Водоросли, как источник топлива

Бензиновые двигатели, в  общем случае, не годятся для использования  спиртового топлива, хотя конструктивные изменения для перевода их на спирт  минимальны. Часто удается ограничиться использованием стойких к спиртам  материалов и установкой элементов  для отделения водяного конденсата. В настоящее время многие ведущие  автопроизводители выпускают универсальные  двигатели, способные работать на бензине, спирте или их смесях. При использовании  смесей бензина с небольшим количеством  спирта (до 10%) топливо, как правило, подходит и для обычных бензиновых двигателей.

Именно смесевыми топливами  сейчас наиболее увлечены в мире. Смеси бензина с этанолом обычно обозначают буквой E (от слова этанол) и числом, показывающим содержание спирта в процентах. Наиболее распространено топливо E10 или газохол, содержащее 10% этанола. Оно широко используется в Дании, Таиланде и других странах. В США топливо E10 набирает популярность из-за вступивших в силу ограничений на применение в бензине эфиров.

Именно смесевыми топливами  сейчас наиболее увлечены в мире. Смеси бензина с этанолом обычно обозначают буквой E (от слова этанол) и числом, показывающим содержание спирта в процентах. Наиболее распространено топливо E10 или газохол, содержащее 10% этанола. Оно широко используется в Дании, Таиланде и других странах. В США топливо E10 набирает популярность из-за вступивших в силу ограничений на применение в бензине эфиров.

Вместе с тем, наибольший интерес сейчас проявляют к смесям с высоким содержанием этанола. Чаще всего говорят о топливе E85, которое представляет собой смесь  спирта (85%) и бензина (15%). При этом на деле содержание этанола меньше 85%, так как для приготовления  смесей используется 93 – 96% спирт, к  тому же денатурированный. Топливо E85 достаточно активно используется в Швеции, быстрыми темпами растет его популярность и в США.

Нужно отметить, что синтетический  этанол, получаемый из нефти, в качестве топлива обладает точно такими же свойствами, как и полученный из растительного сырья, но не обеспечивает нейтральности в плане выбросов углекислоты.

3.Биодизель

Идея использовать растительные масла в качестве топлив для дизельных  двигателей была выдвинута еще при  создании первых таких моторов. Однако с освоением нефтяных запасов  в XX веке более выгодным оказалось  топливо из нефти. Сейчас биодизельное топливо часто отождествляют с рапсовым маслом, которое действительно стало основным сырьевым источником "биосоляры" в Европе. Однако биодизельное топливо можно получать и из других масел, например, подсолнечного, пальмового или соевого, что и делают за пределами Европы.

Важно иметь в виду, что  сами по себе растительные масла в  качестве топлив не используются. Любая "биосоляра" представляет собой смесь продуктов переэтерификации растительных масел. В растительном содержатся жиры - эфиры жирных кислот с глицерином. В процессе получения "биосоляры" эфиры глицерина разрушают и заменяют глицерин (он выделяется как побочный продукт) на более простые спирты - метанол и, реже, этанол. В Европе основным биодизельным топливом стал метиловый эфир рапсового масла.

Растительные масла и  их эфиры, как и спирты, отличаются агрессивностью ко многим материалам, традиционно используемым в двигателях и топливной системе автомобилей. В последние годы большинство  европейских производителей выпускают  машины, допускающие использование  смесей нефтяного топлива с "биосолярой" в количестве 5-20%, а иногда и 100% биотоплива. Добавление биодизельного компонента в количестве до 5% обычно считается приемлемым для любых двигателей, неадаптированных к биотопливу. Достаточно активно биодизельное топливо внедряется и в США, где в качестве сырья используют чаще всего соевое масло. Еще один перспективный источник "биосоляры" - отработанные пищевые масла.

4. Воздух

Во Франции уже начато производство автомобиля, в качестве топлива для которого будет использоваться сжатый воздух. Принцип работы мотора машины очень похож на принцип  работы двигателя внутреннего сгорания. Только в двух цилиндрах воздух-кара не бензин “встречается” с искрой, а холодный воздух с теплым. По предварительным данным, автомобиль будет стоить порядка 13 тыс. евро. Запас хода - 200 км.

