Исследователи, сравнившие экологический след обычного и биотоплива, пришли к выводу, что фиксированная доля биотоплива в общем объеме потребления — неудачный выбор. В 2009 году, например, эта доля была ниже, чем сегодня — всего 6%. Стремление не отстать от цифр привело к колоссальному давлению на природу.
Что такое биотопливо и почему оно бывает опасным для окружающей среды?
На фоне топливного кризиса перед Европой стоит новая задача: как максимально быстро осуществить переход от углеродсодержащих видов топлива к возобновляемым источникам энергии. По этой причине ценные европейские леса и продовольствие — то есть биотопливо — были перенаправлены на производство энергии. Последние маркируются как «зеленые». Мы исследуем, почему биотопливо оказалось под огнем в последние месяцы и что на самом деле происходит с европейскими лесами.
Что такое биотопливо
Биотопливо — это топливо, полученное из растительного или животного сырья. Его также называют биомассой. Приставка «био» описывает органическую природу этого ресурса — он не получен в результате геологического процесса, как ископаемые нефть и уголь. Биотопливо может быть твердым, жидким или газообразным.
В частности, древесина в виде щепы или гранул, а также биодизель, бутанол, биогаз и метанол. Древесное биотопливо в идеале состоит из опилок и отходов от добычи древесины, а остальное — из натуральных масел (например, пальмового масла), растений, таких как соя и кукуруза, и сельскохозяйственных отходов, включая отходы животноводства.
Биодизель, бутанол, этанол, этанол и метанол заменили бензин и очень популярны среди европейцев как топливо для частных автомобилей, больших технических машин и даже спортивных автомобилей. Биогаз стал источником топлива для отопления и производства. Древесные гранулы подходят для отопления домов и питания мелких электроприборов. Еще один вид биотоплива — биожидкости, которые используются в самолетах.
В начале двадцатого века правительства европейских стран начали переходить на менее углеродоемкие источники энергии, приняв энергетические программы по сокращению выбросов. В то время биотопливо казалось «простительной» альтернативой. Идея заключалась в том, чтобы сжигать растения для получения энергии, а вместо них выращивать новые. Таким образом, они будут и поглощать углекислый газ, и давать новое топливо. В результате выбросы CO2 в целом будут нулевыми: Новые растения компенсируют сжигание.
Вот только эта логика не учитывает косвенные факторы — изменение землепользования, растущий спрос на топливо, периоды энергетического и продовольственного кризисов, а также фактические выбросы от сжигания деревьев. «Идеальный шторм» из этих косвенных факторов — это то, что мы переживаем в настоящее время.
Европа топит дровами
В отечественных СМИ все чаще можно прочитать, что «Европа скоро захлебнется в дровах». На самом деле страны субконтинента уже давно используют древесину в качестве основного источника энергии. Более десяти лет назад Европейский Союз начал поощрять использование древесины в качестве биотоплива с помощью субсидий — только для того, чтобы в конечном итоге уйти от углеводородов. И действительно: рынок быстро вырос, обогнав ветряную и солнечную энергию.
Развилась трансатлантическая торговая сеть биомассы и биотоплива — лес, переработанный в щепу, пеллеты, брикеты и пальмовое масло, перевозился из Америки в Европу. Экологи в Америке забили тревогу. Особое беспокойство вызвал дешевый и популярный в Европе биодизель из пальмового масла, который вызывает огромные выбросы парниковых газов. Но главным последствием является даже не это, а массовая вырубка тропических лесов в Юго-Восточной Азии, Латинской Америке и Африке.
Таким образом, биотопливо усугубляет климатические проблемы, вместо того чтобы решать их, из-за так называемого косвенного изменения землепользования (ILUC) — когда земля расчищается под биотопливные леса, углерод, «запертый» в древесине, попадает в атмосферу. С тех пор как ЕС принял закон о возобновляемых источниках энергии, выбросы CO2 только увеличились. Выяснилось также, что для замены древесины, превращенной в топливо, и поглощения эквивалентного количества CO2 потребуется столетие.
