесса могут быть несколько выше, чем при обычном производстве биодизеля, но они должны быть компенсированы за счет увеличения объемов производимого биотоплива (до 24%) и улучшения его производительности.

Как говорилось раннее, сырьём для производства биотоплива могут быть различные растительные масла, в том числе и РАПСОВОЕ (основной вид сырья в Европейском Союзе).

Поговорим поподробнее о рапсе, его выращивании, применении.

Технология получения дизельного биотоплива из рапсового масла

Область применения:

Транспорт, сельское хозяйство, энергетика.

Характеристики биотоплива:

представляет собой смесь метиловых эфиров высших жирных кислот (более 90% составляют эфиры олеиновой, линолевой и пальмитиновой кислот)

1. вязкая жидкость светло-желтого цвета

2. легко растворимо в неполярных и хлорированных органических растворителях

3. мало растворимо в воде

Физико-химические показатели биотоплива:

Цетановое число	Не менее 47
Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с	7,1
Температура застывания, °С	Не выше -38
Температура помутнения, °С	не выше − 5
Температура вспышки в закрытом тигле, °С	не ниже 138
Теплотворная способность, кДж/кг	− 39670
Концентрация смол, мг на 100 см3 топлива	не более 39,5
Кислотность, мг КОН на 100 см3 топлива	не более 5
Зольность, %	не более 0,04
Коэффициент фильтруемости	не более 3
Плотность при 20 °С, кг/м3	не более 880
Содержание механических примесей	отсутствует
Содержание воды, %	отсутствует
Массовая доля серы, %	отсутствует

Преимущества технологии получения биотоплива:

технологический процесс получения дизельного биотоплива является непрерывным, что позволяет полностью его автоматизировать

технология является безотходной, позволяя получать ценные сопутствующие продукты: твердое топливо, жмых для приготовления кормов, техническое мыло, глицерин

технология является экологически чистой (отсутствие вредных газообразных выбросов, небольшое количество сточных вод)

технология получения биотоплива является материало- и ресурсосберегающей.

Рис. 2 Семена рапса.

Обратная сторона производства биотоплива из рапса

Технология выращивания рапса подразумевает 2-3-х разовую обработку посевов ядохимикатами при помощи авиации во время цветения растений.

Во-первых , что опылители-насекомые, медоносные пчёлы уничтожаются в массовом порядке. Спрятать их негде, вокруг куда ни глянь один рапс, а держать пчёл закрытыми 15 дней в улье в этот периоду их размножения всё равно, что посадить человека в тюрьму на 15 лет;

Во-вторых , ветер, а в степи штиля нет, разносит ядовитую смесь на прилегающую к посевам территорию населённых пунктов, водоёмов, пастбищ, дач, лесополос. Что попадает в пищу животных, то попадает и на наш стол вместе с молоком, мясом, овощами, водой. А как же быть со здоровьем?

В-третьих , технология уборки урожая рапса, отличается от других сельскохозяйственных культур. Отличие заключается в том, что семена рапса на одном растении созревают в разное время и по мере созревания коробочки, в которых содержится семечко, раскрываются и семя высыпается на землю. Чтобы этого не произошло, сразу после окончания цветения проводят авиахимобработку, после которой за считанные часы растения сбрасывают листву и превращаются в сухую, как солома, массу. Сбрасывает листву и всё, на что угодила ядовитая жидкость.

Биотопливо: хорошо или плохо?

Производство биотоплива, несомненно, имеет множество положительных моментов. Во-первых, биотопливо – это дешево. Во-вторых, производство не является трудоемким. В-третьих, машины, использующие биотопливо, меньше загрязняют окружающую среду. Однако по мнению британской организации Oxfam, биотопливо (первого поколения, использующее рапс, кукурузу и т .п.) ответственно за 30 млн человек по всему миру, существующих в нищете. Эксперты считают, что из-за биотоплива в мире может разразиться продовольственный кризис в результате вытеснения зерновых культур посевами биотопливных растений. Ведь биотопливо – это слишком выгодно, и уж гораздо выгоднее, чем выращивать хлеб.

- Международное энергетическое агентство подсчитало, что к 2030 году около 3,5% пахотных земель будут отданы под рапс, кукурузу, свеклу и тростник.

Биотопливо в России.

