Как действа биогоривото? 10 стъпки към производството на биогорива

- използване на биоенергия е във възход, но как функционира биогоривото? Тази статия описва как органичните отпадъчни материали могат да бъдат превърнати в възобновяеми енергийни източници които могат да се прилагат по редица различни начини.

Съществуват различни видове биогориво и всички те функционират по подобен начин. Най-общо казано, фразата се отнася до производството на възобновяемо гориво от източници на биомаса.

Има няколко предимства от използването на биологични процеси за разлика от географските (като изкопаеми горива правя). Етанолът и биодизелът са двете биогорива, които се използват най-често в световен мащаб.

Различни форми на биомаса се използват като суровина за тези възобновяеми енергийни източници. Животински тор, захарна тръстика, царевично нишесте и растително масло са примери за това.

Съществуват обаче и други възможни източници на биогорива. За генерирането на биогорива има много изследвания и разработки върху водораслите и горските отпадъци.

Извършват се глобални изследвания и разработки на биогоривата като цяло като потенциален бъдещ източник на енергия. Като се има предвид нарастващото им приемане, изключително важно е да се разбере как функционират биогоривата.

Как действа биогоривото?

Има различни видове биогорива и те работят по различен начин.

• Етанол
• Биодизелът
• Биогаз
• Твърди биогорива

1. Етанол

Вид биогориво, наречено етанол, се произвежда от ферментирала растителна материя, като царевица или захарна тръстика. Въглехидратите в растителния материал се разграждат чрез ферментация, за да се получи етанол, който впоследствие се пречиства чрез дестилация. Тогава може да се получи гориво за двигатели с вътрешно горене чрез смесване на рафиниран етанол с бензин.

Тъй като етанолът е с около 30% по-малко ефективен от бензина на единица обем, е необходимо повече чист етанол, за да измине същото разстояние като бензина. Чистият етанол може да се използва само в двигатели на автомобили, лекотоварни камиони и мотоциклети и само когато тези двигатели са специално модифицирани за целта.

2. Биодизел

Ефективността на биодизела също е по-ниска от тази на бензина. Много обаче зависи от състава и качеството на горивото. Процентното съдържание на биодизел в бензиновата смес е посочено след префикса B- на етикетите за биодизел на бензиностанциите. Например B20 е дизелово гориво, което съдържа 20% биодизел.

Необходимостта от модификация на двигателя намалява с намаляване на процента на добавяне на биодизел. В дългосрочен план използването на чист биодизел би причинило някои проблеми с поддръжката и работата. Тези проблеми с поддръжката могат да бъдат разрешени.

3. Биогаз

Анаеробното храносмилане, което включва разтваряне на органични материали като хранителни отпадъци, канализация или селскостопански отпадъци без кислород, е най-често използваната процедура за създаване на биогаз. Метанът (CH4) и въглеродният диоксид (CO2) се комбинират, за да се получи биогаз.

Следните са най-типичните суровини, използвани за производство на биогаз:

• Хранителни отпадъци и други органични отпадъци и домове и предприятия
• Тор от говеда
• Енергийни култури, включително върба, топола и мискантус
• Канализация и отпадни води
• Царевица, пшеница и трева
• Промишлени отпадъци от хранително-вкусовата промишленост и фабриките за хартия
• Депа за отпадъци

Точните използвани суровини ще се определят от специфичните цели на биогаза, наличието на ресурси и географското местоположение. Производството на биогаз може да се извършва в малък (домашен, селскостопански) или голям (промишлен, общински) мащаб.

Има няколко приложения за биогаз, включително:

• Като транспортно гориво, самостоятелно или в комбинация с дизел или природен газ.
• Като източник на гориво за производство на електричество и топлина в домове, компании и електроцентрали.
• По време на промишлени операции като създаването на биопластмаси, химикали и торове.
• За почистване и дезинфекция на отпадни води.
• Освен това „биометан“ или чист метан може да се произвежда от биогаз и да се използва за осигуряване на газ с качество на тръбопровода.

Като цяло биогазът е гъвкав и устойчив източник на енергия, който може да поддържа енергийната независимост, да подобри качеството на въздуха и да намали емисиите на парникови газове.

4. Твърди биогорива

Горивата, получени от твърда биомаса, като дървесина, растения и отпадъчни продукти, са известни като твърди биогорива. Те могат да бъдат изгорени, за да генерират топлина и енергия, наред с други неща, и могат да бъдат използвани по различни други начини.