Не довольствуясь вырубкой тропических лесов, европейские страны начали кое-что делать сами. В связи с топливным кризисом в Восточной Европе вырубка лесов увеличилась из-за сокращения поставок российского газа. В Румынии, например, Национальный парк Кахлуи и Национальный парк Кейле Биказулуй Хашман были вырублены с помощью пил. А Венгрия даже отменила ряд охранных правил, чтобы обеспечить свои потребности в дровах во время «чрезвычайного положения»: Сразу же началась вырубка буковых лесов в национальном парке Кишкунсаг. В Швейцарии древние леса также вырубаются для производства энергии — в качестве топлива используется не только щепа с лесопилок, но и бревна, то есть цельная древесина.
Распространение данного вида энергоресурсов
В настоящее время биотопливо во всех формах, кроме твердой, практически не используется в повседневной жизни. Однако, поскольку традиционные энергетические ресурсы постоянно сокращаются, а ресурсы биомассы, которые могут быть использованы в качестве сырья для жидкого и газообразного биотоплива, огромны, ведутся работы по применению этих видов топлива в повседневной жизни.
Помимо различных физических свойств, биотопливо можно разделить на два типа:
- Биотопливо первого поколения – производится из сельскохозяйственных культур (кукуруза, сахарный тростник, рапс, соя и т.д.),что создает конкуренцию прочим сельскохозяйственным культурам, используемых для пищи человека.
- Биотопливо второго поколения – в этом случае используется сырье, которое не используется человеком в качестве пищи. Это отработанные жиры и масла, деревья, трава.
Распространение этих видов топлива напрямую связано с использованием биодизеля и биоэтанола, которые являются заменителями бензина, хотя и не являются полной его заменой.
В настоящее время используется только 5-6% перерабатываемой биомассы, поскольку биоэтанол не является заменителем бензина, а является заменителем топлива.
экономические затраты на внедрение существующих технологий, инвестиции в исследования и технологии.
Авторы плана «Стратегия развития топливно-энергетического комплекса России до 2020 года» учли имеющийся потенциал нашей страны, который складывается из двух составляющих, а именно.
- Технический потенциал, который характеризуется приростом биомассы;
- Экономический потенциал, целесообразный объем сбора биомассы.
В рамках стратегии развития страны, развития новых технологий и возможностей их внедрения, роста цен на традиционные источники энергии, привлекательность биотоплива постоянно растет, и процесс его внедрения продолжается.
Применение биотоплива для автомобилей
Как уже упоминалось ранее, существует замена современным видам топлива в виде биотоплива:
- Для дизельных двигателей – биодизель;
- Для двигателей внутреннего сгорания – биоэтанол.
Биодизель получают из растительных масел (рапсового, соевого, пальмового) и метанола. Биодизель второго поколения производится из микроводорослей и масличных плодов. Другим видом биодизеля является зеленое дизельное топливо, которое представляет собой смесь углеводородов и продается в качестве добавки к обычному топливу. Как правило, для заправки автомобилей биодизель смешивается с обычным дизельным топливом (дизелем) в соотношении 20/80%, при этом 20% биодизеля приходится на дизельное топливо. Недостатком такой смеси является более высокий расход топлива и более низкие эксплуатационные характеристики.
Чистый биоэтанол нельзя использовать для заправки, поскольку он является окислителем и растворителем. Для этого требуется переоборудование автомобиля, при котором компоненты топливной системы заменяются на детали из нержавеющей стали или прочного пластика.
В мире разработаны транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания, работающие на смеси биоэтанола и бензина:
- 85/15% — в США;
- 10/90% — в странах Европы;
- 20/80% — в Бразилии,
Считается, что при таких соотношениях топливо не влияет на системы автомобилей (за исключением США, где автомобили подвергались переработке), поэтому можно использовать биоэтанол при существующей технологии.
Биотопливо для камина
Общепризнано, что спиртосодержащие жидкости являются лучшим топливом для камина. Поэтому можно с уверенностью сказать, что биотопливо можно использовать в качестве топлива для камина:
- Биоэтанол – этиловый спирт;
- Биометанол – метиловый спирт;
- Биобутанол – бутиловый спирт;
- Демитиловый эфир – простой эфир;
- Дизельное биотопливо.
Вы можете использовать их как в чистом виде, так и в смеси с другими ингредиентами.
Биотопливо для каминов производится в разных странах, например, в США, Канаде, ЮАР и странах Европы. В России наиболее известны польские компании «Kratki» и «Planika».
