Биотопливо, виды, распространение, производство и применение

Биотопливо, виды, распространение, производство и применение.

Биотопливо – это топливо, получаемое из биомассы (животного или растительного сырья, а также из биологических отходов) в результате проведения термохимической или биологической реакции.

Биотопливо как альтернативный источник энергии

Классификация биотоплива

Виды биотоплива: топливные брикеты, топливные гранулы, горючий торф, древесная щепа, биоуголь, дрова, биоэтанол, биометанол, биодизель, диметиловый эфир, биогаз, биоводород

Влияние использования топлива биологического происхождения на экологию

Другие виды топлива: биодизель, биотопливо, газойль, горючие сланцы, лигроин, мазут, нефть, попутный нефтяной газ, природный газ, свалочный газ, сланцевая нефть, сланцевый газ, синтез-газ

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 2022 мировое производство биотоплива второго поколения должно составить 10 млрд. литров. Мировое производство биотоплива к 2022 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 2022 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 2022 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.

Биотопливо как альтернативный источник энергии:

Перед человечеством всегда остро стоял вопрос поиска дешевых источников энергии, получение которых не требовало чрезмерных затрат. Проблема использования энергоносителей, особенно обострилась в XX веке, когда стало ясно, что бездумное сжигание углеводородов приведет к дальнейшему снижению их земных запасов. Ученые пришли к выводу, что запасы нефти и газа со временем иссякнут, а затраты на разработку новых месторождений существенно возрастут, поскольку придется привлекать больше техники и производственных мощностей. В этот период значительно ухудшилась экология, болезненно реагирующая на исчезающий лесной покров и продолжающееся загрязнение атмосферы, недр и воды.

Возросла актуальность поиска альтернативных источников тепловой энергии, которые могли бы заменить природный газ и нефть. И таким эффективным направлением, наряду с солнечной энергетикой, ветроэнергетикой стало использование энергоносителей биологического происхождения (биотопливо).

Под топливом биологического происхождения (биотопливом) следует понимать продукт, синтезируемый из животного, либо растительного сырья, а также из биологических отходов, который при определенном воздействии, выделяет тепловую энергию.

Среди других формулировок определения биотоплива встречается также и следующее: «Биотопливо – это топливо, получаемое из биомассы в результате проведения термохимической или биологической реакции».

54-60 % биотоплива составляют его традиционные формы: дрова, растительные остатки и сушёный навоз для отопления домов и приготовления пищи. Их используют 38 % населения Земли.

Перспективы внедрения

Наряду с ЕС все большую поддержку производству экологически чистого, безопасного топлива оказывают США, Бразилия, Китай, Канада, Аргентина.

Согласно прогнозам, во всем мире потребность в альтернативных энергоносителях с 2010 до 2050 гг. увеличится в 10 раз.

Их значение в будущем преимущественно зависит от таких факторов, как:

• Цены на обычное топливо, рост которых повышает конкурентоспособность экотоплива.
• Цены на сырье. Иногда они колеблются очень сильно. Сельскохозяйственная продукция резко дорожает, например, в неурожайные годы.
• Затраты на производство. Применение новых и усовершенствованных технологий поможет снизить расходы.
• Природно-ресурсный потенциала регионального и мирового хозяйства.
• Усовершенствование законодательной базы.
• Размер налогов.

Экотопливо некоторых видов (растительное масло, биоэтанол) можно производить не только на крупных, но и на небольших предприятиях, включая фермы. Установка сложного оборудования для получения биодизеля возможна только на крупных заводах.

Классификация биотоплива:

Топливо биологического происхождения классифицируется в зависимости от агрегатного состояния и по принадлежности сырья к одному из трех поколений.

К сырью 1-го поколения относятся классические сельскохозяйственные культуры, например: сахарная свёкла.

Отличительной особенностью культур, относящихся к сырью 1-го поколения, является максимальное наличие в их составе крахмалов, сахаров и жиров. Крахмалы и сахара после многоступенчатой переработки превращаются в биоэтанол, жиры в биодизель. Транспортное биотопливо в основном получают из сырья 1-го поколения.

