Biopolttoaineet: miten maatalouden jätteitä voidaan käyttää

Ennemmin tai myöhemmin uusiutumattomia kivennäisaineita, joita käytetään nyt polttoaineena, on käytetty loppuun. Siksi eri puolilla maailmaa otetaan käyttöön erilaisia ​​biopolttoaineita käyttäviä teknologioita. Se voi korvata perinteiset energialähteet useimmilla ihmisen toiminnan osa-alueilla ja sen saamiseksi riittää, että maatalouden jätteet kierrätetään erityisellä tavalla.

Yleiset säännökset

Peruskäsitteet

Aloitetaan määrittelemällä, mitä biopolttoaineita on. Tarkasteltavan tyyppinen energiakanta on täysin orgaaninen ja sitä voidaan käyttää sopivien laitteiden avulla asuinrakennusten lämmittämiseen, autojen tankkaamiseen, teollisuuslaitosten ja niin edelleen.

Kaasumaisia, nestemäisiä tai kiinteitä biopolttoaineita voidaan valmistaa eri maatalouden kasveista (esimerkiksi rapsista) sekä eläin- ja ihmisjätteistä (lannasta peräisin oleva biopolttoaine). Toisin sanoen sen valmistukseen käytettävät raaka-aineet ovat pääsääntöisesti ne tuotteet, jotka on aiemmin lähetetty kaatopaikalle.

Lisäksi tämäntyyppisen energian edut voidaan katsoa johtuvan niiden ympäristöystävällisyydestä. Kun paloi paljon vähemmän haitallisia aineita, jotka vaikuttavat ympäristön tilaan. Tämä erottaa biopolttoainekattilat dieselin tai kaasun lämmityslaitteista, jotka ovat tunnettuja karsinogeenisista pakokaasuistaan.

Biopolttoaineella on kuitenkin merkittäviä haittoja:

• alhainen lämpökapasiteetti - lämmönvaihtimessa polttava nestemäinen biopolttoaine säteilee vähemmän lämpöä kuin vastaava määrä bensiiniä tai dieselpolttoainetta;
• korkeat tuotantokustannukset - nykyaikaiset teknologiat eivät vielä salli biopolttoaineiden tuotantoa - nestemäistä, kiinteää tai kaasumaisia ​​- teollisessa mittakaavassa, koska sen hinta on hieman korkeampi kuin perinteiset energialähteet;
• Vahvat syövyttävät ominaisuudet - kasviperäisillä öljyillä ja eläinrasvoilla, jotka kuuluvat orgaanisiin energialähteisiin, on voimakas tuhoava vaikutus mekanismeihin, mikä vaikeuttaa niiden käyttöä polttomoottoreissa ja muissa vastaavissa järjestelmissä.

Tällä hetkellä biopolttoaineiden hankkiminen vähemmän aggressiivisilla ominaisuuksilla ja halvemmilla menetelmillä on yksi tutkijoiden tieteellisen tutkimuksen painopistealueista kaikkialla maailmassa. Tällä alalla tapahtunut valtava edistys mahdollistaa sen, että voimme sanoa luottavaisesti, että lähitulevaisuudessa on mahdollista päästä eroon suurimmasta osasta tämäntyyppisen energian puutteita.

Kasvihuoneiden ja muiden maatalousrakenteiden biopolttoaineet ovat jo laajalti käytössä. Lannan tai pellettien jalostuksesta saatua kaasua käytetään sellaisen mukavan mikroklubin luomiseen, jossa eri viljelykasvit kasvavat. (Katso myös artikkeli Kasvihuoneen lämmitys talvella: ominaisuudet.)

Kiinnitä huomiota! Toisin kuin luonnollinen öljy ja kaasu, joita tuotetaan vain niiden esiintymispaikoissa, biopolttoaineita käyttävät laitokset eivät ole sidoksissa kenttiin ja ne voidaan asentaa mihin tahansa maahan.

