Мазда ќе помогне да се создаде гориво од алги * Технологија на животната средина

Send

Мазда зборуваше за поддршка на неколку истражувачки проекти кои развиваат биогорива засновани на зелени алги. Во иднина, се планира да започне со нејзино големо издание.

Работата за создавање нови горива за мотори со внатрешно согорување добиени од алги ја вршат Универзитетот во Хирошима и Институтот за технологија во Токио. За време на согорувањето, горивото испушта само волумен на јаглерод диоксид што претходно се апсорбира од атмосферата од алги за време на растот. Поради ова, горивото е неутрално во однос на штетните емисии.

Покрај пријатноста кон животната средина, меѓу предностите на новиот вид гориво се забележува и непретенциозност на алги, кои можат да растат во региони несоодветни за други видови земјоделство. Свежа вода не е потребна за нивно наводнување. Горивото засновано врз нив е биоразградливо и безопасно во случај на истурање.

Главниот проблем на новото биогориво од алги е високата цена на производство во споредба со конвенционалниот бензин и дизел. Ако може да се реши, тогаш „Мазда“ планира да користи ново гориво на 95 проценти од автомобилите до 2030 година. Ова ќе овозможи да се продолжи со производство на автомобили со ICE барем во 20-тите години.

Генерации на биогорива од зеленчук

Растителни материјали се поделени во генерации.

Суровина прва генерација се култури со голема содржина на масти, скроб, шеќери. Мастите од зеленчук се преработуваат во биодизел, а скроб и шеќери се претвораат во етанол. Со оглед на индиректните промени во користењето на земјиштето, ваквите суровини честопати прават повеќе штета на климата од оние што можат да се избегнат со тоа што не се согоруваат фосилни горива. Покрај тоа, неговото повлекување од пазарот директно влијае на цената на храната. Речиси сите современи транспортни биогорива се произведуваат од суровини од прва генерација, употребата на суровини од втора генерација е во раните фази на комерцијализација или во процесот на истражување.

Се нарекуваат непрехранбени остатоци од култивирани растенија, трева и дрво втора генерација суровини. Да се добие тоа е многу поскапо од оној на културата од првата генерација. Таквите суровини содржат целулоза и лигнин. Може директно да се изгори (како што се правело традиционално со дрво), да се гасифицира (прима запаливи гасови) и да се пиролизира. Главните недостатоци на втората генерација на суровини се окупираните земјишни ресурси и релативно ниските приноси по единица површина.

Трета генерација суровини - алги. Тие не бараат земјишни ресурси, тие можат да имаат голема концентрација на биомаса и висока стапка на репродукција.

Биогорива од втора генерација

Биогорива од втора генерација - разни горива добиени со разни методи на пиролиза на биомаса или други видови на горива, покрај метанол, етанол, биодизел произведени од извори на суровини од „втора генерација“.

Изворите на суровини за биогорива од втора генерација се лигноцелулозни соединенија кои остануваат откако ќе се отстранат деловите од биолошки суровини погодни за употреба во прехранбената индустрија. Употребата на биомаса за производство на биогорива од втора генерација е насочена кон намалување на количината на земјиште што се користи за земјоделство. Растенијата - извори на суровини од втората генерација вклучуваат:

Алгите се едноставни организми прилагодени да растат во загадена или солена вода (содржат до двесте пати повеќе масло од изворите на првата генерација, како што се соја),
Gумбир (растение) - расте во ротација со пченица и други култури,
Jatropha curcas или Jatropha - расте во суви почви, со содржина на масло од 27 до 40% во зависност од видот.

Брзата пиролиза ви овозможува да ја претворите биомасата во течност што е полесна и поевтина за транспорт, складирање и употреба. Од течноста, можно е да се произведе автомобилско гориво или гориво за електрани.

Од биогоривата од втора генерација што се продаваат на пазарот, најпознати се BioOil произведени од канадската компанија Dynamotive и германската компанија CHOREN Industries GmbH.

Според германската агенција за енергетика (Deutsche Energie-Agentur GmbH) (со сегашни технологии), производството на гориво за пиролиза на биомаса може да покрие 20% од потребите на германското возило за гориво. До 2030 година, со развој на технологија, пиролизата на биомаса може да обезбеди 35% од германската потрошувачка на гориво за автомобили. Цената на производството ќе биде помала од 0,80 € за литар гориво.

Формирана е мрежа за пиролиза (PyNe), истражувачка организација која обединува истражувачи од 15 земји на Европа, САД и Канада.

Употребата на течни производи од пиролиза на зимзелено дрво е исто така многу ветувачка. На пример, мешавина од 70% терпентин за џвакање, 25% метанол и 5% ацетон, т.е. фракции на суво дестилација од борова смолесто дрво, може успешно да се користи како замена за бензин А-80. Покрај тоа, за дестилација се користи отпад од производство на дрво: гранки, трупец, кора. Приносот на фракции на гориво е до 100 килограми на тон отпад.

Биогорива од трета генерација

Биогоривата од третата генерација се горива добиени од алги.

Од 1978 до 1996 година, Министерството за енергетика на САД студирал алги со алги во програмата за водни видови. Истражувачите заклучиле дека Калифорнија, Хаваи и Ново Мексико се погодни за индустриско производство на алги во отворени езерца. За 6 години, алгите се одгледувале во езерца со површина од 1000 m². Езерцето на Ново Мексико високо заробено во СД₂. Продуктивноста беше повеќе од 50 гр. алги со 1 м² на ден. 200 илјади хектари езерца можат да произведат доволно гориво за годишна потрошувачка од 5% од американските автомобили. 200 илјади хектари - ова е помалку од 0,1% од американското земјиште погодно за одгледување алги. Технологијата сè уште има многу проблеми. На пример, алгите сакаат високи температури, пустинска клима е добро погодна за нивно производство, но потребно е одредено регулирање на температурата за ноќните температурни разлики. Во доцните 90-ти, технологијата не влезе во индустриско производство, како резултат на ниската цена на нафтата.