К сырью 2-го поколения относятся древесина, трава и непищевые остатки культивируемых растений, содержащие целлюлозу или лигнин.

Типичным представителем сырья 2-го поколения являются простейшие водоросли, растения рыжик и ятрофа с предельным содержанием масла. Выращивание культур второго поколения требует меньших затрат, нежели первого поколения. Такое растительное сырьё можно с большим эффектом сжигать, получать биогаз, разлагать в термической реакции пиролиза. Недостатком сырья второго поколения является необходимость иметь большие площади культивируемых культур.

К сырью 3-его поколения относятся быстрорастущие водоросли с максимальным содержанием масла. Данные культуры культивируются в искусственных водоемах.

Разновидности и преимущества

На сегодняшний день, существует 3 вида биотоплива:

• жидкое;
• твердое;
• газообразное;

Жидкое биотопливо

Является самым обсуждаемым видом. Ведь жизнь современного человека зависит от нефти, без нее человечество не сможет выжить, а нефть является ископаемым ресурсом и в какой-то момент ее запасы иссякнут.

Жидкое биотопливо способно заменить этот ископаемый ресурс.

К жидкому биотопливу относятся:

• спирты (этанол, метанол, бутанол),
• биодизель,
• биомазут,
• эфиры;

Твердое

В основном к нему относится древесина (отходы деревообработки и топливные гранулы, брикеты). Источником для их получения служат как правило, леса, где растут трава, кустарники и деревья.

Газообразное топливо

Относятся биогаз, водород.

Также, биотопливо можно классифицировать по поколениям. Существуют биотоплива 1, 2, 3 и 4 поколений:

1. К 1 поколению относится биотопливо, полученное в результате переработки сельхоз растений в биодизель и этанол.
2. 2 поколение – биотопливо, полученное от отходов продуктов питания.
3. К 3 поколению биотоплива относится биотопливо, полученное при использовании внедренных технологий в результате разрушения биомасс.
4. 4 поколение биотоплива производится на землях непригодных для занятия сельским хозяйством и без разрушения биомасс.

Еще одной классификацией биотоплива является деление биотоплива на первичное и вторичное. К первичному биотопливу относится биотопливо, которое не прошло обработку. К вторичному – обработанное. Вторичное биотопливо подвергается разнообразным изменениям перед использованием и может быть в твердой, жидкой и газообразной формах.

Преимущества

Преимущества биотоплива следующие:

1. Мобильность. Биотопливо обладает возможностью производиться в любом уголке света вне зависимости от климатических условий и рельефа, потому что этот вид топлива может производиться из различных органических соединений.
2. Возобновляемость. Так как биотопливо получается из разнообразных органических соединений растительного или животного происхождения, например, навоз, то его количество не иссякнет.
3. Экологичность. Это более чистый вид топлива и при сгорании выбрасывает меньше вредных веществ в воздух, чем ископаемое топливо.
4. Забота об окружающей среде. Производство биотоплива решает проблемы связанные с утилизацией мусора.

Виды биотоплива:

С учетом агрегатного состояния – топливо биологического происхождения может быть в жидком, твердом или газообразном состоянии.

Наиболее распространенной формой биотоплива, безусловно, является твердая биомасса.

Твердая масса представлена в виде топливных брикетов и гранул, горючего торфа, биоугля, древесной щепы и дров.

Жидкое (моторное) топливо – продукт переработки растительного сырья, который обеспечивает работу двигателей внутреннего сгорания. Сюда относится: биоэтанол, биометанол, биодизель, биобутанол, диметиловый эфир.

В газообразном состоянии биотопливо представлено биогазом и биоводородом.

Двигатель на биотопливе – немного истории и его варианты

Это для нас сегодня бензин и солярка являются единственными видами топлива, на которых работает всем нам привычный двигатель. Но надо отметить, что далеко не всегда было именно так. На заре своего существования, для ДВС как топливо применялось всё, что только подходило – масло, спирт, эфир, газ, дрова и т.д.