Твърдото биогориво се изгаря в котел по време на процеса на горене, за да се получи топлина. Парата, произведена от тази топлина, след това се използва за задвижване на турбина. Турбината произвежда електричество, което електроенергийната система впоследствие може да използва за захранване на домове и предприятия.

Твърдите биогорива могат да се изгарят в електроцентрали, които са специално построени като алтернатива на обикновените изкопаеми горива и като средство за намаляване на емисиите на парникови газове.

Видът на използваното биогориво, технологията за изгаряне и устойчивостта на неговия производствен процес влияят върху това колко ефективно протича процесът и колко голямо е влиянието на биогоривото върху околната среда.

Твърдите биогорива често се използват в търговски и битови отоплителни системи, както и в промишлени приложения и приложения за производство на електроенергия.

Като суровина те могат да се използват и за производството на биогорива като биоетанол и биодизел.

10 стъпки към производството на биогорива

Има общо десет процеса, за да получите завършен биогоривен продукт, който можете да поставите в колата си.

• Намиране на източник на нефт
• Тестване на маслото
• Филтрация на маслото
• Производство на пробна партида
• Придобиване на производствени инструменти
• Получаване на химикали
• Предварителна обработка на масло
• Преработка на биодизел
• Предпазни мерки
• Измиване и сушене на биодизел
• Работа с глицерин

1. Намиране на източник на нефт

Намирането на доставки на петрол като начало е най-фундаменталният проблем, който хората имат. Повечето хора купуват растителното си масло от близки ресторанти.

Въпреки това, преди да обсъдим къде да намерим сурово гориво, трябва да се уверим, че отработеното масло, което получаваме, трябва да бъде предварително филтрирано до минимум 400 микрона.

Обезводнените имат ниски количества свободни мастни киселини. Съветваме ви да купувате използвано олио за готвене от заведения, които сменят маслото си всяка седмица. Това ще ви помогне да намерите масло от по-висок клас.

Рапичното, царевичното и фъстъченото масло също са достъпни за потребителите.

Животинската мазнина, лой или сланина са допълнителни източници за получаване на отработено масло. Въпреки това, тъй като тези източници имат по-голямо съотношение на точка на желиране, което може да доведе до задръстване на двигателя ви при по-високи температури, ние не ви съветваме да събирате отработено масло от тях.

2. Тестване на маслото

Трябва да проверим качеството на маслото, след като го получите, за да сме сигурни, че можем да го използваме. Важно е първо да тествате маслото. Налични са множество опции за тестване. Тестването на маслото за киселина и вода са двете най-важни.

Просто загрейте олиото в тиган, за да проверите за мехурчета, за да видите дали има вода. Трябва да изследваме титруването, за да измерим нивата на киселинност.

Титруването е терминът за процедурата, използвана за измерване на нивото на киселинност. За да направите това, проба масло трябва да се смеси с точно количество pH-неутрален алкохол. След това нивото на киселина ще бъде определено с помощта на pH филтър; обикновено се използва фенолфталеин.

Важно е да се проверят нивата на киселинност. Основният химикал, който добавяме по-късно, може да бъде неутрализиран от голямото количество киселина, ако маслото има високо ниво на киселинност. Познаването на нивото на киселинност ни позволява да изчислим и добавим точното количество основен химикал, необходимо за превръщането му в биогориво.

3. Филтриране на маслото

Маслото става по-чисто и по-ефективно след филтриране. Трябва да се уверим, че маслото е без примеси като хранителни люспи. От всички възможности за филтриране на маслото препоръчваме да носите 55-галонов барабан с метален барабанен филтър върху него.

Разбирането на размера на филтрите е от решаващо значение. Препоръчваме перфорациите да са възможно най-малки. Идеалният филтър би бил 400-микронен.

4. Производство на пробна партида

Създаването на тестова партида би било добра идея, преди да започнете. Това ще покаже дали петролът, който наскоро сте придобили, е ценен за производството на биогориво.

Създаването на тестова партида е относително лесно, тъй като всички съставки обикновено се предлагат в местните магазини за хранителни стоки.