5. Водород

Водород является эффективным  аккумулятором энергии. Применение водорода в качестве топлива возможно в разнообразных условиях, что  может дать существенный вклад в  мировую энергетику, когда ресурсы  ископаемого топлива будут близки к полному истощению. По сравнению  с бензином и дизельным топливом водород более эффективен и меньше загрязняет окружающую среду. Взрывоопасность  водорода резко снижается с применением  специальных присадок (например, добавка 1% пропилена делает Н2 безопасным).

Еще одно направление использования  водорода – применение в аккумуляторных батареях электромобилей. Лидерство  в этой области принадлежит японским фирмам, которые разработали эффективные  водородные электроды, используемые в  топливных элементах.

Однако во всех методах  использования водородного топлива  основная проблема – хранение водорода. Известны три основных способа хранения:

сжатый газ; сжиженный газ; металлогидридный способ.

Использование жидкого водорода и водорода под давлением довольно неэффективно. Третий способ хранения водорода – металлогидридный, наиболее перспективный. Гидриды металлов служат источником водорода, который получается за счет химической реакции или термического разложения. Обратимое гидрирование системы Pd-H было исследовано Т.Грэмом более 100 лет назад. В настоящее время исследовано большое количество систем Ме-Н, которые поглощают большое количество водорода, а затем при изменении условий возвращают его обратно.

6. Биотопливо в России

В России биотоплива для двигателей внутреннего сгорания остаются экзотикой. Этому способствует как наличие значительных запасов нефти и газа, так и объективные трудности, связанные с получением и использованием топлив из природного сырья.

Россия - это не Европа, не США и, тем более, не Бразилия. Тут  более суровый климат, и получать дешевый спирт или масло, снимая по нескольку урожаев в год, не выйдет. Климат заметно ограничивает и применимость биотоплив. Например, биодизельные топлива на основе рапсового масла застывают при температурах около -15°С, а в ряде случаев и выше. Это ограничивает применимость биодизеля южными регионами страны или летним временем года. Проблема застывания существует и для нефтяного дизельного топлива, но она успешно решается технологическими методами (депарафинизация, облегчение фракционного состава) или добавлением депрессорных присадок, эффективно снижающих температуру застывания. Для растительных топлив такие присадки еще только разрабатываются. Другая проблема - поглощение влаги из атмосферы, при низких температурах грозящее расслоением топлива, коррозией и образованием льда.

Спирт и его смеси с  бензином не замерзают, однако еще больше склонны к поглощению влаги. На определенном этапе это может привести к  расслоению топливной смеси, что  недопустимо. Ситуация усугубляется тем, что даже если сразу расслоения не произойдет, резкие перепады температуры  могут привести к появлению в  топливной системе водяного конденсата. При низких температурах он замерзает  и приводит к забивке топливопроводов, фильтров и др. Влага также способствует появлению коррозии. Таким образом, для районов с резко континентальным климатом спирто-бензиновые смеси могут оказаться непригодными.

Нельзя забывать и об огромном парке устаревшей техники, которая  не только эксплуатируется, но и выпускается  в России. Для нее топлива с  высоким содержанием биокомпонента непригодны. Топлива с высоким содержанием этанола не годятся для России и по другой причине. Если за 20-30 рублей можно купить литр топлива, на 70% состоящего из спирта, быстро найдутся желающие выделить спирт у себя в гараже или организовать подпольное производство суррогатных напитков.

Несмотря на упомянутые недостатки, работа по созданию спиртовых топлив в России велась и ведётся.

В текущем году несколько  российских компаний заявили о намерении  построить заводы по производству автомобильного биотоплива. По данным газеты "Ведомости", инвестиции в создание новых предприятий составят около 1 миллиарда долларов.

В качестве автомобильного биотоплива используется этанол (спирт) или биодизель, получаемый из растительного масла. По данным Российской биотопливной ассоциации, сейчас построить такие заводы планируют 25 компаний, из них у десяти уже готовы проекты, и три-четыре проекта точно будут реализованы.

По мнению экспертов, сейчас российские предприниматели стремятся  занять место на рынке, который в  дальнейшем будет только расти. Основными  потребителями российского биотоплива станут европейские страны, где машины на биодизеле и этаноле становятся все популярнее. По сравнению "зеленым" топливом европейского производства, себестоимость российской продукции будет дешевле.