Поэтому должно быть достаточно интересно вспомнить о биотопливе, которое использовалось раньше. В этом случае стоит особо отметить:

• спирт в различных его видах;
• масло;
• газ.

Статья в тему: Можно ли использовать всесезонные шины зимой?

Топливные гранулы:

Топливные гранулы получают из древесных отходов, скорлупы ореха, подсолнуховой лузги, опилок, коры и щепы. На начальном этапе переработки, биомасса, измельченная до муки, поступает в сушилку, затем под пресс. В условиях повышенного давления и высокотемпературной среды выделяется природный полимер лигнин, который проявляет клеящие свойства. На выходе получаются топливные цилиндрики, имеющие минимальный процент зольности (не более 3 %).

Производство экотоплива в России

В Российской Федерации новая отрасль развивается медленно. В основном налажено производство дров, топливных гранул и брекетов. Большая часть пеллет (80%) идет на экспорт. Разрабатываются региональные программы интенсификации использования биодизеля.

Высоким является потенциал развития производства биогаза, особенно в Южном, Приволжском и Центральном округах страны.

Твердое биотопливо в России используется уже давно. Некоторые его виды россияне умеют делать самостоятельно. Например, кизяк (высушенный навоз) в большом количестве заготавливают жители Западной Сибири.

Дрова:

Дрова сегодня считаются одним из самых популярных видов топлива биологического происхождения. Для получения больших объемов дров высаживаются энергетические лесные массивы, с которыми ассоциируются быстрорастущие леса, кустарники и травы (акация, тополь, кукуруза). Посадку биотехнологических культур, как правило, выполняют в шахматном порядке или квадратно-гнездовым способом. Нередко, практикуется высадка в междурядье деревьев других сельскохозяйственных быстрорастущих культур (комбинированный способ). От момента посадки до полного среза деревьев или растительных культур должно пройти не менее 4-6 лет. В развитых странах мира практикуется обслуживание целых плантаций быстрорастущего тополя и ивы. В Северной Индии выделены огромные площади для высадки эвкалипта и тополя. Главной целью данных мероприятий является получение больших объемов экологически чистого и энергоемкого топлива для обогрева жилищ и закрытых производственных площадок.

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.

Биоэтанол:

Биоэтанол является классическим биотопливным заменителем бензина, который занимает лидирующие позиции в перечне моторных топлив биологического происхождения. Основная сфера применения биоэтанола – топливо для работы двигателей автомобилей, однако в последние годы продукт используется в качестве биотоплива для домашних каминов.

В смеси с бензином, биоэтанол имеет множество достоинств: повышает мощность двигателя, не перегревает его во время работы, не образует нагара и сажи, не выделяет дым.

При использовании в качестве топлива для каминов биоэтанол демонстрирует лучшие экологические качества, нежели обычные дрова: выделяет минимум углекислоты, не дает сажи и дыма. Как топливо для каминов биоэтанол используется даже в многоквартирных домах.

Для получения этанола берется сырьё, содержащее крахмал, сахар или целлюлозу, причем последний вариант считается наиболее экономически оправданным.

Крахмал или сахар содержится в кукурузе, картофеле, батате, ячмене, сахарной свекле, зерновых, сахарном тростнике. Производство этанола из сахарного тростника более выгодно, чем из кукурузы.

На данный момент известно два способа получения биоэтанола: спиртовое брожение (микробиологический способ) и гидратация этилена (синтетический способ).

При проведении реакции брожения получается 15%-раствор биоэтанола, который впоследствии проходит несколько этапов очистки и концентрирования посредством дистилляции.

В промышленных масштабах биоэтанол получают в процессе гидролиза из целлюлозосодержащего сырья (древесные опилки, солома). Полученную смесь впоследствии подвергают спиртовому брожению.

