Учебники Онлайн


623 Биоэнергетика

Биоэнергетика - это использование энергии биомассы (органики, которая образуется за счет фотосинтеза)"Зеленое топливо"- так иногда называют топливо растительного происхождения, сырьем для получения которого биомасса. Однако чем больше говорят о биоэнергетике, тем чаще понятие"биотопливо"понимают как жидкое биотопливо (биодизель, биоэтанол и метанол) и забывают о твердые и газообразные - биогаз, синт эз-газ, пиролизные жидкости, отходы сельскохозяйственной и бытовой продукции, остатки переработки древесины. Именно энергетические растения, которые выращиваются для получения энергии или топлива, в ближайшем. Майбах утньому создадут конкуренцию газа и дизеля. К ним относятся пищевые растения (пшеница и сахарный тростник) и непищевые (энергетическая ива, тополь и многолетние травы, рапс, соя, подсолнечник, кукуруза, л ьон т.д.к, кукурудза, льон тощо).

Биомассу как источник энергии можно использовать в процессе непосредственного сжигания древесины, соломы, сапропеля (органических донных отложений), а также в переработанном виде как жидкие (эфиры рапсового вой масла, спирты) или газообразное (биогаз) топливо. Конверсия биомассы в энергоносители может происходить физическими, химическими и биологическими методами; последние являются наиболее перспективными.

Можно утверждать, что биоэнергетика - это выбор, который имеет глобальную перспективу для дальнейшего успешного развития цивилизации. Преодоление современных и предотвращение вероятных экологических кризисов невозможны бы без применения новейших экобиотехнологий для очистки сточных вод, биосорбции тяжелых металлов из стоков, обезвреживания опасных газовых выбросов, обогащения воздуха кислородом, использование перспективных х средств обезвреживания твердых и жидких промышленных отходов, биодеградации пестицидов и инсектицидов, повышения эффективности методов биологического восстановления загрязненных почв, замены ряда. Агрохим имикатив на биотехнологические препараты и т.д.. Важными направлениями также должны стать разработка экобиотехнологий, направленных на производство биогаза и водорода из органических отходов, микробиологическая деструкций я ксенобиотиков, применение биоиндикации и биотестирования в системе экологического мониторинггу.

Экобиотехнология - это междисциплинарное направление, образовавшийся в результате пересечения интересов, подходов и методов прикладных направлений экологической науки, новейших и классических биотехнологий есть это тех хнологични процессы, осуществляемые с использованием живых организмов или их элементов и направленные на улучшение, защита и восстановление нарушенного человеком окружающей среды. Преимущества применения екобиотехноло гии по сравнению с традиционными физико-химическими и химическими природоохранными технологиями очевидны. Биоэнергетика - неотъемлемая составляющая экобиотехнологии. Использование биоэнергетических подходов в розвьяз. Анне энергетических и экологических проблем человечества возможно и целесообразнольне.

Опыт. Евросоюза - это использование не только энергосырья из свалок, сельскохозяйственного или деревообрабатывающего производства, но и специально выращенных быстрорастущих энергетических культур. В мире видом мо немало таких растений - тополь, ива, акация, безголкова роза, топинамбур, подсолнечник, просо, сорго, тростник, мискантус, фаларис, конопля, камыш и многие другие. Термин"энергетические плантации"вжи ется для определения плантаций твердых пород древесины, быстро растут в начальный период и размножаются путем пуска ростков из пеньков после срезки. Многие культуры было исследовано для пот енцийного использования как энергетических культур, но только небольшое количество достигла коммерческого уровня и выращивается на больших площадях. Спрос на такие культуры привел к выводу гибридов с более пригодными характеристиками, такими как устойчивость к морозам, засухе, вредителям тощшкідників тощо.

Наиболее благоприятные энергетические культуры для получения твердого биотоплива - это ива и тополь. В. Швеции и. Дании, например, они используются в местных системах отопления комбинированного производ ства тепловой и электрической энергии. На сегодня есть немало станций комбинированного сжигания угля с добавлением биотоплива (солома, щепки), использование которого уменьшает потребление ископаемого топлива, а и каждого вредные выбросы в атмосферу. Конечно, использование биомассы как специально выращенной, так и удаленной из отходов производства или коммунальных свалок - это трудозатратний процесс целом себестоимость и кой"зеленой"энергии выше, чем полученной из угля, ведь нужно учитывать измельчения, высушивания и ответственное хранениедне зберігання.