У России есть все шансы стать мировым лидером по производству биотоплива. По крайней мере планы у "Корпорации Биотехнологии", контрольный пакет акций который находится в руках у госкорпорации "Ростехнологии", очень амбициозные: она пообещала создать 10 площадей по выпуску биотоплива по всей стране. К 2017 году корпорация планирует открыть 30 биопроизводств. Производить эти заводы должны биобутанол в объеме не менее 2 млн тонн в год. Однако биобутанол непростой: в России разрабатывается технология биобутанола второго поколения – в качестве сырья предполагается использовать не кукурузу, а непищевые источники сырья – опилки, солома, торф.

- Заместитель председателя Еврокомиссии Гюнтер Ферхойген уже предлагал России сотрудничать в области производства биотоплива. Он считает, что "Россия может стать важным партнером в этой сфере".

- Мэр Москвы Юрий Лужков на международной конференции "Альтернативные источники энергии для больших городов" уже заявил, что Москва готова к производству биотоплива из соломы.

Однако реально производят в России пока биотопливо первого поколения – то есть из пищевых продуктов, таких как РАПС . Его производство налажено в Ростовской области , там этим занимается, правда, пока лишь опытно-производственное хозяйство "Экспериментальное" в Зерноградском районе. Однако областная целевая программа предусматривает переход к серийному производству оборудования для биотоплива в 2011-2012 гг. и выделяет на эти цели около 170 млн руб. Выращиванием рапса в качестве сырья для биотоплива занимается Свердловская область . К 2012 году под рапс будет выделено уже 30 тысяч гектаров, а в области появится биотопливный завод.

В этом смысле, налаживание в России производства биотоплива второго поколения, использующего непищевые источники сырья, имеет реальную мировую ценность. России не просто выгодно , а просто необходимо сделать все возможное, чтобы стать лидерами в производстве биотоплива, даже не принимая во внимание его "гуманитарную" значимость.

- Ведь, по расчетам экспертов, на долю биотоплива в 2030 году будет приходиться 7% потребления автомобильного топлива (сейчас – только 1%), а это значит, что торговля нефтью уже не принесет России тех сверхприбылей, которые она получаем сегодня.

Мир вступает в эру биоэкономики, то есть экономики, основанной на биотехнологиях, использующей возобновляемое сырье для производства энергии и материалов.

В экологии биоэкономика позволяет предотвращать загрязнение окружающей среды, снижать объемы выбросов газов, вызывающих парниковый эффект, и других ядовитых веществ.

- Активное использование возобновляемых источников энергии из сельскохозяйственного сырья наблюдается в США, Японии, Бразилии, Китае, Индии, Канаде, странах ЕС.

- Международная энергетическая ассоциация (IEA) прогнозирует, что к 2030 г. мировое производство биотоплива увеличится до 150 млн т энергетического эквивалента нефти. Ежегодные темпы прироста производства составят 7-9%. В результате до 2030 г. доля биотоплива в общем объеме топлива в транспортной сфере достигнет 4-6%

К чему может привести увлечение биотопливом из рапса сложно предсказать. Но хотелось бы, чтоб под благими намерениями мировые ученые, производители и политики не пришли к плачевному результату. Ведь, сожалению, учесть все аспекты очень сложно.

Чуть больше столетия назад человечество совершенно добровольно ввергло себя в нефтяную зависимость. Сначала нам было хорошо, но к тому моменту, когда наступило окончательное привыкание, мы прочно запутались в сетях нефтеторговцев. Теперь нам становится все хуже, и мы лихорадочно ищем, чем заменить нефть и ее продукты. А между тем двигатели, работающие вместо бензина на спирту или подсолнечном масле, давным-давно существуют — просто в эпоху дешевой нефти о них позабыли.

Содержание работы

Введение: суть проблемы 2
Биотопливо: определение и классификация 3
Твердое биотопливо 3
Жидкое биотопливо 3
Газообразное биотопливо 7
Биотопливо третьего поколения 8
Практическое применение: 8
Биотопливо в Европе 8
Биотопливо в России 9
Биотопливо: перспективы 9
Приложения 12
Приложение 1: Планы строительства в России первого завода по производству биотоплива 12
Приложение 2: ГОСТы и стандарты, связанные с биотопливной тематикой 12
Национальные стандарты РФ 12
Российские декларирующие документы 12
Российская технологическая документация 12
Европейские стандарты 12
Европейские декларирующие документы 12
Приложение 3: Любопытные факты из истории биотоплива 12
Факт 1 12
Факт 2 13
Факт 3 и немного истории 13
Используемые источники 15

Файлы: 1 файл

Экономика природопользования.docx

Российский Экономический Университет им. Г.В.Плеханова

Биотопливо: перспективы использования

Подготовила: студентка группы Ф301 Ильягуева З.Г.