5. Придобиване на производствени инструменти

Производството на биогориво не е трудно за вас, ако имате правилните инструменти. Ще ви трябват следните елементи, за да направите всичко това възможно:

• Контейнери за събиране на масло: За обработка и съхранение на събраното масло. За целта можете да използвате повторно стар варел с масло или варел. Помолете съсед да ви заеме, ако има такъв, който не използва, ако не можете да намерите такъв в бараката. В най-лошия случай се отбийте до кварталния пункт за скрап!
• Възможност за транспортиране на масло: за преместване на масло от зоната за събиране на масло (ресторанти) в зоната за производство на масло (задния двор е предложение). Обикновено варелът с масло може да се побере във вашия камион.
• Маслени филтри: За отстраняване на маслото, за да може да се обработи. 400 микрометра.
• Процесор за биогориво: Чрез комбиниране на химикали с маслото, това устройство ще ви помогне да превърнете вашето масло в биогориво.
• Барел петрол: Той се почиства от примеси с помощта на резервоар за измиване на биогориво.
• Резервоар за съхранение на биогориво: Те са необходими за задържане на филтрираното масло след измиване и филтриране.
• Трансферни помпи: Те се използват за транспортиране на масло между различни контейнери и съществуват в различни размери и форми.
• Комплект за титруване: За измерване на киселинността.

6. Получаване на Cхемични вещества

Метанолът се използва в химическия процес. Биодизелът се получава, когато метанолът се комбинира с използваното растително масло.

Ще ви е необходим и натриев или калиев хидроксид, в допълнение към метанола. И двете са достъпни в магазините за ВиК консумативи. Калиевият хидроксид прави глицерина по-течен и лесно се разтваря в метанол, затова ви съветваме да вземете малко.

Катализатор ще бъде използван от всеки един от тези хидроксиди, за да започне химическата реакция между метанол и масло.

7. Предварителна обработка на масло

Преди маслото да бъде преработено в биодизел, то трябва да бъде подготвено за преработка. В Стъпка 2 говорихме за изчисляване на съдържанието на вода и киселина в маслото.

Сега трябва да разгледаме как да се справим с разводненото масло и/или с високо киселинно съдържание.

Обезводняване

Въпреки че има различни методи за обезводняване на маслото, оставянето на маслото да се утаи е най-лесният. При достатъчно време водата просто потъва на дъното и може да бъде отстранена, защото водата и маслото не се разбират много добре.

Маслото може също да се загрее, за да се ускори този процес. Това улеснява разпръскването на водните молекули от суспензията, като позволява на молекулите на маслото да се разширяват.

Намаляване на киселинното ниво

Преди да използвате маслото за производство на биодизел, трябва да помислите за намаляване на нивото на киселина в маслото, ако маслото, което получавате, има висока концентрация на свободни мастни киселини. Суровината с високо съдържание на мастни киселини може да се превърне в биодизел, но процесът е донякъде трудоемък.

Причината за това е, че докато имате биодизел, все още ще имате много сапун, с който да се справяте, защото ще използвате толкова много излишен разтворител.

Има две техники за намаляване на киселинността на вашето масло:

• Отстраняване на каустик
• Киселинна естерификация

1. Почистване с каустик

За да направите това, част от твърдата основа (натриев или калиев хидроксид) трябва да се разтвори във вода, преди да се добави към маслото. В резултат на това несъдържащите масло мастни киселини ще се присъединят към твърдата основа и ще произведат сапун. След като маслото е обезводнено и сапунът е отстранен, то може да се използва за производство на биодизел.

Въпреки че е ефективен, този метод ще доведе до по-малко биодизел, тъй като част от маслото ще се превърне в сапун.

Въпреки че някои съоръжения за биодизел забраняват отстраняването на каустик като метод за намаляване на свободните мастни киселини, ние знаем, че това може да се направи и работи. Някои хора просто предпочитат втория подход.

2. Киселинна естерификация

Свободните мастни киселини (FFA) в маслото се модифицират по време на тази процедура с помощта на сярна киселина, така че да могат да бъдат превърнати в биодизел. Този метод е подходящ при работа с масло, което има голямо количество свободни мастни киселини. Той беше избран, защото вместо да превръща FFA в сапун, той само променя киселинните вериги, за да ги накара да се превърнат в биогориво или биодизел.

8. Bйодизел Pпреобръщане

Основната цел на по-ранните фази беше да се подготвим за тази. Това е основният метод за превръщане на маслото в биодизел. Действителните реакции, които ви позволяват да направите биодизел от органично масло, се случват тук, където се случва магията.