Изготовление брикет

Наладить дома производство биотоплива из опилок, соломы и других отходов несколько проще. Из оборудования понадобится лишь ручной пресс, сделанный специально для этой цели. Его можно приобрести в готовом виде, заказать мастерам либо, при наличии соответствующих навыков, изготовить самостоятельно. Пресс заводской готовности стоит немало денег, поэтому последний вариант обойдется вам дешевле всего.

Производство брикет начинается с приготовления смеси. В качестве сырья используются опилки, шелуха семечек, солома и даже размоченная макулатура. Конечно, такое топливо может и так чудесно сгореть в печи или твердотопливном котле, но из-за низкой насыпной плотности придется слишком часто производить загрузку топки. Готовое твердое биотопливо из соломы или опилок будет гореть гораздо дольше.

Смесь состоит из сырья, воды и глины, служащей связующим веществом. Солому или бумагу необходимо предварительно измельчить, затем смешать с глиной в пропорции 10:1 (на 10 кг отходов 1 кг глины) и водой. Количество воды надо подбирать таким, чтобы обеспечить равномерное перемешивание и способность смеси к формованию. Не стоит добавлять в раствор много глины, не забывайте, что она останется в вашем котле в виде золы.

Смесью наполняется специальная форма, потом она кладется под пресс. После прессования готовый брикет аккуратно вынимается и раскладывается сушиться на солнце. Увидеть операцию прессования можно на видео:

Биометанол:

Биометанол применение в качестве моторного топлива для двигателей внутреннего сгорания. Общая доля использования продукта в качестве топлива для легковых и грузовых автомобилей составляет 20 %. На базе биометанола сегодня создана уникальная угольная суспензия «метакол», которая является альтернативой применения топочного мазута, но в отличие от него обладает более высокой энергоемкостью и не требует использования специальных котлов. Среди ярких достоинств данного продукта, следует выделить: малый выброс углекислого газа в атмосферу и возможность утилизировать органические отходы. К недостаткам необходимо отнести: наличие бесцветного пламени, что может создавать аварийную ситуацию и травление внутренних полостей карбюраторов и алюминиевых систем.

Технология производства биометанола на данный момент четко не отлажена. Перспективным направлением является процесс получения продукта из фитопланктона, посредством биохимического преобразования исходного сырья. Процесс преобразования включает брожение биомассы, а затем прямое окисление метана.

Преимущества данной технологии очевидны: не требуется пресная вода и почва. Фитопланктон имеет хорошую энергетическую отдачу и обладает высокой продуктивностью.

Сфера применения биометанола не ограничивается автомобильной отраслью – продукт также широко используется в химической промышленности для получения метиламинов, формальдегидов, растворителей, его добавляют в антифризы и природный газ.

Историческая справка

Первые шаги к созданию биотоплива предпринимались с появления бутанола (бутилового спирта). Тогда использовался процесс ферментации с участием бактерии Clostridium acetobutylicum, называемый также ABE-процессом по названию трёх конечных продуктов брожения – ацетона, бутанола и этанола. Огромное значение в развитии биотоплива сыграла автопромышленность. Уже в 1826 американский изобретатель С. Мори создал двигатель, топливом для которого служили спирт и скипидар. Было доказано, что растительное масло вполне можно употреблять в качестве горючего для паровых машин и пароходов. В 1876 немецкий изобретатель Н. Отто создал первый в мире четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания, работавший на этаноле. Различными модификациями этого двигателя мы пользуемся до сих пор. Создавались и ещё более необычные проекты. Например, в 1895 Р. Дизель предложил тип дизельного мотора, основанного на использовании арахисового масла. Г. Форд был настолько уверен в будущем спиртовых автомобилей, что даже построил на Среднем Западе США спиртоперегонный завод, куда вложил немалые средства. Во время 1-й мировой войны автомобили большинства стран мира использовали этанол в качестве топлива наряду с бензином.

