Uporaba bioenergije je v porastu, toda kako deluje biogorivo? Ta članek opisuje, kako se lahko organski odpadni materiali pretvorijo v obnovljive vire energije , ki jih je mogoče uporabiti na več različnih načinov.
Obstajajo različne vrste biogoriv, ki delujejo podobno. Na splošno se izraz nanaša na proizvodnjo obnovljivega goriva iz biomase.
Uporaba bioloških procesov ima v primerjavi z geografskimi (kot so fosilna goriva ) več prednosti. Etanol in biodizel sta biogorivi, ki se najpogosteje uporabljata po vsem svetu.
Kot surovina za te obnovljive vire energije se uporabljajo različne oblike biomase. Primeri tega so živalski gnoj, sladkorni trs, koruzni škrob in rastlinsko olje.
Obstajajo pa tudi drugi možni viri biogoriv. Za proizvodnjo biogoriv se izvaja veliko raziskav in razvoja na področju alg in gozdarskih odpadkov.
Globalne raziskave in razvoj potekajo na področju biogoriv na splošno kot možnega prihodnjega vira energije. Glede na njihovo naraščajočo sprejemljivost je ključnega pomena razumeti, kako biogoriva delujejo.
Kako deluje biogorivo?
Obstajajo različne vrste biogoriv in delujejo različno.
- Etanol
- Biodizel
- Bioplin
- Trdna biogoriva
1. Etanol
Vrsta biogoriva, imenovanega etanol, se proizvaja iz fermentiranih rastlinskih snovi, kot sta koruza ali sladkorni trs. Ogljikovi hidrati v rastlinskem materialu se s fermentacijo razgradijo, da nastane etanol, ki se nato očisti z destilacijo. Gorivo za motorje z notranjim zgorevanjem je nato mogoče izdelati z mešanjem rafiniranega etanola z bencinom.
Ker je etanol približno 30 % manj učinkovit kot bencin na prostorninsko enoto, je potrebnih več čistega etanola, da prepotuje enako razdaljo kot bencin. Čisti etanol se lahko uporablja samo v motorjih avtomobilov, lahkih tovornjakov in motornih koles in le, če so bili ti motorji posebej prilagojeni za ta namen.
2. Biodizel
Tudi učinkovitost biodizla je manjša kot pri bencinu. Vendar je veliko odvisno od sestave in kakovosti goriva. Odstotek biodizla v mešanici bencina je naveden za predpono B- na nalepkah za biodizel na bencinskih črpalkah. B20 je na primer dizelsko gorivo, ki vsebuje 20 % biodizla.
Potreba po modifikaciji motorja se zmanjšuje z nižanjem odstotka dodajanja biodizla. Dolgoročno bi uporaba čistega biodizla povzročila nekaj težav pri vzdrževanju in delovanju. Te težave z vzdrževanjem je mogoče rešiti.
3. Bioplin
Anaerobna razgradnja, ki vključuje raztapljanje organskih snovi, kot so živilski odpadki, odplake ali kmetijski odpadki brez kisika, je postopek, ki se najpogosteje uporablja za proizvodnjo bioplina . Metan (CH4) in ogljikov dioksid (CO2) se združita za proizvodnjo bioplina.
Spodaj so najbolj značilne surovine, ki se uporabljajo za proizvodnjo bioplina:
- Živilski odpadki in drugi organski odpadki ter domovi in podjetja
- Gnoj iz goveda
- Energijske rastline, vključno z vrbo, topolom in miskantusom
- Kanalizacija in odpadne vode
- Koruza, pšenica in trava
- Industrijski odpadki iz predelave hrane in papirnic
- Odpadki na odlagališčih
Natančne uporabljene surovine bodo določene glede na specifične cilje bioplinskega delovanja, razpoložljivost virov in geografsko lokacijo. Proizvodnja bioplina lahko poteka v majhnem (domačem, kmetijskem) ali velikem (industrijskem, komunalnem) obsegu.
Obstaja več aplikacij za bioplin, vključno z:
- Kot transportno gorivo, samostojno ali v kombinaciji z dizelskim gorivom ali zemeljskim plinom.
- Kot vir goriva za proizvodnjo električne energije in toplote v domovih, podjetjih in elektrarnah.
- Med industrijskimi postopki, kot je ustvarjanje bioplastike, kemikalij in gnojil.
- Za čiščenje in dezinfekcijo odpadne vode.
- Poleg tega je mogoče iz bioplina proizvesti »biometan« ali čisti metan in ga uporabiti za zagotavljanje plina kakovosti plinovoda.
Na splošno je bioplin prilagodljiv in trajnosten vir energije, ki lahko podpira energetsko neodvisnost, izboljša kakovost zraka in zmanjša emisije toplogrednih plinov.