Покрај растечките алги на отворени езерца, постојат технологии за одгледување алги кај мали биореактори што се наоѓаат во близина на електрани. Отпадната топлина на термоцентралата може да покрие до 77% од побарувачката на топлина неопходна за одгледување алги. Оваа технологија не бара жешка пустинска клима.

Видови биогорива

Биогоривата се делат на цврсти, течни и гасовити. Цврсто е традиционално огревно дрво (често во форма на отпад од обработка на дрво) и пелети за гориво (притиснати мали остатоци од обработка на дрво).

Течните горива се алкохоли (метанол, етанол, бутанол), естри, биодизел и биомаса.

Гасовити горива - разни гасни мешавини со јаглерод моноксид, метан, водород добиени со термичко распаѓање на суровините во присуство на кислород (гасификација), без кислород (пиролиза) или со ферментација под дејство на бактерии.

Цврсто биогориво

Огревно дрво е најстарото гориво што го користи човештвото. Во моментов, во светот за производство на огревно дрво или биомаса се одгледуваат енергетски шуми, кои се состојат од рапидно растечки видови (топола, еукалиптус, итн.). Во Русија, дрвото и биомасата се главно месо од дрво, што не е соодветно по квалитет за производство на граѓа.

Гориво гранули и брикети - производи од цедило (пилевина, чипс од дрво, кора, фино и супстандардно дрво, остатоци од лого за логирање), слама, земјоделски отпад (лушпи од сончоглед, магла, ѓубриво, пилешки измет) и други биомаса. Гранули од дрво гориво се нарекуваат пелети, тие се во форма на цилиндрични или сферични гранули со дијаметар од 8-23 мм и должина од 10-30 мм. Во моментов, во Русија производството на гориво пелети и брикети е економски профитабилно само со големи количини.

Изворите на енергија од биолошко потекло (главно ѓубриво, итн.) Се брикетираат, сушат и палат во камини на станбени згради и печки на термоцентрали, создавајќи ефтина електрична енергија.

Отпад од биолошко потекло - необработена или со минимален степен на подготовка за горење: пилевина, чипс од дрво, кора, лушпа, лушпа, слама, итн.

Чипчиња од дрво - произведени со мелење ситно дрво или сечкање остатоци за време на бербата директно на пресечената површина или отпадот од преработка на дрво во производство со употреба на мобилни чипови или со употреба на неподвижни чипови (шредери). Во Европа, дрвените чипови главно се палат на големи термоцентрали со капацитет од една до неколку десетици мегават.

Честопати исто така: гориво тресет, комунален цврст отпад, итн.

Биоетанол

Светското производство на биоетанол во 2015 година изнесува 98,3 милијарди литри, од кои 30 во Бразил и 56,1 во САД. Етанол во Бразил се произведува првенствено од шеќерна трска, а во САД од пченка.

Во јануари 2007 година, во порака до Конгресот, Georgeорџ В. Буш предложи план за 20 за 10. Планот предложи намалување на потрошувачката на бензин за 20% за 10 години, што би ја намалило потрошувачката на нафта за 10%. 15% од бензинот требаше да се замени со биогориво. На 19 декември 2007 година, американскиот претседател Georgeорџ В. Буш го потпиша Актот за енергетска независност и безбедност на Соединетите држави (ЕИСА од 2007 година), кој бараше производство до 3622 милијарди литри етанол годишно до 2022 година. Во исто време, 16 милијарди галони етанол требаше да се произведуваат од целулоза - не од суровини од храна. Спроведувањето на законот се соочи со многу тешкотии и одложувања, целите предвидени со него постојано се ревидираат надолу.

Етанол е помалку „густ“ извор на енергија отколку бензинот, километражата на автомобили што работат E85 (мешавина од 85% етанол и 15% бензин, буквата "Е" од англиски етанол), по единица волумен на гориво е приближно 75% од километражата на стандардни автомобили. Конвенционалните автомобили не можат да работат на E85, иако моторите со внатрешно согорување работат одлично E10 (некои извори тврдат дека можете да користите дури E15). На "вистинскиот" етанол може да работи само т.н. Машини „Флекс-гориво“ (машини „флекс-гориво“). Овие автомобили можат да работат и на обичен бензин (мало додавање на етанол се уште е потребно) или на произволна мешавина од двете. Бразил е лидер во производството и употребата на биоетанол од шеќерна трска како гориво. Бензинските пумпи во Бразил нудат избор Е20 (или Е25) под маската на обичниот бензин, или „акуло“, етанол азеотроп (96% Ц₂Н₅OH и 4% вода, повисока концентрација на етанол не може да се добие со конвенционална дестилација). Искористувајќи го фактот дека етанолот е поевтина од бензинот, бескрупулозните агенси за гориво го разредуваат E20 со азеотроп, така што неговата концентрација може тајно да достигне 40%. Претворањето на конвенционална машина во флекс-гориво е можно, но не и економски изводливо.

Производство на целулоза етанол во САД

Во 2010 година, Агенцијата за заштита на животната средина на Соединетите држави (ЕПА) објави податоци за производство на 100 милиони литри целулоза етанол во Соединетите држави, врз основа на изјави од две компании. Опсег на горива и Виолончело енергија. И двете компании престанаа со работа истата година без да започнат со производство на гориво.

Во април 2012 година, компанијата Сини шеќери ги произведе првите 20 илјади галони, по што ја прекина оваа активност.

Компанија ИНЕОС Био во 2012 година, го најави започнувањето на „првото комерцијално производство на етанол на целулоза со капацитет од 8 милиони галони годишно“, но ЕПА не забележала вистинско производство на тоа.

Во 2013 година, ЕПА пронајде нула производство на целулоза етанол во САД.

Во 2014 година, четири компании го најавија почетокот на снабдувањето:

Преработувачи на пченка од квадрат - јули 2014 година, 2 милиони галони годишно,
ПОЕТ - септември 2014 година, 25 милиони галони годишно,
Абенгоа - Октомври 2014 година, 25 милиони галони годишно,
Дупон - Октомври 2015 година, 30 милиони галони годишно.