Biopolttoaineiden tuotanto

Myös maatalouden jätteistä peräisin olevan energian kehitykseen liittyvän tutkimuksen kynnyksellä tiedemiesten mielestä tulevaisuudessa, kun biopolttoaineet yleistyvät, elintarvikeongelmia voi syntyä. Tämä on mahdollista, jos viljelykasveja (maissia, rypsiä, maissia) ei käytetä niiden käyttötarkoitukseen, vaan tislaukseen polttoaineeksi.

Tämän välttämiseksi tutkijat etsivät muita biopolttoaineiden energialähteitä. Tutkimuksensa tuloksena syntyi toisen sukupolven biopolttoaineita ja uudempia versioita.

Näitä ovat aineet, jotka eivät ole peräisin itse kasveista, vaan jätteistä: lehdet, kuoret, juurakoita ja niin edelleen. Tämäntyyppisen jäähdytysaineen merkittävä edustaja on sahanpurusta ja lannasta peräisin oleva biopolttoaine - kaasu, joka koostuu metaanista ja hiilidioksidista, jota kutsutaan yleisesti ”jätevedeksi”.

Se on koostumuksessa täysin samanlainen kuin luonnon fossiilista metaania. Kun se on poistettu tarpeettomista elementeistä, sitä voidaan käyttää tuottamaan etanolia tiettyjä rakenteita lämmittäville uuneille.

Innovatiivisin biopolttoaine, jonka esittely tapahtui niin kauan sitten, on tehty levistä. Näitä vedenalaisia ​​kasveja voidaan kasvattaa lammikoissa, jotka eivät sovellu maatalouden tarpeisiin. Lisäksi niitä voidaan viljellä ns. Fytobioreaktoreissa.

Kun ne kehittyvät, nämä organismit muodostavat molekyylirakenteita, jotka muistuttavat öljyn rakennetta. Levän biopolttoaine on lupaavin kehitys, mutta sen käytännön soveltaminen on edelleen hyvin kaukana.

Kiinnitä huomiota! Levien käytön myönteiset näkökohdat johtuvat siitä, että he elävät elämänsä aikana hiilidioksidia ja vähentävät kasvihuonekaasujen määrää planeettamme ilmapiirissä.

Biopolttoaineiden lajikkeet

Biopolttoaineiden energialähteitä käytetään edellisissä kohdissa lueteltujen koostumuksen ja tuotantotekniikan puutteista huolimatta. Joillakin ihmisillä tapahtuvalla toiminnalla ne korvaavat sähkön. On olemassa myös kokonaisia ​​biopolttoainekattiloita, joiden avulla toteutetaan asuinrakennusten, kaupallisten ja teollisten tilojen lämmitys.

Yleisimmin käytetyt biopolttoaineet ovat:

• nestemäinen;
• kiinteä.

Tarkastellaan kaikkia niitä yksityiskohtaisemmin.

neste

Yksi sopivimmista biopolttoaineiden tuotannosta on raiskaus.

Energiakanta valmistetaan seuraavan kaavion mukaisesti:

• Kerätty rypsi on puhdistettu, minkä seurauksena roskat, maaperä ja muut vieraat elementit poistetaan siitä;
• sen jälkeen kasviperäiset raaka-aineet murskataan ja puristetaan kakun saamiseksi;
• sitten rypsiöljyn esteröinti tapahtuu - haihtuvat esterit uutetaan tästä aineesta erityisten happojen ja alkoholien avulla;
• loppujen lopuksi tuloksena oleva biodieselpolttoaine puhdistetaan tarpeettomista öljyn epäpuhtauksista.

Vihje! Tuloksena oleva aine soveltuu itsenäiseen käyttöön ja sitä voidaan käyttää myös dieselin lisäaineena, jonka avulla voidaan vähentää haitallisia päästöjä ilmakehään.

Lisäksi E-95-biopolttoaine, joka korvaa perinteisen bensiinin, on laajalle levinnyt. Tämäntyyppinen energiakanta koostuu etyylialkoholista, jossa on lisäaineita, jotka vähentävät korroosiota aiheuttavia vaikutuksia auton sisäisiin polttomoottoreiden metalli- ja kumiosiin.