В 17 в. Я. Б. ван Гельмонт обнаружил, что разлагающаяся биомасса выделяет воспламеняющиеся газы. А. Вольта в 1776 пришёл к выводу о существовании зависимости между количеством разлагающейся биомассы и количеством выделяемого газа. В 1808 сэр Г. Дэви обнаружил метан в биогазе. Первая биогазовая установка была построена в Бомбее в 1859. В 1895 биогаз применялся в Великобритании для уличного освещения. В 1930, с развитием микробиологии, были обнаружены бактерии, участвующие в процессе производства биогаза. В СССР исследования проводились в 1940-х гг.; в 1948–54 была разработана и построена первая лабораторная установка. Наблюдается устойчивая тенденция использовать биогаз для решения самых разнообразных энергетических вопросов: отопления жилья, получения электричества, производства надёжного автомобильного топлива. В то же время механизмы его производства постоянно совершенствуются, разрабатываются новые, более практичные и экономные способы получения качественного топлива.

Биодизель:

Биодизель – продукт биологического происхождения на основе животных и растительных жиров (масел), а также их производных.

Биодизель обладает множеством достоинств:

а) отличные смазочные качества продукта позволяют существенно продлить срок эксплуатации двигателей внутреннего сгорания;

б) полностью распадается при попадании в почву, не причиняя вреда животным и растениям;

в) не содержит серы в отличие от дизельного топлива;

г) позволяет вводить в оборот ранее неиспользуемые низкокачественные земли сельскохозяйственного назначения;

д) остаточный компонент производства биодизеля – жмых можно в дальнейшем использовать в качестве корма для скота.

Для производства биодизеля в разных странах мира используется рапс и его разновидности, соя, касторовое, кокосовое и пальмовое масло, растение ятрофа из семейства молочайных.

В последние годы учеными ведутся работы по совершенствованию технологии получения биодизеля из водорослей. Эксперты подсчитали, что с одного акра земли можно получить 2400 литров пальмового масла, а с водной поверхности – 3570 баррелей бионефти (где один баррель приравнивается к 150 литрам).

Сырье

Приставка “био” указывает на растительное (биологическое) происхождение, отсутствие отрицательного воздействия на климат и экологические преимущества. Сырьем для производства биотоплива служат:

• отходы животноводства,
• масличные растения,
• зерновые культуры,
• сахарная свекла или тростник,
• древесина и ее отходы,
• энергетические растения.

Выделяют 3 поколения самого экологически чистого топлива, хотя четкой границы между ними не существует. Для производства энергоносителей первого поколения берут растения с высоким содержанием жиров, сахаров, крахмала. Топливо второго поколения получают путем переработки древесины, травы, не пригодных для употребления в пищу остатков сельскохозяйственных культур. Энергоносители из водорослей относятся к третьему поколению. Биологическая продуктивность у водных организмов значительно выше, чем у наземных растений.

Важными критериями оценки потенциала и экологичности биотоплива являются урожайность и цена.

Биоводород:

Биоводород – газообразный продукт, полученный из биомассы биохимическим или термохимическим способом.

При биохимическом способе воздействия – процесс расщепления биомассы инициируют особые бактерии. При термохимическом способе биомассу нагревают до 800°С без доступа кислорода. В ходе реакции из биомассы выделяется H2, CO и CH4.

Водород также могут производить из канализационных стоков или морской воды отдельные виды зеленых водорослей (к примеру, Chlamydomonas reinhardtii).

В промышленных масштабах применение водорода ограничено, поскольку при взаимодействии с воздухом образуется гремучая смесь, которая крайне взрывоопасна.

Газообразное топливо

Сырьём для производства биогаза могут служить навоз, птичий помёт, зерновая и мелассная послеспиртовая барда, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки, каныга), трава, бытовые отходы, отходы молокозаводов (солёная и сладкая молочная сыворотка), отходы производства биодизеля (технический глицерин от производства биодизеля из рапса), отходы от производства соков (жом фруктовый, ягодный, овощной, виноградная выжимка, водоросли), отходы производства крахмала и патоки (мезга и сироп), отходы переработки картофеля, производства чипсов (очистки, шкурки, гнилые клубни, кофейная пульпа). Кроме этого, биогаз можно производить из специально выращенных энергетических культур, например из силосной кукурузы или сильфия, а также из водорослей.