Според ЕПА за 2015 година, всушност биле произведени 2,2 милиони галони, односно 3,6% од декларираните од четирите компании споменати погоре.

Абенгоа во 2015 година прогласи стечај.

Актот за енергетска независност и безбедност, донесен во 2007 година од страна на американскиот Конгрес, повика на производство на 3 милијарди галони во САД во 2015 година. Така, вистинското производство изнесуваше само 0,073% од целта што ја прогласи Конгрес, и покрај значителните инвестиции и државната поддршка.

Критичарите посочуваат дека неуспешните обиди за комерцијализација на производството на етанол од целулоза во Соединетите држави започнале пред повеќе од еден век и се повторуваат приближно на секои 20 до 30 години, а има примери кога производството надминува еден милион галони годишно. Така, на пример, уште во 1910 година, компанијата Стандарден алкохол добил алкохол од дрвен отпад кај две претпријатија со капацитет од 5 илјади и 7 илјади галони дневно. Тие работеа неколку години.

Биометанол

Индустриското култивирање и биотехнолошката конверзија на морскиот фитопланктон сè уште не достигнале фаза на комерцијализација, но се сметаат за едно од ветувачките области во производството на биогорива.

Во раните 80-ти, голем број европски земји заедно развија проект чија цел е создавање индустриски системи користејќи крајбрежни пустински области. Спроведувањето на овој проект беше спречено од глобалниот пад на цената на нафтата.

Примарното производство на биомаса е можно со култивирање на фитопланктон во вештачки резервоари создадени на морскиот брег.

Секундарни процеси се ферментација на метан од биомаса и последователна хидроксилација на метан за производство на метанол.

Потенцијалните придобивки од користењето на микроскопски алги се следниве:

висока продуктивност на фитопланктон (до 100 t / ha годишно),
ниту плодна почва ниту свежа вода не се користи во производството,
процесот не се натпреварува со земјоделското производство,
енергетската ефикасност на процесот достигнува 14 во фаза на производство на метан и 7 во фаза на производство на метанол.

Од гледна точка на производство на енергија, овој биосистем може да има значителни економски предности во споредба со другите методи за конвертирање на сончевата енергија.

Биобутанол

Бутанол-Ц₄Н₁₀О е бутил алкохол. Безбојна течност со карактеристичен мирис. Широко се користи како хемиска суровина во индустријата и не се користи како транспортно гориво во комерцијална скала. Во САД, 1,39 милијарди литри бутанол се произведуваат годишно за приближно 1,4 милијарди американски долари.

Бутанол започна да се произведува на почетокот на 20 век користејќи бактерии Clostridia acetobutylicum. Во 50-тите години, поради падот на цената на нафтата, тој започна да се произведува од нафтени производи.

Бутанолот нема корозивни својства, може да се пренесе преку постојната инфраструктура. Може, но не мора, да се меша со традиционалните горива. Енергијата на бутанол е близу до енергијата на бензинот. Бутанолот може да се користи во горивните ќелии и како суровина за производство на водород.

Шеќерна трска, цвекло, пченка, пченица, касава и во иднина целулозата може да биде суровина за производство на биобутанол. Технологијата за производство на биобутанол е развиена од DuPont Biofuels. Асошиетед британски храна (АБФ), БП и ДуПонт градат фабрика за биобутанол од 20 милиони литри во Велика Британија од најразлични суровини.

Диметил етер

Може да се произведува и од јаглен, од природен гас и од биомаса.Големо количество на диметил етер се произведува од производство на пулпа за отпадоци и хартија. Течност е под мал притисок.

Диметил етер е еколошко гориво без содржина на сулфур, содржината на азотни оксиди во издувните гасови е 90% помалку од онаа на бензинот. Употребата на диметил етер не бара посебни филтри, но неопходно е да се променат системите за напојување (инсталација на опрема за гас, корекција на формирање на мешавина) и палење на моторот. Без промена, можно е да се користат кај автомобили со мотори LPG со содржина од 30% во гориво.

Во јули 2006 година, Националната комисија за развој и реформа (NDRC) (Кина) усвои стандард за употреба на диметил етер како гориво. Кинеската влада ќе го поддржи развојот на диметил етер како можна алтернатива на дизелот. Во следните 5 години, Кина планира да произведува 5-10 милиони тони диметил етер годишно.

Одделот за транспорт и врски на Москва подготви нацрт-резолуција на градската власт „За проширување на употребата на диметил етер и други алтернативни типови моторно гориво“.

Автомобилите со мотори кои работат на диметил етер ги развиваат KAMAZ, Volvo, Nissan и кинеската компанија SAIC Motor.

Биодизел

Биодизелот е гориво засновано на масти од животинско, растително и микробно потекло, како и производи од нивно естерификација. За да се добие биодизел, се користат растителни или животински масти. Суровините можат да бидат семе од репка, соја, палма, кокосово масло или кое било друго сурово масло, како и отпад од индустријата за храна. Се развиваат технологии за производство на биодизел од алги.

Био бензин

Руски научници од Заедничкиот институт за високи температури (OIVT) на Руската академија на науките и московскиот државен универзитет развија и успешно тестираа фабрика за претворање на микроаглиите биомаса во био-бензин. Како резултат на горивото измешано со конвенционален бензин, беше тестирано во двотактен мотор со внатрешно согорување. Новиот развој ви овозможува веднаш да ја обработувате целата биомаса на алги, без да ја исушите. Претходните обиди за добивање био-бензин од алги предвидуваа фаза на сушење, што беше супериорно во потрошувачката на енергија од енергетската ефикасност на добиеното гориво. Сега овој проблем е решен. Микроаглите со брзо растење ја обработуваат многу попродуктивно енергијата на сончевата светлина и јаглерод диоксидот во биомаса и кислород од конвенционалните копнени растенија, така што добивањето на биогорива од нив е многу ветувачки.