В России биотопливо для каминов производят компания «БИОтепло», лаборатория BioKer и ряд компаний.
Цены на биотопливо для каминов варьируются от 500 («Планика») до 2 000 рублей («БиоКер») за 5 литров топлива.
Достоинства и недостатки биотоплива
Биотопливо имеет свои положительные и отрицательные стороны. Интерес к использованию этого вида сырья обусловлен его неоспоримыми преимуществами.
К ним относятся следующие:
- Бюджетная стоимость . Хотя на данный момент цены на биотопливо практически совпадают со стоимостью бензина, биологические вещества считаются более выгодным видом горючего, поскольку при сжигании дают меньше выбросов. Биотопливо пригодно к применению в различных условиях, при этом его можно адаптировать к двигателям разных конструкции. Еще одним плюсом является оптимизация работы мотора, который дольше остается чистым из-за малого количества сажи и выхлопным газов.
- Мобильность . Биологическое топливо отличается от других вариантов альтернативных источников энергии своей мобильностью. В конструкции солярных и ветряных установок обычно входят тяжелые аккумуляторные батареи, поэтому они чаще всего используются стационарно, тогда как биогорючее можно без особых хлопот перевозить из одного региона в другой.
- Возобновляемый источник энергии . Хотя, по мнению исследователей, существующих залежей сырой нефти хватит как минимум на несколько сотен лет, ископаемые запасы все-таки конечны. Биотопливо, изготавливаемое из растений и отходов жизнедеятельности животных, относится к числу возобновляемых ресурсов, которым в обозримом будущем не грозит исчезновение.
- Охрана атмосферы земли . Крупным недостатком традиционных углеводородов является большой процент CO2, который выделяется при сжигании. Этот газ создает в атмосфере нашей планеты парниковый эффект, создавая условия для глобального потепления. При сгорании же биологических веществ количество углекислого газа снижается до 65%. Помимо этого культуры, используемые в производстве биотоплива, потребляют оксид углерода, уменьшая его долю в воздухе.
- Экономическая безопасность . Запасы углеводородов распределены неравномерно, поэтому часть государств вынуждена закупать нефть или природный газ, тратя на приобретение, транспортировку, складирование большие средства. Различные виды биологического горючего можно получать практически в любой стране. Поскольку для его изготовления и переработки понадобится создание новых предприятий и, соответственно, рабочих мест, это принесет пользу народному хозяйству и положительно скажется на благосостоянии людей.
Совершенствуя технологии и разрабатывая новые методы, можно усилить положительный эффект от использования биотоплива. Например, развитие технологий, использующих планктон и водоросли, позволит значительно снизить цену.
В то же время, при нынешнем состоянии развития науки и техники, производство биотоплива сопряжено с определенными трудностями и неудобствами. Во-первых, существуют физические ограничения, связанные с выращиванием растений.
При выращивании культур, используемых для производства биомассы, необходимо учитывать несколько факторов, наиболее важными из которых являются следующие
- Водопользование . Сельскохозяйственные растения потребляют много воды, являющейся ограниченным ресурсом, особенно в засушливых местах.
- Инвазивность . Выращиваемые на топливо культуры часто бывают агрессивны. Они заглушают аутентичную флору из-за чего может пострадать биоразнообразие и экосистема региона.
- Удобрения . Для произрастания многих растений требуется дополнительное внесение питательных веществ, которые могут нанести вред другим культурам или общей экосистеме.
- Климат. Отдельные климатические зоны (например, пустыня или тундра) не подходят для выращивания биотопливных культур.
Поколения альтернативного горючего
Широкий спектр растительного материала, используемого для получения биомассы, обычно делится на несколько поколений.
Первое поколение. К этой категории относятся растения с высоким содержанием крахмала, сахаров и жиров. Это такие популярные культуры, как кукуруза, сахарная свекла, рапс и соя.
Поскольку выращивание этих культур вредит климату, а их удаление с рынка влияет на цены продуктов, ученые пытаются заменить их другими видами биомассы.
Первое поколение сырья из сельскохозяйственных растений в настоящее время используется для производства почти всех видов современного жидкого топлива (биодизель, этанол)
Второе поколение . К группе биомассы относятся древесина, трава, сельскохозяйственные остатки (скорлупа, кора). Производство биотоплива из этого сырья является дорогостоящим, но решает проблему утилизации непищевых остатков с получением горючего материала.