Введение: суть проблемы 2

Биотопливо: определение и классификация 3

Твердое биотопливо 3

Жидкое биотопливо 3

Газообразное биотопливо 7

Биотопливо третьего поколения 8

Практическое применение: 8

Биотопливо в Европе 8

Биотопливо в России 9

Биотопливо: перспективы 9

Приложение 1: Планы строительства в России первого завода по производству биотоплива 12

Приложение 2: ГОСТы и стандарты, связанные с биотопливной тематикой 12

Национальные стандарты РФ 12

Российские декларирующие документы 12

Российская технологическая документация 12

Европейские стандарты 12

Европейские декларирующие документы 12

Приложение 3: Любопытные факты из истории биотоплива 12

Факт 3 и немного истории 13

Используемые источники 15

Введение: суть проблемы

Сейчас самое время вспомнить о биотопливе, ведь даже оптимистично настроенные аналитики считают, что цены на нефть не опустятся ниже 40 долларов за баррель. И, значит, биологическое, выращенное на полях топливо вновь станет экономически выгодным.

Хотя, конечно, не в пользу биотоплива говорят вот такие факты:

Биотопливо: определение и классификация

Биото́пливо — топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки биологических отходов. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов, но эти технологии находятся в ранней стадии разработки или коммерциализации. Различается жидкое биотопливо (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель), твёрдое биотопливо (дрова, брикеты, топливные гранулы, щепа, солома, лузга) и газообразное (биогаз, водород).

Твердое биотопливо

1. Дрова

Древнейшее топливо, используемое человечеством. В настоящее время в мире для производства дров или биомассы выращивают энергетические леса, состоящие из быстрорастущих пород (тополь, эвкалипт и др.). В России на дрова и биомассу в основном идет балансовая древесина, не подходящая по качеству для производства пиломатериалов.

2. Топливные гранулы и брикеты

Прессованные изделия из древесных отходов (опилок, щепы, коры, тонкомерной и некондиционной древесины, порубочные остатки при лесозаготовках), соломы, отходов сельского хозяйства (лузги подсолнечника, ореховой скорлупы, навоза, куриного помета) и другой биомассы. Древесные топливные гранулы называются пеллеты, они имеют форму цилиндрических или сферических гранул диаметром 8 — 23 мм и длиной 10 — 30 мм. В настоящее время в России производство топливных гранул и брикетов экономически выгодно только при больших объемах.

3. Древесная щепа

Производится путем измельчения тонкомерной древесины или порубочных остатков при лесозаготовках непосредственно на лесосеке или отходов деревообработки на производстве при помощи мобильных рубительных машин или с помощью стационарных рубительных машин (шредеров). В Европе щепу в основном сжигают на крупных теплоэлектростанциях мощностью от одного до нескольких десятков мегаватт.

Жидкое биотопливо

Биоэтанол

Самым распространенным видом биотоплива считается этанол и различной крепости его смеси с бензином, основными из которых являются E10 и E85.

Даже 10-процентная добавка этанола уже на многое способна. Она снижает выбросы парниковых газов почти на 20%, так как этанол способствует более полному сгоранию топлива и изменению процентного состава выхлопа в сторону менее опасных газов — углекислый газ СО2 вместо угарного CO (по данным Argonne National Laboratory — от 12 до 19%). Добавка увеличивает октановое число топлива на 3 единицы, почти вдвое снижает токсичность выхлопа, увеличивает температуру воспламенения топлива с 290 до 425 градусов, что уменьшает вероятность пожара, скажем, при протечке в топливной системе. Эффект от использования смеси Е10 в 2005 году только в США был сравним, по подсчетам экологов, с сокращением автомобильного парка страны на 1 000 000 машин

И немного фактов.

Мировое производство биоэтанола в 2005 составило 36,3 млрд литров, из которых 45 % пришлось на Бразилию и 44,7 % — на США. Этанол в Бразилии производится преимущественно из сахарного тростника, а в США из кукурузы.

Критики применения этанола в качестве автомобильного топлива зачастую заявляют, что под плантации тростника часто вырубаются тропические леса Амазонки. Но сахарный тростник не растёт в бассейне Амазонки.

Более серьёзным является то, что при сгорании этанола в выхлопных газах двигателей появляются альдегиды (формальдегид и ацетальдегид), наносящие живым организмам не меньший ущерб, чем ароматические углеводороды.