Метан

Метанот се синтетизира по прочистувањето од сите видови нечистотии на т.н. синтетички природен гас од цврсти горива што содржат јаглерод, како што се јаглен или дрво. Овој егзотермички процес се јавува на температура од 300 до 450 ° C и притисок од 1-5 бари во присуство на катализатор. Во светот веќе има неколку нарачани постројки за производство на метан од дрвен отпад.

Критика

Критичарите за развој на индустријата за биогориво велат дека зголемената побарувачка за биогорива ги принудува земјоделците да го намалат подрачјето под прехранбените култури и да ги прераспределат во корист на земјоделските култури. На пример, во производството на етанол од пченка за добиточна храна, Бард се користи за производство на добиточна храна за добиток и живина. Во производството на биодизел од соја или семе од репка, тортата се користи за производство на добиточна храна. Тоа е, производството на биогорива создава уште една фаза во преработката на земјоделските суровини.

Според економистите од Универзитетот во Минесота, како резултат на бумот за гориво на гориво, бројот на гладни луѓе на планетата ќе се зголеми на 1,2 милијарди луѓе до 2025 година.
Организацијата за храна и земјоделство на Обединетите нации (ФАО) во својот извештај за 2005 година вели дека зголемувањето на потрошувачката на биогориво може да помогне да се диверзифицираат земјоделските и шумските активности и да се подобри безбедноста на храната, придонесувајќи за економски развој. Производството на биогориво ќе создаде нови работни места во земјите во развој и ќе ја намали зависноста на земјите во развој од увозот на нафта. Покрај тоа, производството на биогорива ќе овозможи вклучување на тековно неискористено земјиште. На пример, во Мозамбик земјоделството се спроведува на 4,3 милиони хектари од 63,5 милиони хектари потенцијално погодно земјиште.
До 2007 година, во Соединетите Држави работеа 110 постројки за дестилација за производство на етанол, а уште 73 се во фаза на градба.Со крајот на 2008 година, капацитетите за производство на етанол во САД достигнаа 11,4 милијарди галони годишно. Во своето обраќање до нацијата во 2008 година, Georgeорџ В. Буш повика на зголемување на производството на биоетанол на 35 милијарди галони годишно до 2017 година.
Во мислите на Главниот командант (03.08.2007), Фидел Кастро Рус го критикуваше американскиот претседател Georgeорџ В. Буш, кој „по средбата со големите американски производители на автомобили ја искажа својата дијаболична идеја за производство на гориво од храна ... Шефот на империјата се пофали дека Соединетите држави користат пченка како суровина, тие веќе станаа првиот светски производител на етанол “, напиша Кастро. И тогаш, врз основа на бројки и факти, тој покажа дека ваквиот пристап ќе ги влоши проблемите со снабдувањето со храна во земјите од третиот свет, чие население честопати гладува.
Во Индонезија и Малезија, голем дел од дождовните шуми беа намалени за да се создадат насади за палми. Истата работа се случи во Борнео и Суматра. Причината беше трката за производство на биодизел - гориво како алтернатива на дизел горивото (масло од репка може да се користи како гориво во чиста форма). Ниска цена и ниска потрошувачка на енергија - што ви е потребно за производство на алтернативни горива од полутехнички маслодајни семе.

Опции за скалирање

Биоенергијата често се смета како потенцијална голема замена на јаглерод-неутрални фосилни горива. На пример, Меѓународната агенција за енергија ја смета биоенергијата како потенцијален извор на повеќе од 20% од примарната енергија до 2050 година, во извештајот на Секретаријатот на UNFCCC се проценува потенцијалот на биоенергијата на 800 егзахули годишно (EJ / година), што е значително повисоко од сегашната глобална потрошувачка на енергија. Во моментов, човештвото користи околу 12 милијарди тони растителна биомаса годишно (намалување на биомасата достапна за копнените екосистеми за 23,8%), нејзината хемиска енергија е само 230 EJ. Во 2015 година се произведува биогориво со вкупна енергетска содржина од 60 EJ, што е 10% од примарната потреба за енергија. Постојните земјоделски и шумски практики не го зголемуваат вкупното производство на биомаса на планетата, само што го редистрибуираат само од природни екосистеми во корист на човековите потреби. Задоволувањето од 20-50% од побарувачката на енергија заради биогориво би значело зголемување на количината на биомаса добиена на земјоделските земји за 2-3 пати. Заедно со ова, на растечката популација ќе треба да се обезбеди храна. Во меѓувреме, сегашното ниво на земјоделско производство влијае на 75% од површината на земјата, ослободено од пустини и глечери, што доведува до огромен притисок врз екосистемите и значителни емисии на СО₂ . Способноста да се добијат големи количини на дополнителна биомаса во иднина е многу проблематична.

„Неутралност на јаглерод“ на биоенергијата

Концептот на „неутралност на јаглерод“ на биоенергијата е широко распространет, според кој производството на енергија од растенија не доведува до додавање на СО₂ во атмосферата. Оваа гледна точка е критикувана од научниците, но е присутна во официјалните документи на Европската унија. Особено, таа е во основата на Директивата за зголемување на учеството на биоенергијата на 20% и биогоривата во транспортот на 10% до 2020 година. Сепак, постои растечко тело на научни докази кои предизвикуваат сомнеж во оваа теза. Одгледување растенија за производство на биогориво значи дека земјата мора да се отстрани и ослободи од друга вегетација што природно би можела да извлече јаглерод од атмосферата. Покрај тоа, многу фази на процесот на производство на биогориво, исто така, резултираат во емисија на CO.₂. Работата на опремата, транспортот, хемиската обработка на суровините, нарушувањето на почвата неизбежно се придружени со емисија на CO₂ во атмосферата. Конечниот биланс во некои случаи може да биде полош отколку кога согорувате фосилни горива. Друга опција за биоенергија вклучува добивање енергија од разни земјоделски отпадоци, обработка на дрво и сл. Тоа значи отстранување на овие отпадоци од природното опкружување, каде што за време на природниот тек на настаните, јаглеродот содржан во нив, како по правило, би можел да премине во почвата во процес на распаѓање. Наместо тоа, се ослободува во атмосферата кога ќе се изгори.