В странах. Евросоюза использования энергетических культур очень популярное. В. Дании верба выращивается на 500 га сельскохозяйственных земель, а в. Швеции плантации вербы занимают площади до 20 тыс. га. Продукцию из таких плантаций продают в виде деревянных щепок, применяемых для отопления или производства электроэнергии. Сейчас в. Швеции ежегодно ивовые трески поставляют на 25 различных когенерационных станций. После сбора вербы с влажностью до 50% щепы можно сразу отправлять на сжигание. Лучший уровень урожайности в. Швеции составил 12 т / га, что эквивалентно 5 т нефтей нафти.

Есть много причин, почему надо последовать примеру. Швеции в выращивании ивы, которая занимает в этой области ведущие позиции Сельское хозяйство может выращивать иву на почвах, менее пригодных для выращивания ування зерновых культур, а также создать новые рабочие места и обеспечить работой сотрудников в зимний период итоге, энергетическая верба может занять свою нишу в решении не только энергетических, а и экологических проблем, связанных с очисткой сточных воод.

Кроме растительного материала, получать энергию можно с различных твердых и жидких отходов, образующихся в процессе жизнедеятельности людей в больших количествах. Это бытовые отходы, канализационные с стоки городов, стоки и отходы производства и переработки сельскохозяйственной продукции, огромное количество органических остатков после лесозаготовок и переработки древесины тощо.

Утилизация твердых бытовых отходов (ТБО) с получением энергетического эффекта предполагает их сжигания на мусоросжигательных заводах для производства электрической и тепловой энергии, а также получение с из полигонов их складирования горючего газа (ГГ). Возможна также утилизация отходов древесины и сельскохозяйственного производства: избыток соломы злаков, стебли и стержни початков кукурузы, стебли и. Коши ки подсолнечника, костра лубяных культур непосредственно сжигаются в энергетических установках с получением энергетического эффекта и превращаются путем конверсии на. ГГ (биогаз и генераторный газ) с пода льшим использованием его в качестве моторного и котельно-печного топливаа.

Наибольшее распространение в странах. Западной. Европы имеют котлы для сжигания тюков соломы мощностью от 70 до 1000 кВт их называют фермерскими. Фермерские котлы имеют большую топочную камеру прямоугольной ч или цилиндрической формы, окруженную водяной рубашкой. Дымовые газы из топки выходят через пучок дымогарных труб. Подача воздуха в топку осуществляется в виде мощных струй с помощью одного или сколько х вентиляторов. В начале горения струи воздуха направляют на верхнюю часть тюков и постепенного опускают. Таким образом струе воздуха будто срезают солому слой за слоем, обеспечивая ее эффективное воспламенения догорания дымовых газов в объеме над тюком. Котлы оснащают автоматизированными системами управления, которые обеспечивают эффективную работу и. КПД до 81-8481-84 %.

Горение соломы длится несколько часов в зависимости от размера и количества загруженных тюков. За это время теплота, выделяемая, аккумулируется в водном баке-аккумуляторе. Через промежуточный теплообменник теплота а из контура котла передается в тепловую сеть. Температура в баке-аккумуляторе постепенно падает, и через некоторое время следует снова загрузить тюки в топку. Тепловые соломозбережни станций классифицируют по ти ум установленного котла: котел для сжигания резаной соломы котел для сжигания соломы, измельченной скарификатором; котел для сжигания брикетов соломы методом сигарного сгорания; котел периодически й действия (сжигание целого брикета соломы) котел для сжигания разделенных на части брикетов соломеннойломи.

Итак, самое простое решение - это сжигание органических отходов на специальных заводах, что обеспечивает получение бытового тепла. Правда, оно стоит в десятки раз дороже, чем на. ТЭЦ, однако главное в этом случае не столько получение тепла, сколько снижение негативного воздействия на окружающую среду. Однако разработаны пути удешевления этого процесса, например, производство на таких заводах не только тепла, а и электроэнергии. Недостатком подобных технологий остается то, что сжигание мусора сопровождается образованием новых отходов - твердых и газообразных. Нужны специальные фильтры для их очистки, а это удорожает об этомоцес.

Но совсем другая возможность получения энергии из биомассы животного и растительного происхождения, имеет много преимуществ, - это анаэробное (без доступа кислорода) сбраживания под действием имеющихся в биомассе метанобакт терий. Эти микроорганизмы активно развиваются в любых органических остатках, а в результате процессов их жизнедеятельности образуется биогаз - газ, который примерно на 60% состоит из метана (СН4) и на 40% - из углекислого газа (С02). Синонимами к биогаза являются такие термины, как"канализационный газ","шахтный газ","болотный газ","газ-метан"Различные виды микроорганизмов метаболизируют углерод из органических субстратов в бескислородных условиях. Это процесс так называемого гниения, или бескислородного брожения, является частью цепи питания. Теплоемкость биогаза достаточно велика: 1 м3 образует столько же тепла, с кильки 600-800 г антрацита. Тонна органических остатков (навоз, мусор и т.п.) дает до 500 м3 биогаза. Правда, этот процесс происходит достаточно медленно, но несомненно его преимуществом является то, что более 80% энер ее, содержащейся в сточных водах или отходах, изымается в виде горючего газо відходах, вилучається у вигляді горючого газу.