Биометанол

Промышленное культивирование и биотехнологическая конверсия морского фитопланктона рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений в области получения биотоплива.

В начале 80-х рядом европейских стран совместно разрабатывался проект, ориентированный на создание промышленных систем с использованием прибрежных пустынных районов. Осуществлению этого проекта помешало общемировое снижение цен на нефть.

Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Что представляет собой биотопливо

Технология получения дизельного топлива из рапсового масла

Обратная сторона производства биотоплива из рапса

Биотопливо: Хорошо или Плохо?.

Биотопливо в России

Рис.1 Соцветие рапса

В настоящее время насчитывают 12 разновидностей рапса.

При создании сортов пищевого направления к основным задачам следует отнести увеличение содержания масла в семенах и повышение его качества. Важное значение в селекции рапса этого направления имеет окраска семян . Предпочтительны желтосемянные сорта, поскольку они отличаются повышенным содержанием масла и белка и низким — клетчатки (используется в производстве маргарина, жидких жиров олеиновой кислоты ).

При создании сортов технического направления необходимы сорта, содержащие в своём составе те или иные жирные кислоты. Например, технические масла (гидравлическое и смазочное) и биотопливо должны обладать высоким содержанием эруковой кислоты, а предназначенные для производства синтетических моющих средств и парфюмерной продукции — лауреновой.

При создании сортов кормового направления необходимы сорта с высоким качеством как семян, так и зелёной массы, повышенным содержанием белка, сбалансированного по аминокислотному составу, и низким уровнем глюкозинолатов 1 .

Что представляет собой биотопливо?

Первое что приходит в голову обыкновенные дрова. Твердое биотопливо.

Биоэтанол — обычный этанол, получаемый в процессе переработки растительного сырья для использования в качестве биотоплива. Полное производство этанола на 2009 было 73.9 миллиарда литров (19.5 миллиардов галлонов) согласно данным, собранным F.O. Licht. GRFA предсказывает, что глобальное производство достигнет 85.9 миллиардов литров (22.7 миллиарда галлонов) в 2010 (на 16.2% больше чем в 2009г.). В этом году производство Этанола переместит потребность в 370 миллионах эквивалентных баррелей нефти глобально.

Биометанол - метиловый спирт, произведенный в результате переработки биологического сырья (шелухи зерен и семечек, сухих листьев, навоза, помета), а также из органического мусора.

В числе относительно новых способов использования метанола, а соответственно и биометанола, выделяют:

- применение в качестве добавки к автомобильным бензинам;

- применение в топливных элементах;

- для метилирования растительных масел в процессе производства биодизеля.

Основными достоинствами биометанола являются:

- низкий объем выбросов углекислого газа;

- возможность организовать переработку (рециклинг) отходов животноводства и сельского хозяйства.

Главные недостатки биометанола:

- низкий энергетический КПД — максимум 68%;

- бесцветное пламя, что может привести к аварийным ситуациям;

- срок окупаемости проекта — до 20 лет.

Бутиловый спирт - Биобутанол Бутанол- C4H10O — Бесцветная жидкость с характерным запахом. Широко используется в промышленности. Энергия бутанола близка к энергии бензина. Бутанол может использоваться в топливных элементах, как сырьё для производства водорода. Кроме того, бутанол используют в качестве растворителя при производстве некоторых видов лакокрасочных материалов.

В 2007 году в Великобритании начались продажи биобутанола в качестве добавки к бензину.

Диметиловый эфир( C2H6O) — экологически чистое топливо без содержания серы, содержание оксидов азота в выхлопных газах на 90 % меньше, чем у бензина. Может производиться как из угля, природного газа, так и из биомассы.

Биодизель — топливо на основе жиров животного, растительного и микробного происхождения, а также продуктов их этерификации. Сырьём могут быть рапсовое, соевое, пальмовое, кокосовое масло, или любого другого масла-сырца, а также отходы пищевой промышленности. Разрабатываются технологии производства биодизеля из водорослей. Биодизель обладает рядом существенных преимуществ. Он нетоксичен (его токсичность составляет лишь 10% от токсичности поваренной соли), разлагается в естественных условиях (приблизительно за то же время, что и сахар), практически не содержит серы и канцерогенного бензола.

С точки зрения получения энергии данная биосистема имеет существенные экономические преимущества по сравнению с другими способами преобразования солнечной энергии.