В России, дизель "растительного  происхождения" может быть использован  для заправки сельхозтехники и на железных дорогах. При этом аналитики  отмечают, что в Европе популярность биотоплива во многом связана с поддержкой властей. Российское правительство вряд ли примет меры, направленные на стимулирование производства этанола, так как дефицита нефти в нашей стране пока нет.

7.Интересные факты

Компания Imperium Renewables, занимающаяся производством биодизельного топлива, объявила о получении инвестиций на сумму в 214 миллионов долларов США. Эти рекордные для данной отрасли промышленности денежные вливания составлены из поступлений из частных источников в размере 113 миллионов долларов и 101 миллиона долларов кредита от банка Societe Generale.

Imperium Renewables планирует использовать полученные деньги для постройки по всему миру новых заводов по выработке биодизельного топлива. В настоящее время компания строит такой завод в заливе Грейс на побережье штата Вашингтон. Завершение строительства намечено на июль 2007 года. Завод станет самым крупным в США предприятием такого профиля, вырабатывающим 378 миллионов литров биотоплива в год. Помимо завода в штате Вашингтон, Imperium Renewables планирует создание ещё двух производств к концу 2008 года. Общая мощность заводов компании составит 1,5 миллиарда литров биодизельного топлива в год

Биотопливо на заводах вырабатывается из растительных масел, таких как соевое или пальмовое. Основным его недостатком такого горючего является низкое давление насыщенных паров, что затрудняет его применение в странах с холодным климатом. Стоимость получения растительных масел вместе с их переработкой также делает этот вид горючего менее конкурентоспособным на мировом рынке.

Компания Virgin Atlantic, входящая и конгломерат Virgin Ричарда Бренсона, сегодня сообщила о том, что в конце февраля состоится первый полет коммерческого самолета Boeing 747-400, который будет заправлен не традиционным авиационным топливом, а новым биотопливом, безвредным для окружающей среды.

Первый полет состоится  из Лондонского аэропорта Хитроу в аэропорт Амстердама. Полет займет 80 минут. Вместе с тем, в компании делают поправку на несколько обстоятельств: во-первых тестовый полет будет выполнен без пассажиров, а во-вторых в  топливных баках самолета все-таки будет присутствовать и традиционное топливо, которое будет соотносится с биотопливом, как 80:20.

На сегодня в Virgin не сообщают состав биотоплива, однако представитель компании Пол Чарльз отметил, что для самолетов было разработано специально биотопливо, которое отличается от автомобильного и оно создано не на основе сахарного тростника или масла. "Если использовать эти источники для самолетного биотиплива, то потребуются огромные поля для выращивания соответствующих культур. Использованный источник является очень стабильными и не зависит от популярных сельскохозяйственных культур", - сказал он.

В GE Aviation дополнили, что двигатель CF6, который будет работать на биотопливе, почти не отличается от обычного, в том числе и по своим производительным характеристикам. В Boeing говорят, что в идеале на смеси обычного и биологического топлива самолет может пролететь более 13 000 км.

Американские ученые предлагают производить топливо из фруктозы: оно способно хранить на 40% больше энергии, чем этанол. Американские ученые утверждают, что из сахара, который содержится в фруктах, можно получать новый вид топлива. По словам исследователей, это топливо с низким содержанием углерода имеет гораздо больше преимуществ, чем этанол.

Открытие было сделано  командой специалистов из Университета Висконсина в Мэдисоне, сообщает BBC News. Топливо из фруктозы, названное диметилфураном, способно хранить на 40% больше энергии, чем этанол. Кроме того, оно менее летучее и не так быстро испаряется. Как отмечают изобретатели, фруктозу можно получать напрямую из фруктов и растений или же добывать ее из глюкозы.

Одновременно с открытием  американских специалистов британские ученые заявили, что существующие сегодня  технологии позволяют производить  биологическое топливо не только из пальмового масла, но и из ряда других материалов, включая древесину, сорняки  и даже пластиковые пакеты. По мнению экспертов, в ближайшие шесть  лет около 30% потребляемого в Великобритании дизельного топлива придется на топливо, полученное из этих источников.