Интегрираните проценки засновани врз животниот циклус на биоенергетските технологии даваат широк спектар на резултати во зависност од тоа дали се земени предвид директните и индиректните промени во користењето на земјиштето, можноста за добивање нуспроизводи (на пр. Добиточна храна), улогата на стаклена градина на азотен оксид од производство на ѓубрива и други фактори. Според Фарел и сор (2006), емисиите на биогориво од земјоделските култури се 13% пониски од конвенционалните емисии на бензин. Студијата на американската агенција за заштита на животната средина покажува дека со привремен „хоризонт“ од 30 години, биодизелот со жито во споредба со конвенционалните горива обезбедува опсег од намалување од 26% до зголемување на емисиите од 34% во зависност од направените претпоставки.

Јаглерод долг

Употребата на биомаса во индустријата за електрична енергија претставува друг проблем за неутралност на јаглерод, што не е типично за биогоривата за транспорт. Како по правило, во овој случај зборуваме за палење дрво. СО₂ од горење дрво, влегува во атмосферата директно за време на процесот на горење, а неговото извлекување од атмосферата се случува кога нови дрвја растат десетици и стотици години. Овој временски застој обично се нарекува „јаглерод долг“, за европските шуми достигнува двесте години. Поради ова, „јаглеродната неутралност“ на дрвото како биогориво не може да се обезбеди на краток и среден рок, во меѓувреме, резултатите од моделирањето на климата укажуваат на потребата за брзо намалување на емисиите. Употребата на брзорастечки дрвја со употреба на ѓубрива и други методи на индустриска земјоделска технологија доведува до замена на шумите со насади кои содржат многу помалку јаглерод од природните екосистеми. Воспоставувањето на вакви насади доведува до губење на биолошката разновидност, осиромашување на почвите и други проблеми со животната средина, слични на последиците од ширењето на монокултури на жито.

Импликации на екосистемот

Според студијата објавена во списанието Наукавоведување на наплата за емисија на CO₂ од фосилни горива, при игнорирање на емисиите на биогориво, ќе доведе до зголемување на побарувачката за биомаса, која до 2065 година буквално сите преостанати природни шуми, ливади и повеќето други екосистеми ќе ги претвори во насади за биогориво. Шумите сега се уништуваат за биогоривата. Зголемената побарувачка за пелети доведува до проширување на меѓународната трговија (првенствено со снабдување за Европа), загрозувајќи ги шумите ширум светот. На пример, англискиот производител на електрична енергија Дракс планира да добие половина од своите 4 GW капацитет од биогорива. Ова значи потреба од увоз на 20 милиони тони дрво годишно, двојно повеќе отколку што се бере во самата Велика Британија.

Енергетска ефикасност на биогоривото

Способноста на биогоривата да послужи како примарен извор на енергија зависи од неговата енергетска профитабилност, односно односот на добиената корисна енергија со потрошената. Енергетската рамнотежа на житни етанол е дискутирана во Фарел и др. (2006). Авторите заклучуваат дека енергијата извлечена од овој вид гориво е значително поголема од потрошувачката на енергија за неговото производство. Пиметел и Патрек, од друга страна, тврдат дека потрошувачката на енергија е 29% повеќе од обновата на енергија. Несовпаѓањето главно е поврзано со проценката на улогата на нуспроизводите, кои, според оптимистичка проценка, можат да се користат како добиточна храна и да ја намалат потребата за производство на соја.

Влијание врз безбедноста на храната

Бидејќи, покрај долгогодишниот напор и значителната инвестиција, производството на гориво од алги не може да се отстрани надвор од лабораторијата, биогоривата бараат отстранување на обработливо земјиште. Според IEA за 2007 година, годишно производство на 1 EJ на транспортна енергија за биогориво годишно бара 14 милиони хектари земјоделско земјиште, т.е. 1% од горивото за транспорт бара 1% од земјоделско земјиште.

Дистрибуција

Проценето од Институтот Worldwatch Во 2007 година, во светот се произведоа 54 милијарди литри биогорива, што претставува 1,5% од глобалната потрошувачка на течно гориво. Производството на етанол изнесува 46 милијарди литри. САД и Бразил произведуваат 95% од глобалниот етанол.

Во 2010 година, светското производство на течни биогорива се зголеми на 105 милијарди литри, што е 2,7% од глобалната потрошувачка на гориво во патниот транспорт. Во 2010 година се произведени 86 милијарди литри етанол и 19 милијарди литри биодизел. Учеството на Соединетите држави и Бразил во глобалното производство на етанол падна на 90%.

Повеќе од една третина од житото во САД, повеќе од половина од семе од репка во Европа и скоро половина од шеќерна трска во Бразил одат во производство на биогориво (Бир и др. 2010).

Биогорива во Европа

Европската комисија ја постави целта да се користат алтернативни извори на енергија во најмалку 10% од возилата до 2020 година. Исто така, постои привремена цел од 5,75% до 2010 година.

Во ноември 2007 година, Агенцијата за обновливи горива е основана во Велика Британија за да го надгледува воведувањето на побарувањата за обновливи горива. Со Комитетот претседаваше Ед Галахер, поранешен извршен директор на Агенцијата за животна средина.

Дебатата за одржливоста на биогоривата во текот на 2008 година доведе до второ сеопфатно проучување на проблемот од страна на комисија предводена од Галагер. Разгледани се индиректните ефекти од употребата на биогоривата врз производството на храна, разновидноста на одгледуваните култури, цените на храната и површината на земјоделското земјиште. Во извештајот се сугерира да се намали динамиката на воведување на биогорива на 0,5% годишно. Целта на 5 проценти на овој начин треба да се постигне не порано од 2013/2014 година, три години подоцна отколку што беше првично предложено. Покрај тоа, понатамошното спроведување треба да биде придружено со задолжителен услов компаниите да ги применуваат најновите технологии фокусирани на гориво од втора генерација.