Biologisen bensiinin edut ovat seuraavat:

• tämäntyyppisen polttoaineen hinta on pienempi kuin perinteinen polttoaine;
• öljyn ja suodatinelementtien käyttöaika kasvaa sen käytössä;
• biopolttoaineiden polttaminen ei johda sytytystulppien plakin muodostumiseen, joka estää kipinän kulkemisen;
• biopolttoaineella toimiva polttomoottori ei aiheuta haitallisia aineita ilmakehään;
• etanoli on pahentunut ja ei räjähtää liikenneonnettomuuksien aikana;
• Orgaaninen bensiini räjähtää alhaisemmassa lämpötilassa, koska auton moottori ei ylikuumene lämpimällä kaudella.

Edellä mainituista eduista huolimatta nestemäisellä biopolttoaineella on useita haittoja, jotka estävät sen leviämisen taloudelliseen toimintaan:

1. Orgaanista bensiiniä käytettäessä polttomoottorit ja muut laitteet epäonnistuvat nopeasti, koska luonnollisen energiakannattimen muodostavat aineet aiheuttavat korroosiota ja pilaavat aggregaattien kumitiivisteet. Tehokkaita tapoja torjua tätä ilmiötä ei ole vielä löydetty.
2. Fossiilisten polttoaineiden täydelliseksi korvaamiseksi biologisesti on tarpeen laajentaa merkittävästi maatalousmaan pinta-alaa, joka on tällä hetkellä mahdotonta. Lisäksi kasvien viljelyyn sopiva maa-ala on rajallinen. Ongelman ratkaisu voi toimia kolmannen sukupolven polttoaineena, jonka kehittämistä ei ole vielä saatu päätökseen.

yritys

Nestemäisten biopolttoaineiden lisäksi vankka orgaaninen energia on saanut ansaittua tunnustusta kuluttajien keskuudessa ympäri maailmaa.

Niiden ominaisuudet ovat seuraavat:

1. Valmistettu erilaisista biologisista raaka-aineista. Tämä voi olla ihmisten ja eläinten orgaanista jätettä sekä eri kasvien osia.
2. Kiinteän biopolttoaineiden tuotannon teknisen prosessin ydin on tiettyjen selluloosan halkaisumenetelmien tehokas käyttö. Tällä hetkellä tehdään useita tutkimuksia, joiden tarkoituksena on toistaa elävien organismien ruoansulatuskanavassa esiintyvät hajoamisen luonnolliset prosessit.
3. Kiinteän orgaanisen polttoaineen valmistuksessa käytetään ns. Biologista massaa, jolla on tietty johdonmukaisuus ja mittasuhteet. Valmiit tuote saadaan poistamalla kosteus raaka-aineesta ja sen jälkeen puristamalla.

Useimmiten kiinteä energia on seuraavissa muodoissa:

• briketit;
• pelletti;
• rakeita.

Biopolttoaineen itsenäinen tuotanto

Tarvittavat raaka-aineet

Oman biopolttoaineen valmistaminen on helppoa. Tämä edellyttää suurta määrää lantaa eikä kovin monimutkaisia ​​laitteita, jotka voidaan tilata erikoistuneilta yrityksiltä.

Kustannukset, jotka aiheutuvat alkuvaiheessa, maksavat tulevina vuosina. Biopolttoainekattilalaitos, joka lämmittää paitsi agrotekniikan ja karjankasvatuksen tilat, myös asuinrakennuksen, säästää merkittävästi hyötylaskuja.

Energian kannalta sopivin on hevosen lanta. Kaikki maatilat eivät kuitenkaan ole näiden eläinten jalostuksessa, joten muiden eläinten jätetuotteita voidaan käyttää biokaasun tuotantolaitoksissa.