Использование биогаза экономически может быть очень привлекательным, не говоря уже о экологические выгоды. Не нужно затрачивать лишние средства на проведение газопровода к удаленному хутора, если он может забей езпечиты газом местная свиноферма. Решение этой и многих подобных проблем - применение наиболее эффективной технологии очистки сточных вод предприятий с получением биогаза и дальнейшей его утилиз ции в когенерационных установках с получением электрической и тепловой энергииії.

Технология получения биогаза очень проста: навозом, мусором, соломой, листьями заполняют бетонные емкости или колодцы любого объема. Емкость должна быть плотно закрыта, чтобы не было доступа кислорода. Газ, и образуется в процессе брожения, отводят в приемные устройства или непосредственно в газовую плиту (рис 67). Такие установки действуют во многих странах мира. Самые биогазовые установки (БГУ) возникли еще к созданию научных основ метаногенеза. В. Индии (Бомбей) они были уже в 1900 г. В 1918 г аналогичные установки появились в. Германии, в 1928 - в. Англии, в 1930 г - в. США. Первые. БГУ были попыткой имитации й природных процессов разложения органического вещества в болотах с выделением болотного газа, содержащего цельстить метан.

Біогазова станція на стічних водах

Рис 67. Биогазовая станция сточных водах

В. СССР первые биореакторы были разработаны в. Латвии в 1949 г., затем - в. Грузии. В Украине первый биореактор был запущен в. Запорожье в 1959 г. В. Индии акцент был сделан на семейные и общественные биогаз. Зовите установки. До 1993 г ??там насчитывалось уже около 2 млн. БГУ. Программа децентрализации производства энергии, инициированная правительством. Индии в 1995 г, обеспечила поддержку проектов по производству энергии в сельских общинах с использованием биогаза единичной мощностью от 10 до 15. МВт. Широко развилось семейное и общественное получения биогаза в. Китае - в 1978 г там функционировало уже более 7 млн ??БГУ. Кри м семейных, в стране есть еще 600 крупных и средних. БГУ, использующих отходы животноводства и птицеводства, а также винодельческих и спиртовых производств. Достаточно распространено получения энергии с помощью. БГ. В в. Великобритании,. Австрии,. Италии,. Дании,. Швеции,. НидерландахНідерландах.

настоящее малых установок в мире около 6 млн высокоэффективной. БГУ (как промышленных, так и централизованных сельскохозяйственных), спроектированных на высоком инженерном уровне, в мире насчитывается около ко тысячу. Примерно 44% из них сосредоточено в. Европе, 14% - в. Северной. Америкеці.

В мире функционирует много предприятий, где внедрены технологии получения биогаза. Например, молокоперерабатывающие предприятия в. Германии и. Швеции, где перерабатывают сыворотку с целью получения биогаза. Суч частных технологии позволяют использовать биогаз, газ сточных вод, газ мусорных полигонов, пиролизный, синтез-газ и другие особые газы для получения электроэнергии и тепловой энергии. Постоянное удо сконалювання двигателей и специализация на использование особых газов обеспечивают возможность применения газов с низкой теплотой сгоранияння.

Современные. БГУ, наряду с получением энергии, также выполняют роль очистных сооружений, снижают химическое и бактериальное загрязнение почвы, воды, воздуха и перерабатывают отходы на нейтральные минерализованные п продукты. Энергетический или природоохранный акцент биогазовых установок зависит от конкретных условий, однако в большинстве случаев для промышленно развитых стран необходимость их сооружения определяется решением именно экологических проблем. Вместе с тем,. БГУ является источником топлива, поэтому на их базе могут создаваться новые варианты систем энергоснабженияня.

качестве сырья для получения биогаза можно использовать органические отходы различных производств сельского хозяйства и перерабатывающих предприятий, имеющих жидкую или полужидкую консистенцию или дов ведомые к такому пруда. До сих отходов относятся экскременты животных, растительные остатки (солома, ботва, трава и др., которые не используются непосредственно как корм), осадки сточных вод животноводческих и пт ахивничих предприятий т.п.. Если реактор работает нормально, получаемый биогаз содержит 60-70% метана, 30-40% двуокиси углерода, небольшое количество сероводорода (до 3%), а также примеси водорода, аммиака и оксидов азота, не имеет неприятного запаха, а теплота его сгорания достигает 25. МДж/м3. Биогаз можно использовать для совместной выработки электроэнергии и теплоты (когенерационная схема), сжигать для получения теплоты или закачивать в баллоны для использования на транспортрті.

После сбраживания навоза образуется биошлам, в котором содержится много ценных веществ, в частности аминокислоты, аммонийный азот и фосфор, а также произведенные микроорганизмами витамины группы. В. Поэтому шлам, п перебродившего можно использовать для получения белково-витаминных добавок для кормления животных, птицы и рыбы. Органические удобрения, образующиеся при метаногенеза по сравнению с несброженного навозом, забей зпечують дополнительный прирост урожайности в среднем на 20%. При анаэробной переработки происходит минерализация азота и фосфора, а также обеспечивается их збережнисть в процессе хранения удобрений в отличие от традиционных способов компостирования, при которых до 30-40% азота теряется результате действия метанобактерий на 90-99% уменьшается прорастание семян сорняков, которое содержится в навозе крупного рогатого скота, что позволяет улучшать фитосанитарное состояние сельскохозяйственных угодий. Микроорганизмы уничтожают также яйца гельминтов и устраняют неприятные запахи органических удобрений. Все эти факторы даю во позволяет существенно улучшить санитарное состояние животноводческих ферм и окружающей среды среддовища.

Биогазовые установки, работающие на навозе животных, являются простейшими по своей конструкции и поэтому получили широкое распространение во всем мире (см. рис 68). Все микроорганизмы, участвующие в процессе брод. Падение, попадают в навоз уже из кишечника животных, поэтому не нужно их дополнительно добавлятьвати.

Очень часто предприятия имеют свои поля, на которых они выращивают сельскохозяйственные или кормовые культуры,. БГУ помогают экономить на покупке минеральных удобрений и средств защиты растений биоудобрения ва имеют следующие основные преимущества по сравнению с обычным навозом и минеральными удобрениями:

o. Максимальное сохранение и накопление азота. При длительном хранении (компостировании) навоза теряется до 50% азота. Благодаря анаэробного сбраживания в. БГУ общий азот в биоудобрения полностью сохраняется аеться, кроме того, содержание растворимого азота увеличивается на 10-15 %.

o. Отсутствие семян сорняков. В 1 т свежего навоза содержится до 10 тыс. семян сорняков, которые не теряют всхожесть, даже пройдя через желудок животного. После обработки. БГУ 99% семян теряет эту способностьстьсть.

o. Отсутствие патогенной микрофлоры. В навозе могут содержаться опасные для животных и человека болезни: сибирская язва, туберкулез, бруцеллез, паратиф, ящур, сальмонеллез, аскаридоз, кишечные инфекции. Биоудобрения, благодаря специальной технологии переработки, полностью лишены этой микрофлорыри.

o. Наличие активной микрофлоры. Высокий уровень гумификации органического вещества становится мощным толчком для активации грунтовых микроорганизмов, азотфиксирующие и другие микробиологические процессы происходят ся намного быстреее.

o. Отсутствие периода хранения. Благодаря своей форме биоудобрения начинают эффективно работать сразу при внесении, и не нужно хранить в лагунах несколько лет

o. Устойчивость к вымыванию из почвы питательных элементов. За сезон из почвы вымывается около 80% минеральных удобрений, тогда как для биоудобрений эта доля составляет 15%. Биоудобрения, внесенные в небольших кол костях, работать на 3-5 лет дольше, чем обычныені.

o. Экологическое воздействие на грунт. Минеральные удобрения могут наносить большой ущерб, загрязняя почву и грунтовые воды, тогда как биоудобрения являются абсолютно чистым экологическим удобрением

Строение биогазовой установки приведена на рис 68

Одна свиноматка с 20-24 поросятами дает в год примерно 25 м3 навоза. В газовом эквиваленте это составляет в среднем 1000 м3 биогаза. Экономически выгодно устанавливать биогазовую установку на свинокомплек ксах с поголовьем не менее 10 - 12 тыс. свиней (650 свиноматок). Одна дойная корова ежедневно дает от 30 до 70 кг навоза в среднем в год составляет 20 м3, а это 800 м3 биогаза. БГУ будет экономически эффективно й для ферм с поголовьем от 800 дойных корекорів.

Биогазовая установка приносит"доходы из отходов"или"деньги из навоза"БГУ - это активная система очистки, которая очень быстро самоокупаемым и дает прибыль. Сырьем может быть навоз крупного рогатого ху удоб, свиней, птичий помет, отходыашиний послід, відходи

Біогазова установка: 1 - силосні ями; 2 - система загрузки біомаси; 3 - реактор; 4 - реактор доброжування; 5 - субстратор; 6 - система опалення; 7 - силова установка; 8 - система автоматики і контролю; 9 - система газопроводів

Рис 68. Биогазовая установка: 1 - силосные ямы, 2 - система загрузки биомассы 3 - реактор 4 - реактор дображивания, 5 - субстратор, 6 - система отопления, 7 - силовая установка, 8 - система автоматики и контроля ю, 9 - система газопроводе

боен (кровь, жир, кишки), остатки растений, силос, прогнившее зерно, канализационные стоки, жиры, биомусор, отходы пищевой промышленности, садовые отходы, солодовый осадок, выжимки, свекловичный жом, технический глицерин (от производства биодизеля). Большинство видов сырья можно смешивать с другими видами. Итак,. БГУ одновременно и в больших количествах может: утилизировать бы и овод ходы, выработать биогаз, электро гию, тепло, удобрения, сэкономить капитальные затраты (при строительстве новых комплексовв).

Все приведенное выше производится по минимальной себестоимости, ведь за биомусор не нужно платить, а сама установка для собственных нужд использует только 10-15% произведенной энергии

Если на предприятии образуется 1 т навоза ежедневно, то за год на нем можно получить как минимум 60-70 тыс грн, то есть окупаемость установки навоза впечатляет: 2-3 года, а для других видов сырья - 1 год. Биогаз может использоваться как газ для отопления и выработки электроэнергии, и по сравнению с использованием обычного природного газа, он низкостоимостнойий.

3 1м3 биогаза в генераторе можно выработать 2 кВт электроэнергии, которая будет поставляться без перепадов. Тепло от охлаждения генератора или от сгорания биогаза можно использовать для отопления, сушки семян, дров, кипячение воды для содержания скота. Тепло получают при сжигании газа специально, а также отбирают его при охлаждении электрогенератора. Наряду с. БГУ можно устанавливать наст лице. Тепло также может использоваться для приведения в действие испарителей рефрижераторов (при охлаждении свежего молока на молочных фермах или для хранения мяса, яиц и т.д.ощо).

Кроме биогаза, есть и другие виды биотоплива, которые можно использовать для получения энергии, в том числе и на транспорте, - это биодизель и биоэтанол. Считается, что именно топливный этанол имеет наибольший пот тенциал учитывая неисчерпаемые источники его. Получение. Ими могут быть травянистые растения и древесина, отходы сельского хозяйства и деревообрабатывающей промышленности, а также бытовой мусортя.

Этанол - древнейший продукт биотехнологии, которая была изобретена не позднее IV тыс. лет до н.э в. Древнем. Египте и. Вавилоне. В этой технологии сахара (глюкоза, сахароза и некоторые другие) сбраживают (фермента ують) в бескислородной среде пекарскими (спиртовыми) дрожжами. Еще недавно почти все этанол, полученный путем дрожжевого сбраживания сахаров, использовался исключительно для производства алкогольной их напитков. Лишь незначительное его количество, преимущественно полученная химическим путем, применялось в промышленности. Однако за последние 25 лет ситуация в корне изменилась. Теперь уже больше половины мир ового производства этанола используется как дополнение к топливу для двигателей внутреннего сгорания (бензина), и лишь около 15% - для производства спиртных напитких напоїв.

Первые попытки использования этилового спирта в качестве автомобильного топлива были осуществлены еще в начале XX в. В 1902 г на интернациональном конкурсе в. Париже демонстрировалось более 70 карбюраторных двигателей в, работавших на этиловом спирте и его смесях с бензином нефтяного происхождения. Однако этиловый спирт не начал сразу быстро и широко применяться, только в 70-х годах XX века в связи с катастр офичним ухудшением экологической ситуации и нефтяным кризисом началось возрождение интереса к спиртов и, особенно, к этанолу. Это обусловлено тем, что этанол может быть получен с постоянно возобновляемых дж. Эрели растительного сырья, биомассы, а также бытовых отходов. С 80-х годов началось массовое использование бензинов, содержащих 5, 10, 15 и 22% топливного этанола, в. Бразилии,. США,. Швеции,. Нидерландах,. Франции,. Канаде и. Колумбелумбії.

Значительный опыт в производстве и использовании топливного этанола из возобновляемого сырья накопленный в. Бразилии,. США,. Канаде. На заправочных станциях продают смеси бензина с этанолом. Е10 (10% этанола). Е85 (85% этанола),. Е95 (95% этанола) и чистый этанол. Е100. Основным производителем топливного этанола в мире. Бразилия (12 млрд л в год, что составляет половину потребности страны в бензине и 57% мирового производства). Это стало возможным благодаря. Национальной программе по широкомасштабного использования этанола в качестве автомобильного топлива и субсидиям правительства, которые получили соответствующую финансовую поддержку. Свитовог в банке. Весь бразильский этанол получают из сахарного тростника ферментационным способообом.

В. США каждая четвертая тонна произведенного бензина содержит этиловый топливный биоспирт. С возобновляемого сырья (главным образом, из кукурузы) на 58 предприятиях производится более 4 млн т в год топливного в этанола. Рост цен на нефть стимулировало разработки более экономичных и экологически чистых процессов производства этанола. Исследования, проведенные в. Канаде, свидетельствуют, что использование топлива. Е85 позволяет снизить выбросы парниковых газов на 37%; оксида углерода - на 25-39%; оксидов азота - на 20% летучих органических соединений - на. ЗО%; канцерогенных ароматических соединений - на 500 %.

Чрезвычайно важным является глобальный положительный эффект использования биоэтанола в качестве топлива, ведь углекислый газ, выделяемый при его сжигании, имеет первостепенное атмосферное происхождение есть его снова мо ожуть ассимилировать растения, которые затем будут источником получения этого самого топливного этанола. Когда используется ископаемое топливо, то выделенный им. С02 является дополнительным источником печально парниково го эффектту.

Биодизельное топливо производится из рапса и сои и сегодня стоит дороже традиционного дизельное топливо. Для получения биодизельного топлива можно использовать также подсолнечное и кукурузное масло ю, но чаще всего используют рапсовое, поскольку себестоимость производства зерна рапса по сравнению с другими масличными культурами, низкая. Биотопливо на основе растительного масла еще в 1853 г изобрели англ ийци. Двигатель для него был изобретен позднее 10 июня 1893 г в городе. Аугсбург,. Германия, известный инженер и конструктор. Рудольф. Дизель испытал свой первый одноцилиндровый двигатель, который был длиной и 3 м и весил 4,5 т. Двигатель взорвался и едва не убил изобретателя. В память о событии, 10 июня провозглашен"Международным днем ??биодизеля"В 1900 г на. Всемирной выставке в. Париже. Р. Дизель продемонструва в свое изобретение и получил главную наградимав головну нагороду.

Изобретатель верил, что будущее для его двигателей - за использованием биотоплива. В 1912 г он предполагал, что:"Использование растительных жиров для производства топлива может выдаваться несущественным на тот момент, но с течением времени такие жиры могут стать столь же важными, как продукты из нефти и угольной смолы"Действительно, в то время биотопливо было намного дороже обычного дизельного топлива из нефти протяжении 1920-х производители дизельных двигателей переориентировали свои двигатели на использование дизтоплива, изготовленного из нефти, имеет меньшую вязкость по сравнению с растительными жирами. Нефтяная промышленность у вошла на топливный рынок, поскольку производство топлива из нефти было значительно дешевле, чем из биологического сырья. Как следствие - многолетний упадок производства биотоплива. Лишь недавно на фоне беспокойств ния состоянием окружающей среды и уменьшение разницы в стоимости биодизельное топливо стало реальной альтернативой традиционнымивою традиційному.

Исследования в области использования подсолнечного масла и повышение ее качества стандартам обычного дизтоплива начались в. ЮАР в 1979 г. До 1983 г результаты исследований были опубликованы. Технологический п процесс позволял производить биодизель, качество которого соответствовала нормам обычного дизельного топлива. Австралийская компания Gaskoks получила технологию от южноафриканских исследователей и построили а первый пилотный завод для производства биодизеля в 1987 г, а первый завод для массового производства - в 1989989 р.

протяжении 1990-х заводы были сооружении во многих европейских странах, в том числе. Чехии,. Германии,. Швеции. Франция начала собственное производство биодизеля из рапсового масла в обычное дизельное топливо доп давать 5% биодизеля, а в дизельное топливо используется общественным транспортом, - 30%. Продолжаются эксперименты с использованием 50% биодизеля. Миллионы автомобилей в. Европе работают на биодизеле. Чистый без примесей, биодизель можно заливать в бак любого дизельного транспорта. Развивается его производство. В 2005 г. Миннесота стала первым штатом. США, где законодательно установлена ??норма продажи у дизтоплива только с содержанием биодизеля не менее 2ншим 2%.

Кроме пониженной температуры твердения (а это весьма важно для зимних погодных условий), биодизель как моторное топливо имеет ряд ценных качеств. Его применение существенно продлевает время жизни двигателя, поскольку ки оно имеет лучшую смазывающей способностью, чем топливо из нефти. При этом на 90% снижается риск раковых заболеваний. За счет того, что биодизель содержит 11% кислорода, в продуктах его сгорания количество углекислого газа уменьшается на 80%, угарного газа - на 35%, окислов серы - на 100%, аэрозолей (дымовых частиц размером менее 10 микрон) - на 32%, чем у обычного дизтопливива.

В случае попадания биодизеля в воду или почву оно почти полностью распадается в течение 25-30 дней, тогда как 1 кг минеральных нефтепродуктов может загрязнить до 1 млн л воды, уничтожив у в ней всю флору и фауну. Биодизель может использоваться в чистом виде (марка. У100) или в смеси с обычным дизтопливом распространенным является. В20, содержащий 20% биодизеля и 80% обычного топливава.

Следовательно, мировой опыт показывает, что жидкое биотопливо становится перспективной категорией энергоресурсов, которая по своему значению занимает следующую позицию после твердого топлива из биомассы. Небольшая пока доля род дкого биотоплива от общего использования моторных масел, минерального дизеля и бензина в странах. ЕС объясняется прежде всего высокой стоимостью производства, что делает жидкое биотопливо неконкурентоспром ожним сравнению с традиционным. Несмотря на высокую себестоимость, производство жидкого топлива из биомассы в европейских странах динамично растет. Это становится возможным благодаря экологически продуманной экономические и политике на государственном уровневні.

Основные пути развития производства биотоплива непосредственно связаны с выращиванием масличных культур и растений с большим содержанием крахмала зависимости от вида сырья и масштабов производства, расх рати на изготовление биотоплива изменяются в диапазоне от 0,4 долл., / дм3 для этанола из кукурузы в. США до 0,6 дол/дм3 для метиловых эфиров высших жирных кислот из растительных масел в. Европе сравнению с ними, стоимость производства жидкого топлива из полезных ископаемых составляет около 0,2 дол/дм3. Однако эксперты утверждают, что разница в стоимости биотоплива и минерального горючего начнет исчезать через 2 -3 года. На основе проведенных в. США исследований установлено, что стоимость ликвидации негативных последствий, вызванных производством и применением традиционного топлива из полезных ископаемых, колеблется в ме ужас от 0,1 до 0,4 дол/дм3. Таким образом, суммарный баланс стоимости свидетельствует о том, что топливо, полученное из возобновляемых биологических источников, может быть дешевле в валовом экономическом расчетезрахунку.

Из биомассы можно получать биоводород. Химическим путем биомасса может непосредственно перерабатываться на водород: с 20 т биомассы можно получить 2,2 т биоводню. После его выделения остается много ми еральнои вещества, которое можно использовать как удобрение. Итак, альтернативой обычному топливу в будущем станет энергия биоводню. Сегодня ученые. ЕС возлагают большую надежду на то, что будут развиваться ваться также программы развития биоводню, и энергетические потребности будут обеспечиваться с помощью этого вида топливалива.

С точки зрения экологии, водород, полученный путем переработки органических соединений растительного происхождения, является идеальным топливом, имеет высокую теплотворную способность (12,8 кДж/м8) и сгорает без образования каких-либо вредных примесей. Существуют фототрофные бактерии, способные выделять водород под действием света. Пока они работают довольно медленно, но имеют такой биохимический механизм и содержат такие ферменты, которые позволяю во катализировать образование водорода из воды. Некоторые ферменты параллельно с водородом образуют и кислород, то есть происходит фотолиз воды. Примером может служить система, включающая хлоропласты или хлорофилл и фермент гидрогеназа. Хотя это направление пока не дало практических результатов, он весьма перспективен для дальнейшего развития биоэнергетикетики.

Суммируя все вышесказанное, можно сделать следующий вывод: энергия из биомассы представлена ??на планете не в большом ассортименте можно просто сжигать биомассу и получать энергию в виде теп пла и газа. Зброджуючы биомассу, можно получить этанол, а применяя анаэробное брожение - биогаз. При переработке масличных культур как источник энергии можно получить биодизельель.

Однако возникает один важный вопрос: достаточно ли на планете запасов биомассы для удовлетворения потребностей человечества исключительно с помощью альтернативной энергетики? одарськои организации. ООН), большинство стран мира просто не используют свой потенциал биомассы. Путем улучшения системы управления и менеджмента (соблюдение технологий, правильное внесение удобрения т.п.) урожаи сельскохозяйственных культур можно повыситьи.