4. Trdna biogoriva
Goriva, pridobljena iz trdne biomase, kot so les, rastline in odpadki, so znana kot trdna biogoriva. Med drugim jih je mogoče zažgati, da proizvedejo toploto in energijo, prav tako pa jih je mogoče uporabiti na različne druge načine.
Trdno biogorivo zgoreva v kotlu med zgorevanjem, da proizvede toploto. Para, ki nastane zaradi te toplote, se nato uporabi za pogon turbine. Turbina proizvaja električno energijo, ki jo lahko elektroenergetski sistem nato uporabi za oskrbo domov in podjetij.
Trdna biogoriva se lahko sežigajo v elektrarnah, ki so bile posebej zgrajene kot alternativa običajnim fosilnim gorivom in kot sredstvo za zmanjšanje emisij toplogrednih plinov.
Vrsta uporabljenega biogoriva, tehnologija zgorevanja in trajnost njegovega proizvodnega procesa vplivajo na to, kako učinkovito poteka proces in kakšen vpliv ima biogorivo na okolje.
Trdna biogoriva se pogosto uporabljajo v komercialnih in domačih ogrevalnih sistemih, pa tudi v industrijskih aplikacijah in aplikacijah za proizvodnjo električne energije.
Kot surovino se lahko uporabljajo tudi za proizvodnjo biogoriv, kot sta bioetanol in biodizel.
10 korakov do proizvodnje biogoriv
Obstaja deset postopkov, da dobite končni izdelek biogoriva, ki ga lahko vstavite v svoj avto.
- Iskanje vira nafte
- Testiranje olja
- Filtracija olja
- Izdelava poskusne serije
- Pridobivanje proizvodnih orodij
- Pridobivanje kemikalij
- Predhodna obdelava olja
- Predelava biodizla
- Opozorila
- Pranje in sušenje biodizla
- Ravnanje z glicerinom
1. Iskanje vira nafte
Najti zalogo nafte za začetek je najbolj temeljno vprašanje, s katerim se soočajo ljudje. Večina ljudi kupuje rastlinsko olje v bližnjih restavracijah.
Vendar pa moramo pred razpravo o tem, kje najti surovo gorivo, zagotoviti, da je odpadno olje, ki ga prejmemo, predhodno filtrirano na najmanj 400 mikronov.
Brez vode imajo majhne količine prostih maščobnih kislin. Svetujemo vam, da rabljeno jedilno olje kupujete v obratih, kjer olje menjajo vsak teden. To vam bo pomagalo pri iskanju olja višje stopnje.
Potrošnikom so na voljo tudi olja repice, koruze in arašidov.
Živalska mast, loj ali mast so dodatni viri za pridobivanje odpadnega olja. Ker pa imajo ti viri večjo stopnjo geliranja, zaradi česar se lahko vaš motor pri višjih temperaturah zamaši, vam odsvetujemo zbiranje odpadnega olja iz njih.
2. Testiranje olja
Ko ga prejmete, moramo preveriti kakovost olja, da se prepričamo, da ga lahko uporabimo. Pomembno je, da olje najprej preizkusite. Na voljo so številne možnosti testiranja. Najpomembnejša sta testiranja olja na kislino in vodo.
Preprosto segrejte olje v ponvi, da preverite mehurčke in vidite, ali je prisotna voda. Za merjenje ravni kislosti moramo preučiti titracijo.
Titracija je izraz za postopek, ki se uporablja za merjenje ravni kislosti. Da bi to naredili, je treba vzorec olja zmešati s točno določeno količino pH-nevtralnega alkohola. Raven kisline bi nato določili s pH filtrom; običajno se uporablja fenolftalein.
Pomembno je preveriti stopnjo kislosti. Osnovna kemikalija, ki jo kasneje dodamo, se lahko nevtralizira z veliko količino kisline, če ima olje visoko stopnjo kislosti. Poznavanje stopnje kislosti nam omogoča, da izračunamo in dodamo natančno količino osnovne kemikalije, ki je potrebna za pretvorbo v biogorivo.
3. Filtracija olja
Olje po filtriranju postane čistejše in učinkovitejše. Zagotoviti moramo, da olje ne vsebuje nečistoč, kot so živilski kosmiči. Od vseh možnosti filtriranja olja svetujemo 55-litrski sod s kovinskim filtrom.
Razumevanje velikosti filtrov je ključnega pomena. Svetujemo, da so perforacije čim manjše. Idealen filter bi bil 400-mikronski.
4. Izdelava poskusne serije
Izdelava testne serije bi bila dobra ideja, preden začnete. To bo pokazalo, ali je nafta, ki ste jo pred kratkim pridobili, dragocena za proizvodnjo biogoriva ali ne.