Трябва да практикувате отлична безопасност, преди да тръгнем. Нека разгледаме някои мерки за безопасност, които трябва да вземете.

Предпазни мерки

Ще боравите с доста разяждащи течности, метанол, силен алкохол, малко топлина и прехвърлянето на запалими вещества от един контейнер в друг. Препоръчително е да държите под ръка пожарогасител, който може да потуши изгаряне на маслена основа.

За предпочитане е биодизелът да се обработва на добре проветриво място, далеч от деца и домашни любимци и с подходящо оборудване за безопасност.

Преди да произведете големи количества биодизел, консултирайте се с местното правителство и пожарната, за да се уверите, че всички добавки, алкохол и други вещества се обработват и използват в съответствие с местните правила и разпоредби.

Гаранцията на производителя може да бъде анулирана, ако се използва домашен биодизел в автомобил с дизелов двигател. Така че опитайте, ако старият ви камион е изтекъл гаранционния период.

Когато се произвежда правилно, биодизелът често е доста здравословен. Тя е по-малко вредна от готварската сол и се разгражда по-бързо от захарта. Не се счита за опасен, ако се разлее, тъй като има по-висока точка на възпламеняване от обикновения петро-дизел.

9. Измиване и сушене на биодизел

Когато произвеждаме биодизел, ние често впръскваме повече метанол, отколкото ни е необходим. За да сте сигурни, че химическата реакция е приключила, направете това.

След като реакцията е била поставена, значително количество метанол вече е компонент на оригиналния биодизел, но сега има малка вариация. Метанолът в излишък ще завърши в глицерин. Освен това част от допълнителния метанол остава в биодизела.

• Измиване на биодизел
• Сушене на биодизел

1. Измиване на биодизел

Молекулите на метанола харесват водата повече от биодизела, когато се използва.

Разтвореният във водата метанол се отвежда надолу във водния слой, където всичко останало е отгоре до водата. Ако го миете достатъчно дълго, излишният метанол и други материали, върху които е полепнал, ще бъдат напълно премахнати.

Техниката е по същество същата, когато се използва система за сухо пране. Глицеринът, сапунът и метанолът се улавят или абсорбират от сухата смола или прах, но биодизелът може да премине.

2. Сушене на биодизел

Нека обсъдим как да се отървете от водата сега, когато искате.

На първо място, има безброй начини за изсушаване на биодизел. Те са разпръснати из интернет, ако направите бързо търсене. За да направим биодизел, просто ще обсъдим някои от по-лесните методи за това.

Изнесете своя биодизел навън на пряка слънчева светлина като един от най-добрите начини да постигнете това. Нека майката природа и магията работят заедно. Слънчевата топлина ще помогне на цялата вода да се изпари доста бързо, ако времето е достатъчно сухо.

Вашият биодизел е готов за употреба, след като изсъхне и не съдържа глицерин.

10. Боравене с глицерин

Управление на отпадъците съоръженията могат да приемат използвания глицерин. Съоръжението разполага с уникално устройство за обработка, наречено анаеробен биореактор, наричан още метанов регенератор.

По същество всички необработени отпадни води се комбинират в голям смесителен апарат, преди да бъдат преместени в голям резервоар, където бактериите ядат и разлагат необработените отпадъчни води.

След това метанът се създава като страничен продукт от бактериите. В метановите електроцентрали метанът се улавя и изгаря.

Бактериите използват суров глицерин като храна, което увеличава производството на метан. Сега имаме зелена опция да изхвърлим целия си глицерин, защото съоръжението за управление на отпадъците успя да приеме целия.

Заключение

В заключение, биогоривата могат да се използват за транспорт, захранване, осветление и топлина. Двата етапа на фотосинтезата - светлинната реакция и тъмната реакция протичат в хлоропластите на клетките. Биогоривата могат да бъдат направени от различни биологични продукти, включително дърво, треви, масла, захари и нишестета.

Препоръки

• 10 предимства и ползи от биотехнологията
  .
• 10 недостатъка на биотехнологията
  .
• Защо биоразнообразието е важно за хората?
  .
• 16 Ефекти от замърсяването върху биоразнообразието
  .
• 22 Предимства и недостатъци на биогоривата