Од 1 април 2011 година, можете да набавите нов дизел мотор на повеќе од 300 шведски бензински пумпи. Шведска стана првата земја во светот каде е можно да се наполни гориво автомобили со еко-дизел, направени врз основа на шведско борово масло. „Ова е добар пример како да ги искористиме многуте вредни компоненти на шумите и како нашето„ зелено злато “може да обезбеди повеќе работни места и подобра клима“ - министерот за земјоделство Ескил Ерландсон / Ескил Ерландсон.

На 8 март 2013 година заврши првиот комерцијален трансатлантски лет на биогориво. Летот беше управуван од КЛМ Боинг 777-200 на трасата Амстердам - Newујорк.

Во Финска, дрвото гориво обезбедува околу 25% од потрошувачката на енергија и е нејзин главен извор, а нејзиниот удел постојано се зголемува.

Најголемата термоцентрала во светот моментно е во изградба во Белгија. Пчела моќ нежнашто ќе работи на чипови од дрво.Неговиот електричен капацитет ќе биде 215 MW, а неговиот термички капацитет ќе биде 100 MW 107, што ќе обезбеди електрична енергија на 450.000 домаќинства.

Биогориво во Русија

Според „Росстат“, во 2010 година рускиот извоз на горива од растително потекло (вклучувајќи слама, масло од торба, чипс од дрво и дрво) изнесува повеќе од 2,7 милиони тони. Русија е една од трите земји што извезува пелети за гориво на европскиот пазар. Само околу 20% од произведените биогорива се трошат во Русија.

Потенцијалното производство на биогас во Русија е до 72 милијарди м³ годишно. Потенцијалното производство на електрична енергија од биогас е 151.200 GW, топлина - 169.344 GW.

Во 2012-2013 година, планирано е да се овластат повеќе од 50 електрани на биогас во 27 региони на Русија. Инсталираниот капацитет на секоја станица ќе биде од 350 kW до 10 MW. Вкупниот капацитет на станиците ќе надмине 120 MW. Вкупната цена на проектите ќе биде од 58,5 на 75,8 милијарди рубли (во зависност од параметрите за проценка). Имплементацијата на овој проект е спроведена од корпорацијата GazEnergoStroy и корпорацијата BioGazEnergoStroy.

Напуштено производство на земјиште и производство на биогориво

Според заедничката гледна точка, негативните последици од употребата на биогоривата може да се избегнат со одгледување на суровини за него на таканаречените „напуштени“ или „напуштени“ територии. На пример, британското кралско друштво во својот извештај бара политички одлуки дизајнирани да го префрлат производството „на маргиналното земјиште со низок биодиверзитет или напуштени земји“. Во студијата на Кембел и сор 2008 година, глобалниот потенцијал за биоенергија на напуштените земјишта се проценува дека е помалку од 8% од тековната побарувачка за примарна енергија користејќи 385-472 милиони хектари. Продуктивноста на овие земји е препознаена на 4,3 тони на хектар годишно, што е многу пониско од претходните проценки (до 10 тони на хектар годишно). Пример за методологија за утврдување „напуштено“ земјоделско земјиште погодно за производство на биогориво е студијата „Теренски и др“ (2008), според која има 386 милиони хектари такво земјиште. Секоја земја на која досега биле одгледувани земјоделски култури од 1700 година и на која, според сателитските слики, тие не се одгледуваат сега, се смета за „напуштена“ доколку на нив нема шуми или населби. Во исто време, не се прави обид да се процени употребата на локалните жители на овие земји за пасишта, собирање, градинарство и др. Како резултат на тоа, авторот на преглед на седумнаесет студии за потенцијалните белешки за производство на биогориво на Горан Берндес, „земји кои често се се основа на руралното население “. Голем број автори кои пишуваат на темата на производството на биогориво одат понатаму со воведување на концептот на „недоволно искористено земјиште“ и вклучување на огромни пасишта во Латинска Америка, Африка и Азија во оваа категорија. Премолчено се претпоставува дека преминот кон интензивно земјоделство на овие земји е благодет за нивните сегашни жители, а нивниот сегашен животен стил, развиен од искуството на многу генерации на нивните предци, нема право на понатамошно постоење. Оваа гледна точка ги штити бранителите на традиционалниот начин на живот како напад врз културната разновидност на човештвото и непочитување на правата на локалните заедници. Тие исто така укажуваат на важноста на традиционалното знаење и практики кои овозможуваат еколошки одржлив начин на живот. Според организацијата Меѓународна земја коалиција, во моментов 42% од сите грабнати земјиште во светот се направени за производство на биогорива. Нејзините производители имаат тенденција да класифицираат стотици милиони хектари земјиште во глобалниот југ како „напуштени“ и „достапни за развој“, игнорирајќи го фактот дека стотици милиони луѓе живеат на овие земји и заработуваат за живот. Оштетувањето на биолошката разновидност исто така често не се зема предвид. Заробињата се олеснуваат со фактот дека овие земји честопати се колективно во сопственост на руралните заедници, чии права се засноваат на локални традиционални идеи и не се правно формализирани. Придобивките за локалните жители од креирањето работни места честопати излегуваат како незначителни заради интензитетот на капиталот на применетите производни планови и лошата интеграција на локалните заедници во овие шеми. Покрај тоа, цената за изнајмување и нивото на платите се утврдуваат со рамнотежата на силите на страните вклучени во трансакциите, а предноста, како по правило, е на страната на транснационалниот агробизнис. Колчестер (2011) покажува дека присилната работа се користи де факто во производството на палмино масло. Покрај тоа, работните места ветени на локалните заедници како услов за трансфер на земјиште честопати се елиминираат за само неколку години (Раваера и Гора 2011). Општо земено, ситуацијата со еднострана зависност на руралните жители од големиот агробизнис е за нив непривлечна. Во Бразил, желбата на мигрантите земјоделци да „работат сами без сопственик на сопственост“ се препознава како клучен фактор во уништувањето на амазонските шуми (дос Сантос и сол. 2011).