Izdelava testne serije je relativno preprosta, saj so vse sestavine običajno na voljo v vaših lokalnih trgovinah z živili.
5. Pridobivanje proizvodnih orodij
Izdelava biogoriva vam ni težka, če imate pravo orodje. Za vse to bi potrebovali naslednje elemente:
- Posode za zbiranje olja: Za ravnanje in shranjevanje zbranega olja. Za to lahko ponovno uporabite star sod za olje ali boben. Prosite soseda, da vam ga posodi, če ga ima in ga ne uporablja, če ga ne najdete v lopi. V najslabšem položaju se ustavite na sosedskem odpadu!
- Sposobnost transporta nafte: prenesti nafto iz območja zbiranja olja (restavracije) v območje proizvodnje olja (predlog je dvorišče). Običajno se sod za olje lahko prilega vašemu tovornjaku.
- Oljni filtri: Odstranite olje, da ga lahko predelate. 400 mikrometrov.
- Procesor za biogorivo: S kombiniranjem kemikalij z oljem bo ta naprava pomagala spremeniti vaše olje v biogorivo.
- Sod nafte: Ta se očisti nečistoč z uporabo rezervoarja za pranje biogoriva.
- Rezervoar za shranjevanje biogoriva: Ti so potrebni za zadrževanje filtriranega olja po pranju in filtriranju.
- Pretočne črpalke: Uporabljajo se za transport nafte med različnimi posodami in obstajajo v različnih velikostih in oblikah.
- Komplet za titracijo: Za merjenje kislosti.
6. Pridobivanje Chemikali
Metanol se uporablja v kemičnem procesu. Biodizel nastane, ko se metanol združi z uporabljenim rastlinskim oljem.
Poleg metanola bi potrebovali tudi natrijev ali kalijev hidroksid. Oba sta na voljo v trgovinah z vodovodno opremo. Kalijev hidroksid naredi glicerin bolj tekoč in se zlahka raztopi v metanolu, zato vam svetujemo, da ga kupite.
Kateri koli od teh hidroksidov bo uporabil katalizator za sprožitev kemične reakcije med metanolom in oljem.
7. Predobdelava olja
Preden lahko olje predelamo v biodizel, ga moramo pripraviti za predelavo. V 2. koraku smo govorili o izračunu vsebnosti vode in kisline v olju.
Zdaj bi morali pogledati, kako ravnati z razvodenelim oljem in/ali visoko vsebnostjo kisline.
Odvajanje vode
Čeprav obstajajo različni načini za odstranjevanje vode iz olja, je najbolj preprosto pustiti, da se olje usede. Po dovolj časa se voda preprosto potopi na dno in jo je mogoče odstraniti, ker se voda in olje ne ujemata najbolje.
Olje lahko tudi segrejete, da pospešite ta proces. To olajša molekulam vode, da se razpršijo iz suspenzije, saj omogočijo, da se molekule olja razširijo.
Znižanje ravni kisline
Pred uporabo olja za proizvodnjo biodizla razmislite o znižanju vsebnosti kisline v olju, če ima olje, ki ga dobite, visoko koncentracijo prostih maščobnih kislin. Surovino z visoko vsebnostjo maščobnih kislin je mogoče pretvoriti v biodizel, vendar je postopek nekoliko naporen.
Razlog za to je, da boste imeli do takrat, ko boste imeli biodizel, še vedno veliko mila, ker boste porabili toliko odvečnega topila.
Obstajata dve tehniki za zmanjšanje kislosti olja:
- Jedko odstranjevanje
- Esterifikacija kisline
1. Čiščenje s kavstikom
Da bi to naredili, je treba nekaj trdne baze (natrijev ali kalijev hidroksid) raztopiti v vodi, preden jo dodamo olju. Kot rezultat, se bodo maščobne kisline brez olja pridružile trdni podlagi in proizvedle milo. Ko iz olja odstranimo vodo in odstranimo milo, ga lahko uporabimo za izdelavo biodizla.
Čeprav je učinkovita, bo ta metoda povzročila manj biodizla, ker se bo nekaj olja pretvorilo v milo.
Medtem ko nekateri obrati za pridobivanje biodizla prepovedujejo jedko odstranjevanje kot metodo za znižanje prostih maščobnih kislin, vemo, da je to mogoče in deluje. Nekateri ljudje dajejo prednost drugemu pristopu.
2. Esterifikacija kisline
Proste maščobne kisline (FFA) v olju se med tem postopkom modificirajo z uporabo žveplove kisline, tako da jih je še vedno mogoče pretvoriti v biodizel. Ta metoda je primerna pri delu z oljem, ki ima veliko količino prostih maščobnih kislin. Izbran je bil zato, ker namesto pretvorbe FFA v milo le spremeni kislinske verige, da se spremenijo v biogorivo ali biodizel.