Prosessissa voidaan käyttää seuraavia orgaanisia seoksia:

• hevosjätteet, sekoitettu turveen tai olkiin;
• lanta sekoitetaan pellavan jalostuksen jälkeen jäljellä olevien varsien kanssa;
• lannoite, joka on sekoitettu orgaanisen ihmisen jätteen;
• lehmän lanta sekoitettuna hevosen kanssa suhteessa 50/50;
• sahanpurun kanssa sekoitettujen lehmien jätteet;
• hevosen lanta sekoitettuna pudonnut lehdet.

Ennen kuin tuotat biokaasua, raaka-aineet on sijoitettava sinetöityyn bunkkeriin, jossa se joutuu käymisprosessiin pitkäksi aikaa. Tämän jälkeen biologisen seoksen ylimääräinen neste haihdutetaan ja tuloksena saatua biometaania käytetään erilaisiin taloudellisiin tarpeisiin.

Kotitekoinen biopolttoainetehdas

Seuraava ohje koskee itse valmistavan yksikön teknologiaa, jota voidaan käyttää biopolttoaineiden tuotantoon.

On tarpeen tehdä seuraavat toimet:

1. Ensinnäkin kaivaa tarvitsemasi kuoppa (käytettävissä olevien raaka-aineiden määrästä riippuen).
2. On toivottavaa vahvistaa kuopan seinämiä betonirenkailla. Tämä estää maaperän hajoamisen. Liitokset on tiivistettävä huolellisesti betoniliuoksella lisäämällä pehmittimiä, estämällä vuoto, jonka kautta tuotettu biokaasu voi haihtua.
3. Ylhäältäpäin rakenne on hermeettisesti suljettu kupolilla, jossa on reikiä ja asennettu putkistoja, jotka ovat tarpeen kaasun syöttämiseksi kuluttajille.
4. Asennuksen tehokkuuden lisäämiseksi säiliöön voidaan asentaa lämmittimet sähköä käyttäviin keloihin.

Kiinnitä huomiota! Orgaanisen kaasun käyttämiseksi on tarpeen uudistaa lämmityslaitteet tai rekonstruoida polttimet niin, että polttokammioon tulee enemmän happea.

Biopolttoaineen hankintaprosessi on seuraava:

• orgaaniset raaka-aineet asetetaan säiliöön (sen koostumusta käsitellään yksityiskohtaisesti edellisessä osassa);
• siellä on myös tarpeen lisätä vettä, mikä lisää orgaanisen aineksen kosteuspitoisuutta 70 prosenttiin asti;
• sen jälkeen lämmityselementti on kytkettävä päälle ja lannan lämpötilaa nostettava 35 asteeseen;
• käymisen alkamisen jälkeen seoksen lämpötila nousee vieläkin enemmän, minkä seurauksena kaasu käynnistyy, jota käytetään näiden tai muiden kuluttajien tehoon.

Tulisijojen orgaaninen polttoaine

Biokaasun ja orgaanisen bensiinin lisäksi, jonka käyttö ei ole vielä kovin yleistä, voit jo tuntea kaikki biopolttoaineiden käytön nautinnot. Tämä on Planica fanola -nestettä, joka on erityisesti suunniteltu käytettäväksi biopesäkeissä ja jota voidaan käyttää ilman savupiippua ja erityistä ilmanvaihtoa.

Poltto, tällainen polttoaine ei muodosta palamista ja savua, eikä myöskään aiheuta haitallisia aineita, jotka voivat vahingoittaa ihmiskehoa.

Yksi litra nestettä, joka on palanut biopolttoaineiden takkaan asennetussa erikoissäiliössä, voi polttaa vähintään 6 tuntia lämmön vapautuessa, jonka teho on 3 kW. Tämä on lähes kaksi kertaa enemmän kuin tavallisempi, mutta vähemmän ympäristöystävällinen polttopuut.

johtopäätös

Biopolttoaine on yksi lupaavista kehityksistä, joista kaikki hyötyvät tulevaisuudessa. Tämä ei kuitenkaan estä sinua käyttämästä itse valmistettuja biopolttoaineita kasvihuoneeseen tai kylpyyn. Lisätietoja tästä on alla olevassa videossa.