Стандарди

1 јануари 2009 година во Русија ГОСТ Р 52808-2007 „Нетрадиционални технологии. Енергетски био-отпад. Услови и дефиниции " Нарачката бр. 424-ул. За воведување на стандардот беше одобрена од Ростехрегулирование на 27 декември 2007 година.

Стандардот е развиен од Лабораторијата за обновливи извори на енергија на географскиот факултет на државниот универзитет во Москва. МВ Ломоносов и ги поставува термините и дефинициите на основните концепти од областа на биогоривата, со акцент на течни и гасовити горива.

Во Европа, од 1 јануари 2010 година, во сила е единствен стандард за биогорива ЕН-ПЛУС.

Меѓународна контрола

Интересен факт е дека Европската комисија има намера да ги стимулира земјите-учеснички да пренесат автомобили во биогориво во износ од 10% од вкупниот број. За да се постигне оваа цел, во Европа се создадени специјални совети и комисии, кои ги охрабруваат сопствениците на автомобили повторно да ги опремат своите мотори и исто така го контролираат квалитетот на биогоривата што се испорачуваат на пазарите.

За да се зачува био-рамнотежата на планетата Земја, комисиите обезбедуваат зголемување на бројот на растенија што се суровини за производство на производи и дека тие не се заменуваат со растенија од кои се произведуваат биогорива. Покрај тоа, претпријатијата што произведуваат биогорива мора постојано да ја подобруваат својата технологија и да се фокусираат на производство на гориво од втора генерација.

Реалности на горивата во Русија и во светот

Резултатите од таквата активна работа не беа долго. На пример, на почетокот на втората декада на векот, во Шведска веќе работеа 300 бензински пумпи, каде може да наполните резервоар со еколошки биодизел. Таа е направена од маслото на познатите борови дрвја кои растат во Шведска.

И во пролетта 2013 година, се случи настан кој стана пресвртница во развојот на технологии за производство на авијациско гориво. Трансатлантски авион разгорен со биогориво полетал од Амстердам. Овој Боинг слета безбедно во Newујорк, со што ги постави темелите за употреба на еколошки и ефтини горива.

Русија зазема многу интересна позиција во овој процес. Ние сме производители на разни видови биогорива, го заземаме третото место во рејтингот на извозниците на пелети за гориво! Но, внатре во нашата земја, трошиме помалку од 20% од горивото, додека продолжуваме да користиме скапи видови.

27 региони на Русија станаа експериментални места каде беа изградени и лансирани електрани со моќност на биогас. Овој проект чинеше скоро 76 милијарди рубли, но заштедите од работењето на станиците ги надминуваат овие трошоци многу пати.

Награда за просветлување

Особено ветувачки се технологии за преработка на обновливи суровини во биогорива и електрична енергија, како и решенија за производство на биополимерско пакување. Примената на овие технологии овозможува нивно рециклирање, т.е., рециклирање во нов циклус на создавање на производ (особено, подлоги во ќелии и биопластика).

Потенцијалот за користење на овие технологии во Русија е многу голем. Нивниот развој и имплементација ќе доведе до тоа на среден рок да ја намали зависноста на економијата на земјата од енергетски ресурси, странски производи и технологии и создавање нови пазари.

Ефекти

Стимулирање на развојот на транспортниот сектор, зголемување на неговата екологија и задоволување на зголемените потреби за гориво.

Намалување на сериозноста на конкуренцијата помеѓу областите засеани од технички и намирници (заради одгледување микроалги во фитореакторите, вентилатори кои лебдат аквариум во вител, тела со отворен вод).

Развој на региони со неповолни социо-економски услови и намалување на нивната зависност од увезени горива.

Добивање протеини, антиоксиданти, бои за храна и други корисни производи од микроалги.

Проценки на пазарот

До 2030 година, глобалното производство на биогориво ќе се зголеми на 150 милиони тони во еквивалент на нафта, со годишни стапки на раст од 7-9%. Неговиот удел ќе достигне 4-6% од вкупното потрошено гориво од транспортниот сектор. Биогоривата од алги можат да заменат повеќе од 70 милијарди литри фосилни горива годишно. До 2020 година, пазарот на биогориво во Русија може да порасне за повеќе од 1,5 пати - до ознаката од 5 милиони тони годишно. Веројатниот термин за максимална манифестација на трендот: 2025-2035.

Возачи и бариери

Политики за животна средина на развиените земји за да се минимизира степенот на загадување на животната средина.

Потребата од големи инвестиции за изградба на растенија биодизел, прилагодување на технолошките процеси.

Зависноста на ефикасноста на растот на микроалги од интензитетот на сончевата светлина (кога се одгледува во отворена вода).

Електрична енергија од органски отпад

Процесите на користење и преработка на отпадот можат да се комбинираат со производство на практично значајни производи, па дури и електрична енергија. Користејќи специјални уреди - микробиолошки горивни ќелии (MTE) - стана можно да се произведе електрична енергија од отпад директно, заобиколувајќи ги фазите на производство на биогас и неговата последователна преработка во електрична енергија.

MTE се биоелектричен систем. Ефективноста на неговото функционирање зависи од метаболичката активност на бактериите што ги разложуваат органските соединенија (отпад) и пренесуваат електрони во електрично коло вградено во истиот систем. Најголема ефикасност на таквите бактерии може да се постигне со вметнување на истите во технолошката шема на пречистителни станици за отпадни води кои содржат органски материи, чие дефект ослободи енергија.