Микроскопические водоросли являются источником биотоплива, которое можно использовать вместо привычной солярки (дизеля минерального). Водоросли - это источник энергии и метод борьбы с глобальным потеплением. Водоросли относятся к числу наиболее быстро растущих растений во всем мире, и на 50% состоят из масел, которые используются для производства биодизельного топлива. В настоящее время насчитывается около 65000 известных видов водорослей, а сотни тысяч еще предстоит определить. Как известно, одни из видов могут быть идеальны для работы реактивного двигателя, в то время как другие - для дизельного.

Урожайность биодизеля из масличных культур, таких как сафлор, может быть увеличена до 24 процентов с использованием нового процесса, разработанного химиками из Калифорнийского Университета в Дэвисе. Метод основан на преобразовании растительных масел и углеводов в биодизельное топливо в одном процессе, а также, используя этот метод, улучшаються эксплуатационные характеристики биодизеля, особенно в холодную погоду. Затраты при использовании такого нового процесса могут быть несколько выше, чем при обычном производстве биодизеля, но они должны быть компенсированы за счет увеличения объемов производимого биотоплива (до 24%) и улучшения его производительности.

Поговорим поподробнее о рапсе, его выращивании, применении.

Технология получения дизельного биотоплива из рапсового масла

Транспорт, сельское хозяйство, энергетика.

вязкая жидкость светло-желтого цвета

легко растворимо в неполярных и хлорированных органических растворителях

мало растворимо в воде

Физико-химические показатели биотоплива:

Кинематическая вязкость при 20 °С, мм2/с

Температура застывания, °С

Температура помутнения, °С

Температура вспышки в закрытом тигле, °С

Теплотворная способность, кДж/кг

Концентрация смол, мг на 100 см3 топлива

Кислотность, мг КОН на 100 см3 топлива

Плотность при 20 °С, кг/м3

Содержание механических примесей

Массовая доля серы, %

Преимущества технологии получения биотоплива:

технология получения биотоплива является материало- и ресурсосберегающей.

Рис. 2 Семена рапса.

Обратная сторона производства биотоплива из рапса

Во-первых , что опылители-насекомые, медоносные пчёлы уничтожаются в массовом порядке. Спрятать их негде, вокруг куда ни глянь один рапс, а держать пчёл закрытыми 15 дней в улье в этот периоду их размножения всё равно, что посадить человека в тюрьму на 15 лет;

Во-вторых , ветер, а в степи штиля нет, разносит ядовитую смесь на прилегающую к посевам территорию населённых пунктов, водоёмов, пастбищ, дач, лесополос. Что попадает в пищу животных, то попадает и на наш стол вместе с молоком, мясом, овощами, водой. А как же быть со здоровьем?

В-третьих , технология уборки урожая рапса, отличается от других сельскохозяйственных культур. Отличие заключается в том, что семена рапса на одном растении созревают в разное время и по мере созревания коробочки, в которых содержится семечко, раскрываются и семя высыпается на землю. Чтобы этого не произошло, сразу после окончания цветения проводят авиахимобработку, после которой за считанные часы растения сбрасывают листву и превращаются в сухую, как солома, массу. Сбрасывает листву и всё, на что угодила ядовитая жидкость.

Биотопливо: хорошо или плохо?

Международное энергетическое агентство подсчитало, что к 2030 году около 3,5% пахотных земель будут отданы под рапс, кукурузу, свеклу и тростник.

Биотопливо в России.

Заместитель председателя Еврокомиссии Гюнтер Ферхойген уже предлагал России сотрудничать в области производства биотоплива. Он считает, что "Россия может стать важным партнером в этой сфере".

Мэр Москвы Юрий Лужков на международной конференции "Альтернативные источники энергии для больших городов" уже заявил, что Москва готова к производству биотоплива из соломы.

Ведь, по расчетам экспертов, на долю биотоплива в 2030 году будет приходиться 7% потребления автомобильного топлива (сейчас – только 1%), а это значит, что торговля нефтью уже не принесет России тех сверхприбылей, которые она получаем сегодня.

Активное использование возобновляемых источников энергии из сельскохозяйственного сырья наблюдается в США, Японии, Бразилии, Китае, Индии, Канаде, странах ЕС.

Международная энергетическая ассоциация (IEA) прогнозирует, что к 2030 г. мировое производство биотоплива увеличится до 150 млн т энергетического эквивалента нефти. Ежегодные темпы прироста производства составят 7-9%. В результате до 2030 г. доля биотоплива в общем объеме топлива в транспортной сфере достигнет 4-6%

Читайте также: