Как использовать биотопливо

Биотопливо — слово кажется волшебным. Он напоминает пение птиц, ясное голубое небо и всеобщее счастье. Каким-то образом мы можем превращать растения и другие органические материалы во что-то, что будет питать наши автомобили и одновременно спасать планету.

Но это вовсе не магия. В этой статье мы обсудим, что такое биотопливо, чем оно не является и как его можно получить из биомассы. (то есть органический материал из растений и животных). Мы также поговорим об обещаниях и недостатках основных видов биотоплива.

Прежде всего, что такое биотопливо? По данным Министерства энергетики США (DOE), они представляют собой возобновляемое твердое, газообразное или жидкое топливо, полученное из растений и органических материалов, которые могут быть переработаны для производства топлива для питания наших автомобилей и внедорожников, обогрева наших жилых помещений или работы машин. Возобновляемый в этом смысле это означает, что мы получаем ресурсы для производства топлива из чего-то, что мы можем легко восполнить за достаточно короткий период времени — например, из растений. Хотя нефть и природный газ также получают из растений, они не являются возобновляемыми, поскольку для пополнения запасов этих ископаемых видов топлива потребуются миллионы лет.

В течение десятилетий домовладельцы имели возможность использовать твердое топливо, такое как древесные или кукурузные гранулы, хотя в последнее время это стало более популярным способом компенсировать резкие колебания цен на мазут. В транспортных целях наиболее распространенным биотопливом, используемым сегодня, является этанол. (разновидность спирта, получаемого из крахмала или сахара) и биодизельное топливо (топливо на основе масла, жиров или смазок).

Отслеживание производства биотоплива еще не является точной наукой из-за множества методов, используемых для его производства, но данные об общем производстве и потреблении биодизеля и этанола надежны. После небольшого падения в середине 1990-х годов производство этанола в Соединенных Штатах находится на рекордно высоком уровне. По данным Национального совета по биодизелю, американской промышленной торговой ассоциации, производство биодизеля в США резко возросло с 2 миллионов галлонов в 2002 году до 700 миллионов галлонов в 2008 году.

Конечно, альтернативные виды топлива могут быть очень полезными, но как они на самом деле превращают биомассу во что-то пригодное для использования?

>Методы использования биотоплива

Этанол, иногда известный как зерновой спирт, производится путем ферментации растительных материалов. Традиционно это означало ферментацию потребляемой части урожая, особенно кукурузы или сахарного тростника.

Большим недостатком этого является то, что он посягает на пищевое снабжение людей и домашнего скота. Вместо этого новые исследования сосредоточены на использовании целлюлозной биомассы. , который состоит из несъедобных частей растений, таких как стебли кукурузы]. Процесс включает в себя превращение растительного материала в глюкозу, которую затем можно ферментировать, как и любой другой сахар, с получением этанола. Лигнин, побочный продукт процесса, сжигается для получения энергии, необходимой для завершения процесса.

Хотя его можно использовать в качестве топлива в чистом виде, биодизельное топливо обычно комбинируют с бензином. Все автомобили с бензиновым двигателем могут заправляться легко доступным бензином. , смесь 90 процентов бензина и 10 процентов этанола. Автомобили с гибким топливом также могут использовать так называемое топливо E85. , смесь 85-процентного этанола и 15-процентного бензина.

В отличие от этанола, биодизель начал применяться в Соединенных Штатах только примерно с 2005 года. Наука, стоящая за ним, также намного новее и немного сложнее. Большинство методов производства биодизеля в США начинаются с соевого масла или отработанного растительного масла, хотя могут использоваться и другие масла и даже водоросли.

По данным Национальной службы информации об устойчивом сельском хозяйстве, масло смешивают со спиртом, обычно метанолом или даже этанолом. Катализатор, такой как гидроксид калия или гидроксид натрия (щелок), используется для начала процесса, называемого переэтерификацией. , которая производит биодизельное топливо с глицерином в качестве побочного продукта.

Как и этанол, биодизельное топливо обычно сочетается с топливом на нефтяной основе, что позволяет использовать его во всех автомобилях с дизельным двигателем. Наиболее распространенная смесь называется B20. , отражая 20-процентную биодизельную смесь и 80-процентную смесь нефтяного дизельного топлива. Модифицированные автомобили могут использовать B100 , или 100-процентное биодизельное топливо, чтобы обеспечить их энергией в дороге.

Этанол и биодизель — два вида топлива, получившие большую известность, но биотопливо представляет собой нечто большее. В следующем разделе мы рассмотрим некоторые другие варианты биотоплива.

Изготовление биодизеля из отработанного растительного масла

Хотите попрощаться с заправкой? Присоединяйтесь к растущему легиону людей, производящих биодизель в домашних условиях из отработанного растительного масла. Вам понадобится метанол, сильный катализатор (щелочь работает) и множество мер предосторожности. Расходные материалы легко доступны. Об этом процессе написано множество литературы, так что читайте, покупайте расходные материалы, будьте осторожны и приготовьтесь объявить о своей топливной независимости.

>Другие виды биотоплива

Биотопливо не ограничивается нашими легковыми и грузовыми автомобилями. В этом разделе мы рассмотрим некоторые новые способы использования биотоплива в нашей жизни.

Люди собирались вокруг дровяных костров с незапамятных времен. С древесиной легко работать, легко сжигать и легко заменять (во всяком случае, при правильном управлении ресурсами). Что изменилось сегодня, так это разработка широкого ассортимента пеллет для дровяных печей. Эти печи также становятся намного более эффективными при сжигании материала. Министерство энергетики США сообщает, что печь на пеллетах мощностью 42 000 БТЕ может обогреть дом площадью 1300 квадратных футов — эти устройства даже меньше загрязняют окружающую среду и требуют меньшего обслуживания. Хотя наиболее распространены древесные гранулы, изготовленные из прессованных опилок, в некоторых печах также можно использовать топливо из кукурузы, макулатуры, ореховой скорлупы и даже сушеных вишневых косточек.

Несколько менее известная технология использует твердые отходы, такие как навоз от домашнего скота или муниципальные отходы, и улавливает газы, выделяемые в ходе естественного процесса анаэробного разложения. Этот биогаз содержит большое количество метана, который можно использовать в качестве топлива. На брифинге некоммерческого Института экологических и энергетических исследований в 2010 году сообщалось, что в Соединенных Штатах действует 151 анаэробный реактор (установка, улавливающая биогаз в результате разложения), и все они используют отходы животноводства в качестве основного материала.

Хотя многие заводы по переработке отходов традиционно сжигают биогаз, его все чаще признают в качестве еще одной потенциальной части энергетической головоломки, поскольку мы стремимся найти более постоянное энергетическое решение.

Многие из разрабатываемых в настоящее время технологий для поддержки внедрения биотоплива идут полным ходом, но могут ли они действительно помочь окружающей среде и обеспечить реалистичное решение наших энергетических потребностей? Как это поможет нам? Мы рассмотрим это в последнем разделе.

>Преимущества использования биотоплива

Сегодня существует высокая планка для энергетических решений:они должны быть более эффективными и спасать планету. Может ли биотопливо действительно спасти положение? Как и следовало ожидать, простого ответа не существует, и, в конечном счете, они являются лишь частью гораздо большей энергетической головоломки.

С точки зрения экологии, использование биотоплива не увеличивает выбросы углекислого газа в атмосферу и не способствует глобальному потеплению. Растения поглощают углерод по мере роста и выделяют его при преобразовании в энергию. Точно так же животные потребляют растения, которые они превращают в жиры и отходы (среди прочего), поэтому углерод из растений снова высвобождается, когда эти продукты преобразуются в энергию.

Углерод был заперт внутри угля и других ископаемых видов топлива на протяжении миллионов лет и остается там до тех пор, пока мы не вытащим его из-под земли для сжигания. Хотя углерод, содержащийся в этих видах топлива, когда-то заполнял воздух, он не входил в текущий годовой цикл атмосферы.

С политической точки зрения использование ресурсов, имеющихся в собственной стране, означает меньшую зависимость от иностранных ресурсов, таких как сырая нефть. Заполнение части потребности в этой энергии за счет возобновляемого биотоплива в домашних условиях может иметь большое значение для снижения международной напряженности.

Биотопливо также полезно для экономики, поскольку внутренние ресурсы, необходимые для его использования, находятся в местных сельскохозяйственных и лесных регионах.

На сегодняшний день ни один источник топлива — биотопливо, ископаемое топливо, ветер, солнечная энергия или атомная энергия — не способен удовлетворить все наши энергетические потребности. Однако технологические усовершенствования быстро упрощают использование биотоплива и позволяют его развитию способствовать светлому будущему.