Особенностью растений, относящихся к этому сорту, является наличие лигнина и целлюлозы. Благодаря этим веществам биомассу можно сжигать и газифицировать, а также пиролизировать, получая жидкое топливо.
Основным недостатком биомассы второго поколения считается недостаточная урожайность на единицу площади, что заставляет выделять под эти культуры значительные земельные ресурсы.
Третье поколение Сырьем для производства биотоплива являются водоросли, выращиваемые в промышленных масштабах, например, в открытых прудах.
Биотопливо из одноклеточных водорослей считается наиболее перспективным вариантом. Эти растения быстро растут и не требуют земли для выращивания.
Этот процесс очень перспективен, но технология все еще находится в стадии разработки. Ученые также исследуют методы производства биотоплива четвертого или даже пятого поколения.
Три разновидности биотоплива
В зависимости от общего состояния вещества, существует три основных типа биотоплива:
- Твердое : дрова, торф, отходы жизнедеятельности животных и сельскохозяйственного производства.
- Жидкое : биодизель, диметиловый эфир, биоэтанол, биобутанол.
- Газообразные : биогаз, метан, биоводород.
Каждый тип вещества имеет свои особенности, которые рассмотрены ниже.
Тип #1: твердое
К наиболее популярным видам твердого биотоплива относятся древесина, торф и отходы животноводства.
Древесина (дрова, щепа, опилки)
Самым старым видом биотоплива являются дрова, которые использовались для отопления и приготовления пищи с древних времен. В некоторых странах древесина до сих пор широко используется для производства тепла/электроэнергии. В Австрии, например, большая 66-мегаваттная теплоэлектростанция работает на дровах.
Однако в то же время это сырье имеет и свои недостатки. Энергетическая ценность дров относительно низка: при сгорании часть материала заиливается, поэтому камины и плиты приходится регулярно чистить. Кроме того, для обновления древесины требуется время — новые деревья вырастают только через 15-20 лет.
Отличной альтернативой обычным дровам являются пеллеты, которые изготавливаются из переработанной древесины, такой как кора, стружка, прессованные опилки и ветки.
Пеллеты, изготовленные из древесины, торфа и различных отходов, имеют разный цвет. Пеллеты светлого цвета используются для каминов и кухонь, а темные пеллеты с высоким содержанием коры — для твердотопливных котлов.
При производстве топливных гранул сырье измельчается в порошок, который затем высушивается при высокой температуре и прессуется. Содержащийся в древесине лигнин образует липкую массу, из которой формируются небольшие цилиндры длиной 5-70 мм и диаметром 6-10 мм.
Современной альтернативой традиционным дровам являются четырех-, шести- или восьмиугольные топливные брикеты. Этот экологически чистый материал обладает высокой теплоемкостью.
Пеллеты можно изготовить самостоятельно, соорудив пресс для топливных брикетов.
Одним из самых популярных видов биотоплива является древесная щепа, которая часто используется в качестве источника энергии на европейских теплоэлектростанциях. Этот материал производится либо во время заготовки древесины, либо на специальных производственных линиях, оснащенных измельчительными машинами.
Болотный и лесной топливный торф
Это широко распространенное биотопливо, которое веками использовалось в бытовых и промышленных целях. Торф представляет собой слой мха, который не полностью разложился в болоте и экспортируется во многие страны мира: Россию, Беларусь, Канаду, Швецию, Индонезию и другие.
Торф, который содержит 50-60 % углерода, считается популярным газосодержащим материалом. Это ценное сырье можно использовать не только как топливо, но и как удобрение или теплоизоляционный материал.
Что такое биотопливо, его виды и преимущества?
Изменение климата заставляет многие страны задуматься об окружающей среде. Чтобы улучшить экологию планеты, многие страны производят биотопливо, заменяя им обычное топливо.
Еще одна причина для производства биотоплива заключается в том, что запасы нефти и угля не бесконечны. Рано или поздно они закончатся, и тогда людям срочно понадобится альтернативное топливо, способное питать автомобили, котлы, турбины и так далее.
Что такое биотопливо?
Многие слышали о биотопливе, но мало кто знает, что это такое и как его производят. Итак, биотопливо — это альтернативное топливо, получаемое в результате переработки биологических отходов или биологического сырья.