Свалочный газ – одна из разновидностей биогаза. Получается на свалках из муниципальных бытовых отходов, что позволяет эффективно решить проблему замусоренности крупных городов и существенно улучшить экологическую обстановку.

Одной из главных задач биогазовых станций (помимо получения электрической и тепловой энергии) является переработка отходов, получение удобрений, улучшение экологической обстановки окружающей среды. Технология производства биогаза (метанового брожения) осуществляется в аппарате (метантенк), включающем загрузчик сырья, реактор, мешалки, газгольдер, систему смешивания воды, систему отопления, газовую систему, насосную станцию, сепаратор, приборы контроля. Биомасса (отходы или зелёная масса) периодически подаётся с помощью насосной станции или загрузчика в реактор. Реактор представляет собой подогреваемый и утеплённый резервуар (железобетон или сталь с покрытием), оборудованный мешалками. В реакторе живут полезные бактерии, питающиеся биомассой. Для поддержания жизни бактерий требуется подача корма, подогрев до 35–38 °С и периодическое перемешивание. Образующийся биогаз скапливается в хранилище (газгольдере), затем проходит систему очистки и подаётся к потребителям (котёл или электрогенератор). Реактор работает без доступа воздуха, герметичен и неопасен. Для сбраживания некоторых видов сырья в чистом виде требуется особая технология, например переработка по одностадийной технологии без химических добавок, но при коферментации (смешивании) с другими видами сырья, например с навозом или силосом.

Состав и качество биогаза: 50–87% метана, 13–50% CO2, незначительные примеси H2 и H2S. После очистки биогаза от СО2 получается биометан – полный аналог природного газа, отличие только в происхождении. Выход биогаза зависит от содержания сухого вещества и вида используемого сырья. Из тонны навоза крупного рогатого скота получается 50–65 м³ биогаза с содержанием метана 60%, из различных видов растений 150–500 м3 биогаза с содержанием метана до 70%. Максимальное количество биогаза можно получить из жира – 1300 м³ с содержанием метана до 87%. Основная задача биогазовых станций – переработка отходов, получение удобрений, улучшение экологической обстановки окружающей среды и только потом – получение электрической и тепловой энергии.

Биогаз используют в качестве топлива для производства электричества, тепла или пара или в качестве автомобильного топлива (например, и «Scania» производят автобусы с двигателями, работающими на биогазе). Биогазовые установки могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах. Биогазовая установка может заменить ветеринарно-санитарный завод, т. е. падаль может утилизироваться в биогаз вместо производства мясокостной муки. Среди промышленно развитых стран ведущее место в производстве и использовании биогаза по относительным показателям принадлежит Дании (до 18% в её общем энергобалансе). По абсолютным показателям по количеству средних и крупных установок ведущее место занимает Германия (8000 тыс. штук). В Западной Европе не менее половины всех птицеферм отапливаются биогазом. В Индии, Вьетнаме, Непале и других странах строят малые (односемейные) биогазовые установки. Получаемый в них газ используется для приготовления пищи. Китай на сегодняшний день является мировым лидером по внедрению технологии производства биогаза. Суммарный выпуск биогаза в стране составляет 14 млрд. м3/год. По мнению экспертов, при сохранении текущих темпов роста биогазовой индустрии (а это практически ежегодное удвоение рынка) Китай выйдет в мировые лидеры по производству биогаза уже к 2020 году.