8. Bjodizel Proževanje
Glavni namen prejšnjih faz je bil pripraviti se na to. To je primarna metoda za pretvorbo nafte v biodizel. Dejanske reakcije, ki vam omogočajo, da naredite biodizel iz organskega olja, se zgodijo tukaj, kjer se zgodi čarovnija.
Preden odidemo, morate vaditi odlično varnost. Oglejmo si nekaj varnostnih ukrepov, ki bi jih morali upoštevati.
Opozorila
Delali boste s precej jedkimi tekočinami, metanolom, močnim alkoholom, precej toplote in prenašanjem gorljivih snovi iz ene posode v drugo. Priporočljivo je imeti pri roki gasilni aparat, ki lahko pogasi opekline na osnovi olja.
Biodizel po možnosti predelujte v dobro prezračevanem prostoru, stran od otrok in hišnih ljubljenčkov ter z ustrezno varnostno opremo.
Pred proizvodnjo velikih količin biodizla se posvetujte z lokalno upravo in gasilsko enoto, da se prepričate, ali se z morebitnimi dodatki, alkoholom in drugimi snovmi ravna in uporablja v skladu z lokalnimi pravili in predpisi.
Garancija proizvajalca se lahko razveljavi, če se v avtomobilu z dizelskim motorjem uporablja domači biodizel. Zato poskusite, če je vašemu staremu tovornjaku potekla garancijska doba.
Če je biodizel pravilno proizveden, je pogosto zelo zdrav. Je manj škodljiva kot kuhinjska sol in se hitreje razgradi kot sladkor. Če se razlije, se ne šteje za nevarnega, ker ima višje plamenišče kot običajni petro-dizel.
9. Pranje in sušenje biodizla
Pri proizvodnji biodizla pogosto vbrizgamo več metanola, kot ga potrebujemo. Naredite to, da se prepričate, da je kemična reakcija končana.
Po opravljeni reakciji je znatna količina metanola zdaj sestavni del prvotnega biodizla, vendar ima zdaj nekaj sprememb. Presežek metanola bo končal v glicerinu. Poleg tega nekaj dodatnega metanola ostane v biodizlu.
- Pralni biodizel
- Sušenje biodizla
1. Pralni biodizel
Molekule metanola imajo pri uporabi vodo bolj rade kot biodizel.
Metanol, raztopljen v vodi, se spusti v vodno ploščo, kjer je vse ostalo na vrhu ob vodi. Če ga perete dovolj dolgo, bo odvečni metanol in drugi materiali, ki se jih je oprijel, popolnoma odstranjeni.
Tehnika je v bistvu enaka pri uporabi sistema suhega pranja. Glicerin, milo in metanol se ujamejo ali absorbirajo v suho smolo ali prah, biodizel pa lahko prehaja skozi.
2. Sušenje biodizla
Pogovorimo se o tem, kako se znebiti vode zdaj, ko to želite.
Prvič, obstaja nešteto načinov sušenja biodizla. Če hitro iščete, so razpršeni po internetu. Za izdelavo biodizla bomo razpravljali le o nekaterih enostavnejših metodah.
Odnesite svoj biodizel ven na neposredno sončno svetlobo, kar je eden najboljših načinov za dosego tega. Naj mati narava in čarovnija delujeta skupaj. Sončna toplota bo pomagala, da vsa voda hitro izhlapi, če je vreme dovolj suho.
Vaš biodizel je pripravljen za uporabo, ko se posuši in ne vsebuje glicerina.
10. Ravnanje z glicerinom
Obrati za ravnanje z odpadki lahko prevzamejo rabljeni glicerin. Obrat ima edinstveno predelovalno napravo, imenovano anaerobni digestor, imenovan tudi digestor metana.
V bistvu se vse surove odplake združijo v precejšnji mešalni napravi, preden se premaknejo v velik rezervoar, kjer bakterije jedo in razgradijo surove odplake.
Plin metan nato nastane kot stranski produkt bakterij. V elektrarnah na metan se metan zajema in sežiga.
Bakterije kot hrano uporabljajo surovi glicerin, kar poveča proizvodnjo metana. Zdaj imamo zeleno možnost, da odstranimo ves naš glicerin, ker ga je obrat za ravnanje z odpadki lahko sprejel vsega.
zaključek
Skratka, biogoriva se lahko uporabljajo za prevoz, energijo, razsvetljavo in toploto. Dve stopnji fotosinteze - svetlobna in temna reakcija potekata v kloroplastih celic. Biogoriva je mogoče izdelati iz različnih bioloških proizvodov, vključno z lesom, travami, olji, sladkorji in škrobom.