Следует отметить, что существует три вида биотоплива:
- Жидкое;
- Твердое;
- Газообразное.
Кроме того, это топливо может быть произведено из различного биологического сырья, например, навоза, соломы, кукурузы и т.д.
Твердое биотопливо
Твердое биотопливо — это наиболее часто используемое топливо в жизни человека. Самым ярким и известным примером твердого биотоплива являются, конечно же, дрова, которые с древних времен использовались для отопления и приготовления пищи.
Однако сегодня существуют и другие виды твердого биотоплива. Например, древесные гранулы и опилочные поддоны.
Они изготавливаются из прессованных опилок, древесной стружки, коры деревьев, соломы и других сельскохозяйственных отходов, таких как щепа, стружка и солома:
- Лузга подсолнечника;
- Скорлупа орехов;
- Навоз и так далее.
Эти отходы прессуются и имеют форму цилиндрических гранул длиной 10-30 мм и диаметром 6-10 мм.
Биотопливо, изготовленное из опилок и других сельскохозяйственных отходов, чаще всего используется для отопления. При этом переработка позволяет сохранить леса, и, в отличие от угля, при сжигании биотоплива не выделяются вредные для окружающей среды вещества.
Пиллеты, твердое биотопливо
В России опилки уже несколько лет являются ценной альтернативой традиционному топливу. Они успешно заменяют такие виды топлива, как дизельное топливо, уголь и дрова, причем в отличие от дизеля и угля, пеллеты не выделяют вредных веществ при горении и почти не дымят. Кроме того, этот вид топлива выделяет больше тепла, чем обычные дрова, поэтому пеллеты используются не только для отопления частных домов, но и в промышленности.
Единственным конкурентом пеллет является природный газ, который поставляется по трубопроводу. Если рассматривать только стоимость сырья, то газовое отопление, конечно, в 3-4 раза дешевле. Однако если принять во внимание стоимость нового газового подключения (согласование проекта, разрешение на газ и т.д.), то и здесь пеллеты оказываются в выигрыше.
Что такое пеллеты? Это твердое биотопливо в виде небольших цилиндрических гранул. Как и любое другое твердое биотопливо, они изготавливаются из сельскохозяйственных отходов (соломы, опилок, коры, скорлупы грецкого ореха и т.д.).
Следует отметить, что за рубежом это топливо широко используется в автоматизированных котлах как бытового, так и промышленного назначения. Такая популярность во многом объясняется низкой стоимостью пеллет, которые в данном случае не уступают углю и другим видам топлива в производстве тепла.
Пеллета имеет диаметр 6-8 мм и длину 5-70 мм. Однако существуют и пеллеты, размеры которых превышают указанные выше. В Новосибирске, например, производят пеллеты диаметром 10 мм.
В России в качестве сырья для производства этого вида биотоплива используются хвойные породы деревьев (отходы переработки хвойных пород). Однако следует отметить, что пеллеты более высокого качества производятся из отходов переработки древесины лиственных пород. Конечно, для производства такого топлива требуется современное оборудование более высокого уровня.
Зеленые технологии, биотопливо
Биотопливо из навоза
Долгое время сельскохозяйственные и пищевые отходы использовались исключительно для производства удобрений, но сегодня эти же отходы можно использовать и для производства биотоплива. В качестве сырья для производства топлива можно использовать навоз скота и птицы, а также пивную дробину, отходы скотобоен, зерно дистилляторов, осадок сточных вод, свекловичный жом и т.д.
Результатом переработки этих отходов является газообразное биотопливо, полученное в результате ферментации. Полученный биогаз можно использовать для выработки электроэнергии или в котлах для отопления дома. Кроме того, это топливо используется в транспортных средствах.
Однако, чтобы производить биотопливо для автомобилей, биогаз должен быть очищен от CO2 в процессе ферментации, а затем преобразован в метан.
Биотопливо второго поколения
Биотопливо второго поколения — это топливо, которое, в отличие от этанола, метанола, биодизеля и т.д., производится из возобновляемого непищевого сырья. В качестве сырья для производства биотоплива второго поколения могут использоваться солома, водоросли, опилки и любая другая биомасса.
Главное преимущество этого вида топлива заключается в том, что оно производится из продуктов, которые всегда доступны и постоянно обновляются. По мнению многих ученых, именно биотопливо второго поколения позволит решить энергетический кризис.