Недавно в. ЕС появился закон о квотах на биотопливо, который обязывает в будущем всех потребителей топлива использовать как добавки альтернативное топливо. Согласно этому документу, в 2010 г в основн ядерного топлива надо будет прибавлять 6% биотоплива, в 2015 и 2020 гг этот показатель вырастет до 7 и 8% соответственно. В 2015 и 2020 гг до полного нужно будет примешивать еще биоводород (2-5%). Например,. Гер чина сегодня покупает около 50 млн т топлива. Если взять определенную директивами. ЕС примесь 6% биотоплива, это уже 3 млн т. Для получения такого объема необходимо будет засеять 4 млн га рапсом. Однако. Нем еччина имеет всего 12 млн га земли, том 4 млн га для нее - это довольно значительная площадь. Итак,. Германия вынуждена покупать рапс. То же касается и других стран. Естьих країн ЄС.

Сейчас затраты на производство биоэтанола и биодизеля почти вдвое превышают затраты на минеральное топливо время сравним различные виды топлива с точки зрения энергетики. Энергетическая ценность 1 т зерна ста а новые 1,376. МДж. Если эту же массу переработать в биоэтанол, выход энергии будет на. ЗО% больше, а в случае использования всех побочных продуктов энергетическая ценность вырастет на 60%. Когда все затраты, вкладываются в выращивание сельскохозяйственных культур, перечислить в энергетический эквивалент, и сравнить с урожайностью, то сельское хозяйство является наиболее прибыльной из всех отраслей хозяйства результате производства наибольшего количества энергииргії.

На рынке альтернативных источников. Германия может предложить биоэтанол по цене 0,48-0,55 евро / л, тогда как. США - за 0,20 евро, а в. Бразилии эти расходы вообще составляют до 0,13 евро за 1 литр топлива. Выигрывает тот, кто будет использовать для производства биоэтанола дешевое сырье. Перспективным кажется производство топлива в. ЕС с дешевой сахарного тростника, приобретенной, например, в. Бразилии. Если Украина хочет выйти на рынок биоэтанола со своей продукцией, то основным ее конкурентом будет как раз. Бразиллія.

последнее время в некоторых странах, в частности. Германии, пришли к выводу, что дешевле сжигать зерно, чем топливо из нефти. Расчеты показали, что 2,6 кг зерна могут заменить 1 л топлива, получаемого с нефти. При этом необходимо зерно обойдется в 0,26 евро (поскольку цена составляет 100 евро / т), а 1 л нефтяного топлива - 0,60 евро. Конечно, печи для сжигания зерна стоят дороже, чем для топлива и эти затраты также надо учесть. По окончательным подсчетам 8 тыс кг зерна заменяют 3 тыс. л горючего. Если сжигать зерно, то на каждой тонне можно получить на 19,5 евро больше, чем от его прод вплотьпродажу.

Кроме этого, могут быть уменьшены выбросы. С02 на 1000 млн т ежегодно (это эквивалентно общим ежегодным выбросам в. Канаде и. Италии), если страны - члены. Организации экономического сотрудничества и развития в (ОЭСР) будут использовать вместо угля биомассу - топливо, источником которого являются отходы сельскохозяйственного производства и лесной промышленности. Биомасса является экономически эффективным и нейтральным, с п осмотра содержимого углерода источником энергии. К 2020 г оно может обеспечить 15% энергопотребления в развитых странах. Именно биомасса может обеспечить энергопотребление 100 млн домов, что эквивалентно энер ее с 400 традиционных крупных электростанцийнцій.

Производство биомассы создаст до 2020 г 400 тыс новых рабочих мест, особенно в сельской местности. Например, в. США использование биомассы привело к образованию 70 тыс. дополнительных рабочих мест. К тому же оно станет инструментом для выполнения национальных целей по развитию возобновляемых источников энергии. Швеция, например, намерена перейти на использование биомассы для выполнения части правительством м обязательств по отказу от атомной энергетики. Получение биомассы потребует от развитых стран выделении дополнительно менее 2% земельных ресурсов и не будет угрожать производству сельскохозяйств. Арский продуктов или сохранению природныхприроди.

По прогнозам, в 2020 г. использование биомассы в. Европе увеличится до 235 млн т. Следовательно, биомасса составит 65,8% всех возобновляемых источников энергии. По прогнозам экспертов, потенциал биомассы увеличится: в 2020 г. - с 215 до 239 млн т и в 2030 г. - с 243 до 361 млн т, из них в будущем наибольшую долю будут занимать именно энергетические культурьтури.

С целью увеличения доли возобновляемых источников в топливно-энергетических балансах отдельных стран в. Евросоюзе принята. Белая книга"Энергия будущего в возобновляемых источниках энергии"Это издание на сь егодня является стратегическим документом, который определяет направления долгосрочной политики и ставит количественную цель - увеличение доли таких источников с 6% до 10% за период 2000-2020 г000-2020 рр.