Биоводород – водород, полученный из биомассы термохимическим, биохимическим или другим способом. При термохимическом методе биомассу нагревают без доступа кислорода до температуры 500–800о C (для отходов древесины), что намного ниже температуры процесса газификации угля. В результате процесса выделяется H2, CO и CH4. Биоводород можно получать термомеханическим способом из отходов древесины, однако себестоимость данного метода пока слишком высока. В биохимическом процессе водород вырабатывают различные бактерии, например Rhodobacter sphaeroides, Enterobacter cloacae. Возможно применение различных ферментов или энзимов [от лат. fermentum – закваска; обычно белковые молекулы или их комплексы, ускоряющие (катализирующие) химические реакции в живых системах] для ускорения производства водорода из полисахаридов (крахмал, целлюлоза), содержащихся в биомассе. Процесс проходит при температуре 30 °C и нормальном давлении. Водород может производить группа зелёных водорослей, например Chlamydomonas reinhardtii. Водоросли могут производить водород из морской воды или канализационных стоков.

Разрабатывается проект получения биоводорода микробиологическим путём с использованием принципов, аналогичных тем, которые используются для получения биогаза. Методом бутилового брожения сахарозы или крахмала с 1 т мелассы можно получить до 140 м3 водорода, 1 т стеблей сладкого сорго – 50 м3, 1 т картофеля – 42 м3.

Применение водорода на транспорте и в энергетике в настоящее время обусловлено отсутствием развитой инфраструктуры, ограничиваясь созданием концептуальных моделей водородных автомобилей и техники, работающей на топливных водородных элементах. Усложняют возможность использования водорода в качестве топлива и проблемы безопасности: водород может создавать с воздухом взрывоопасную смесь – гремучий газ; сжиженный водород обладает исключительными проникающими свойствами, требуя применения особых материалов.

Синтез– газ (сигаз) – смесь газов, главными компонентами которой являются СО и Н2; используется для синтеза разных химических соединений. В настоящее время синтез-газ производят конверсией природного газа либо нефтепродуктов (от лёгкого бензина – нафты до нефтяных остатков) и лишь в небольших масштабах химической переработкой древесины, а также газификацией углей. В зависимости от применяемого сырья и вида конверсии (водяным паром или нестехиометрическим количеством О2) соотношение компонентов в газовой смеси изменяется в широких пределах. Синтез-газ получают также наряду с целевым продуктом ацетиленом при окислительном пиролизе природного газа.

Влияние использования топлива биологического происхождения на экологию:

Во многих странах мира возрастает спрос на топливо биологического происхождения. В погоне за выгодой большинство поставщиков деревянных гранул наращивают объемы торговли, тем самым способствуя вырубке лесов и других зеленых насаждений.

Интригой до сих пор остается вопрос углеродной нейтральности биоэнергетики – ученые спорят, существует ли риск добавления СО2 в атмосферу или доля таких выбросов не повлияет на природный баланс.

В некоторых странах Азии из-за непродуманных действий правительства, в связи с изъятием сельскохозяйственных земель из оборота, и выделением их под энергетические культуры ощущается острая нехватка продовольствия.

Как создавалось наше предприятие по производству гранул из древесных опилок

Мысль что-то замутить давно висела в воздухе. Были и знакомые, готовые поучаствовать в процессе, да и опыта и навыков коммерческой деятельности хватало за глаза. Просто нужна была идея. Идея понятная, ясная, в чем-то уникальная. И …… халявная.

Финансовые и технические вопросы нас сильно не беспокоили. Все участники были в «темах», и у всех все было если не шоколадно, то мармеладно. В проекте участвовало четыре человека. Все в равных долях. С моей стороны было бы некорректно без их ведома делиться информацией, кто они и чем живут. Я опущу эту информацию. Скажу только обобщенно: все это реальные люди с очень непростыми судьбами. Что касается лично меня, мне на работе было просто скучно. Все и так работало, жужжало, грузилось и продавалось. Выше не прыгнуть. Надо было куда-то двигаться, развиваться.

С чего все началось

Итак, все началось со строительства бани на моем дачном участке. Ну, очень захотелось баню — настоящую, рубленную. После недолгих поисков нашел «спецов» и поехал к ним, в пригород, на встречу — обсуждать процесс и договариваться.