Веќе има лабораториски развој што дозволува употреба на MTE за полнење на батерии. Со скалирање и оптимизација на технолошките решенија, ќе стане можно да се обезбеди електрична енергија на малите претпријатија. На пример, MTE со високи перформанси кои работат со волумен од десетици до илјадници литри, ќе обезбедат автономна моќ на објектите за третман.

Структурна анализа

Прогноза за структурата на глобалниот пазар на биогориво: 2022 година (%)

Електрична енергија од органски отпад

Ефекти

Подобрување на еколошката припадност на производните процеси и ефикасноста на претпријатијата, намалување на нивната зависност од надворешни извори на електрична енергија, намалување на трошоците за производство и трошоците за стекнување на технологии за третман.

Подобрување на состојбата во регионите со недостаток на енергија, зголемување на нивната конкурентност преку употреба на MTE.

Можноста за автономно производство на електрична енергија за неенергетски интензивни цели (на пример, во мали фарми).

Проценки на пазарот

70% - учеството на отпадот што ќе се обработува со употреба на методи на биотехнологија ќе се зголеми до 2020 година во Русија во однос на 2012 година. Во Европската унија, учеството на електрична енергија од биогас ќе биде околу 8%. Веројатниот термин за максимална манифестација на трендот: 2020-2030 година.

Возачи и бариери

Зголемување на органскиот отпад и зголемување на побарувачката за електрична енергија.

Способност да работат биореактори како МТЕ на различни извори на енергија, вклучително и отпадни води.

Недоволно ниво на инвестиција потребно за интегрирање на MTE во технолошките процеси, долг период на отплата.

Потребата да се поврзат биореакторите со местата за отпад.

Релативно мала ефикасност на тековните функционални експериментални индустриски дизајни на биореактори од типот MTE.

Структурна анализа

Студии за микробни електрохемиски системи по тип: 2012 година (%)

Биоразградлива полимерна амбалажа

Сеприсутноста на пакувањето направено од синтетички полимери (кеси, филмови, контејнери) доведува до влошување на проблемот со загадувањето на животната средина. Може да се реши со преминување на материјали за пакување од биоразградливи полимери кои брзо се рециклираат и се погодни за употреба.

Во повеќето развиени земји, во индустријата за пакување се забележува тенденција да се менуваат силно и долго (до неколку стотици години) биоразградливи синтетички полимери (со период на рециклирање од 2-3 месеци). Годишниот обем на нивната потрошувачка само во Западна Европа е околу 19 илјади тони, во Северна Америка - 16 илјади тони. Во исто време, за голем број индикатори, биополимерските материјали за пакување сè уште заостануваат зад традиционалните синтетички.

Технологии за производство на биополимерни материјали засновани на полилактична киселина од растителен шеќер од житни култури и шеќерна репка овозможуваат пакување со високи карактеристики на потрошувачите: флексибилни и издржливи, отпорни на влага и агресивни соединенија, непропустливи на мириси, со високи бариерачки својства и во исто време ефикасно и брзо распаѓање . Подобрувањето на технологиите е насочено кон намалување на нивниот интензитет на материјалот и енергијата.

Втора генерација на биогорива

Сложеноста на производството е што бара доста растителни материјали. И за одгледување на тоа, потребни се земјиште, кои доколку се соодветно поставени, треба да се користат за одгледување на растенија со храна. Затоа, новите технологии се насочени кон производство на биогорива не од целото растение, туку од отпад од друго производство. Чипчиња од дрво, слама по грозје, лушпи од сончоглед, маслодајка и овошна торта, па дури и ѓубриво и многу повеќе - ова е она што станува суровина за биогоривата од втора генерација.

Зачудувачки пример на биогорива од втора генерација е „канализациониот“ гас, односно биогасот кој се состои од јаглерод диоксид и метан.Така што биогасот може да се користи во автомобилите, од него се отстранува јаглерод диоксид, како резултат, останува чист биометан. На приближно ист начин, биоетанол и биодизел се добиваат од биолошката маса.

Како да се направи биодизел

За да се произведе биодизел, неопходно е да се намали вискозноста на растително масло. За да го направите ова, глицеринот се отстранува од него, а алкохолот наместо тоа се внесува во маслото. Овој процес бара неколку филтри за отстранување на вода и разни нечистотии. За да се забрза процесот, во маслото се додава катализатор. Алкохолот се додава и во смесата. За да се добие метил етер, метанол се додава во маслото; за да се добие етил етер, се додава етанол. Киселина се користи како катализатор.
Сите компоненти се мешаат, тогаш е потребно време да се ексфолијараат. Горниот слој на резервоарот е биодизел. Средниот слој е сапун. Долниот слој е глицерин. Сите слоеви одат во понатамошно производство. И глицеринот и сапунот се неопходни соединенија во националната економија. Биодизелот поминува низ неколку прочистувања, се исцеди, филтрира.
Бројките на ова производство се доста интересни: еден тон нафта во интеракција со 110 кг алкохол и 12 килограми катализатор резултира со 1.100 литри биодизел и повеќе од 150 кг глицерин. Биодизелот има килибарна жолта боја, како убаво свежо исцедено сончогледово масло, темно глицерин и веќе на 38 степени се зацврстува. Биодизел со добар квалитет не треба да содржи никакви нечистотии, честички или суспензии. За континуирана контрола на квалитетот при употреба на биодизел, мора да се проверат автомобилски филтри за гориво.

Биоетанол производство

Ферментацијата на суровини богата со шеќери е основа за производство на биоетанол. Овој процес е сличен на добивање алкохол или редовно месечево светло. Grитен скроб се претвора во шеќер, квасец се додава на него, а се добива каша. Чистиот етанол се добива со одвојување на производите на ферментација, ова се случува во специјални колони. По неколку филтрирања, тие се сушат, односно водата се отстранува.

Биоетанол без вода нечистотии може да се додаде во редовниот бензин. Еколошката чистота на биоетанолот и неговото минимално влијание врз животната средина е високо ценето во индустријата, покрај тоа, цената на добиениот биогориво е многу разумна.

Send