Биотопливо из водорослей
На сегодняшний день ученые разработали специальную технологию производства биотоплива второго поколения из водорослей.
Разработка этой технологии произведет революцию в мире биотоплива, поскольку основное сырье (водоросли) не требует специального ухода или удобрений (для их роста необходимы вода и солнечный свет). Более того, они растут в любой воде (грязной, чистой, соленой или пресной). Водоросли также могут помочь очистить стоки.
Еще одним положительным аспектом производства биотоплива из водорослей является то, что они состоят из простых химических веществ, которые легко перерабатываются и разлагаются. Таким образом, при всех своих преимуществах технология производства биотоплива из водорослей обладает наибольшим потенциалом.
Что такое биотопливо?
Биотопливо — это топливо животного и растительного происхождения. Технически, даже дрова можно считать биотопливом, хотя они больше не используются в современной энергетике. Биотопливо может быть твердым, жидким или газообразным.
Твердое биотопливо
Пеллеты — наиболее распространенное твердое биотопливо. Они представляют собой цилиндрические гранулы, изготовленные из опилок, коры, соломы, камней, скорлупы грецкого ореха, шелухи и даже навоза. При сгорании материал не выделяет загрязняющих веществ и дешев в производстве. Обычно его используют для отопления загородных домов.
Жидкое биотопливо
Жидкое биотопливо выпускается в различных формах:
- биоэтанол — продукт переработки сахара и крахмала с добавлением бензина;
- биодизель — жидкость на основе масличных растений и продуктов, смешанная с нефтяным дизельным топливом;
- биобутанол — четырехуглеродный спирт, произведенный из того же сырья, что и биоэтанол;
- диметиловый эфир, получаемый из природного газа. По энергоэффективности не уступает дизельному топливу.
В последние годы ученые производят активное жидкое биотопливо из водорослей. Их масла чрезвычайно богаты энергией, поэтому при правильной технологии добычи мы получим надежный источник энергии.
Газообразное биотопливо
Биогаз состоит из метана и углекислого газа. Он образуется в процессе биологического разложения различных органических веществ. Обычно это отходы животноводства и сельского хозяйства. Водород также получают из биомассы. Для этого в сырье добавляют специальные микроорганизмы или нагревают его при высоких температурах без доступа кислорода.
Особенности биотоплива
При сжигании биотоплива образуется значительно меньше углекислого газа и других вредных примесей, таких как хлор и сера. Поэтому переход на альтернативные источники энергии не только полезен для экосистемы и здоровья человека, но и приводит к меньшему износу двигателей. Последние повреждаются из-за постоянного загрязнения окружающей среды, а когда вредных выбросов меньше, двигатели щадятся.
Кроме того, «зеленая» энергия уменьшит зависимость стран от поставок топлива, что снизит транспортные расходы. Условия для импорта биотоплива практически отсутствуют, а это значит, что его можно производить на месте — там, где оно потребляется.
С другой стороны, для производства биотоплива также требуется энергия. А ее сегодня в основном получают из переработанных нефтепродуктов. Следовательно, положительные эффекты биотоплива перевешиваются ущербом, наносимым его производством. Перевод пахотных земель под выращивание определенных культур может привести к деградации почв и повышению цен на продукцию. Биотопливо не дает много энергии
Перспективы применения биотоплива
Невозможно полностью отказаться от газа и бензина в пользу биотоплива. В последние годы все чаще говорят о переходе на «зеленую» энергию, но речь идет о целом ряде источников энергии, включая солнечные фермы, ветряные турбины и другие разработки. Часто предсказывают, что биотопливо заменит бензин, но на данный момент на него приходится лишь 2% транспортного сектора.
Однако их доля на рынке постепенно увеличивается. Это особенно заметно в США, ведущей стране-производителе биотоплива. Последний год перед пандемией 2019 года стал рекордным: производство биотоплива превысило 1,8 млн баррелей, а его стоимость составила 136 млрд долларов. Так что потенциал у этого источника энергии определенно есть, тем более что он не требует серьезной замены существующей инфраструктуры.
Поделитесь этим с друзьями!
Будьте первым, кто оставит комментарий.
Пожалуйста, войдите в систему, чтобы оставить комментарий