То, что я увидел на месте — это не поддается нормальному восприятию. Поля, на многие квадратные километры заваленные опилками и горбылем. Деньги, горы денег лежали под ногами. Их нужно было просто поднять, очистить и положить в карман.

Это была та самая идея, которую ждали. Халява, халява и бабки. Процесс строительства бани опустим. Скажу так: я ее построил, а потом еще построил дом дочери и сейчас строю себе еще один дом.

Анализ рынка

Посидели с парнями. Напомню, нас было четверо. Все в равных долях. Обсудили идею с биотопливом — решили все «прокачать». Всегда есть проблема, и она во всех бизнесах, связанных с производством, одна и она самая важная:

КУДА ПРОДАТЬ ПРОДУКЦИЮ?

И о чудо, проведенный анализ рынка говорит, нет, он кричит:

Купят ВСЕ !!!!!! Купят сразу и за евро!!!! Парни, делайте !!!! Парни, у ВАС БУДЕТ ОЧЕРЕДЬ!!!! Вперед !!! Вперед!!!! Деньги ляжку жгут!!!

У Вас не будет проблем со сбытом биотоплива, купят все. Это правда . Вопрос в том, а сможете ли вы произвести столько и с такой рентабельностью, чтоб остаться на плаву и покрыть расходы. В этом вся проблема.

Инвестиции и начало работы

Ну, что…. Нашли перспективную площадку под производство, инжиниринговую компанию под проект и строительство предприятия, распределили между собой обязанности, составили бизнес-план, зарегистрировались, подписались, посчитали, прикинули — нужен примерно ….. лям… зеленых… и не один…

Для начала, скинулись. Сняли квартиру. Переехали жить к новому месту работы.

Что такое биогаз?

Вот как приблизительно выглядит биотопливо с химической точки зрения:

1. Метан.
2. Углекислый газ.
3. Примеси иных газов, к примеру, сероводорода.

Если переработать 1 килограмм органики, то можно получить до 0.5 килограмма биотоплива.

Почему мы вышли из этого бизнеса

Сейчас мы этим бизнесом уже не занимаемся.

Советы желающим построить свое производство в сфере биотоплива

Напоследок скажу следующее, и это мое личное, субъективное мнение, и на него я имею полное право: если у Вас сейчас появилась такая идея — в смысле производить биотопливо — я бы ее гнал в три шеи, и вот почему:

1. Людей, которые разбираются и смогут Вам спроектировать и построить предприятие по производству топлива из опилок, в России единицы!!!!!!!!
2. Те компании, которые занимаются так называемым «инжинирингом», в подавляющем большинстве, — продавцы «воздуха», особенно москвичи!
3. Если вы все-таки решились на этот бизнес. Найдите действующее предприятие и поработайте на нем хотя бы 2-3 недели обычным рабочим. Вы сразу все поймете. Экскурсия на дорогой машине в рубашке и костюме Вам не откроет глаза на реалии этого бизнеса.
4. В основу производства входит сушильный комплекс с теплогенератором. Его мощность определяется в меговаттах на тонну выпаренной воды. Вам нужен, как минимум, теплогенератор на 2 МВТ. Реально его сделать, чтоб он молотил 200 дней в году по 24 часа в сутки, в России могут человек пять. И это не фирмы, и не заводы. Это частники с чертежами «на коленке».
5. Все источники халявного сырья выбраны и поделены бизнесменами известого толка.
6. Организация производства на базе связки «ОГМ-5 пресс + сушильный комплекс» возможна лишь частично. И это будет «пляска с «бубном».
7. Покупка б/у оборудования у прибалтов и развертывание его в РФ — это выброшенные деньги и банкротство.
8. Бизнес рентабелен только тогда, когда у Вас есть постоянный источник сырья. Т.е вы являетесь владельцем ЦБК или крупного лесоперерабатывающего комплекса и производство гранул — это довесок к основному бизнесу.