Биодизель

Содержание

1. Введение                                                                                           3

2. Технология производства                                                               4

3. Сырье производства                                                                        4

4. Достоинства                                                                                     4

5. Недостатки                                                                                       6

6. Действующие биодизельные программы                                     8

7. Биотопливо против продовольствия                                             9

8. Список литературы                                                                       15

ВВЕДЕНИЕ

 
          С каждым годом стремительно ухудшается экологическая обстановка, сокращаются мировые запасы нефти, увеличивается количество автомобильного транспорта и растут цены на бензин и дизельное топливо. В связи с этим все острее ставится вопрос о применении альтернативных видов моторного топлива, в том числе из биомассы – возобновляемого сырья растительного или животного происхождения, используемого для получения биотоплива. Биотопливо представляет собой энергоноситель, который хранит энергию, полученную из биомассы. Для производства биоэнергии в самых разных формах можно использовать широкий спектр источников. Самым перспективным из нетрадиционных источников энергии есть растительные и животные жиры, которые могут быть использованы для производства биодизельного топлива (биодизеля).

БиоДизель

Биодизель — это метиловый эфир, получаемый в результате химической реакции из растительных  масел и животных жиров.

Известно, что молекулы жира состоят  из так называемых триглицеридов: соединений трехвалентного спирта глицерина с  тремя жирными кислотами. Для  получения метилового эфира к  девяти массовым единицам растительного  масла добавляется одна массовая единица метанола (т.е. соблюдается  соотношение 9:1), а также небольшое  количество щелочного катализатора. Все это смешивается в реакторных колоннах при температуре 60°С (смотри обсуждение температуры реакции в разделе “Производство») и нормальном давлении. В результате химической реакции образуется, в первую очередь, желаемый метиловый эфир, а также побочный продукт — глицерин, широко используемый в фармацевтической и лакокрасочной промышленностях. Полученный эфир отличается хорошей воспламеняемостью, обеспечиваемой высоким цетановым числом. Если для минерального дизтоплива цетановое число 50-52, то цетановое число биодизеля (метиловый эфир) уже 56-58. Это позволяет использовать его в дизельных двигателях без прочих стимулирующих воспламенение веществ. Благодаря такому свойству метиловый эфир, получаемый из растительных масел и жиров, и был назван биодизелем.

Помимо относительно высокого цетанового числа биотопливо имеет и ряд других полезных свойств:

Растительное происхождение. Подчеркнем, что биодизель не обладает бензоловым запахом и изготавливается из масел, сырьем для которых служат растения, улучшающие структурный и химический состав почв в системах севооборота.

Биологическая безвредность. По сравнению с минеральным маслом, 1 литр которого способен загрязнить 1 млн. литров питьевой воды и привести к гибели водной флоры и фауны, биодизель, как показывают опыты, при попадании в воду не причиняет вреда ни растениям, ни животным. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за месяц перерабатывают 99% биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер при переводе водного транспорта на альтернативное топливо.

Меньше выбросов СО2. При сгорании биодизеля выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьем для производства масла, за весь период его жизни. Тем не менее, следует заметить, что назвать биодизель экологически чистым топливом было бы неверно. Он дает меньшее количество выбросов углекислого газа в атмосферу, чем обычное дизтопливо, но все-таки это не нулевой выброс.

Относительно «чистое» топливо. В мировой практике лимитируется ряд компонентов выхлопных газов, среди них: монооксид углерода СО, несгоревшие углеводороды, окислы азота NOX и сажа. Очевидны преимущества биодизеля по показателям продуктов сгорания: монооксида углерода, углеводородов, остаточных частиц и сажи.

Малое содержание серы. Не секрет, что выбросы вредных веществ можно минимизировать при помощи катализатора, превращающего углеводороды и окись углерода в воду и углекислый газ. Но следует отметить, что катализаторы чувствительны к присутствию серы, «отравляющей» катализатор на длительное время и приводящей к увеличению выброса остаточных частиц. Поэтому здесь особенную роль играет тот фактор, что биодизель в сравнении с минеральным аналогом почти не содержит серы (< 0,001 % против минерального дизтоплива < 0,2 %).

Хорошие смазочные характеристики. Известно, что минеральное дизтопливо при устранении из него сернистых соединений теряет свои смазочные способности. Биодизель же, несмотря на «обделенность» серой, характеризуется хорошими смазочными свойствами. Это обуславливается его химическим составом и содержанием в нем кислорода.

Увеличение срока службы двигателя. При работе двигателя на биодизеле одновременно производится смазка его подвижных частей, в результате которой, как показывают испытания, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса в среднем на 60%.

Высокая температура воспламенения. Еще один технический показатель, интересный для организаций, хранящих и транспортирующих ГСМ: точка воспламенения. Для биодизеля ее значение превышает 100°С, что позволяет назвать биогорючее относительно безопасным веществом. Тем не менее, это не означает, что к нему можно относится с халатностью. 
Конечно же, теперь Вы зададитесь вопросом: «Уж не проще ли использовать в дизельных двигателях растительные масла, т.е. пойти вторым из разработанных в мировой практике путем?» Вопрос вполне уместен. Тем более, что уже в двадцатые годы прошлого века на полях Германии работал небольшой тракторок — «Ланц-Бульдог», двигатель которого одинаково хорошо принимал минеральное дизтопливо, бензин, растительное масло и даже растопленное сливочное. Да и двигатель знаменитого танка «Т-34», известное дело, также мог работать на растительном масле. 
 
        Тем не менее, с использованием масел вместо дизтоплива возникают технические проблемы: масла не могут длительно применяться в обычных двигателях с непосредственным впрыском, так как сгорают не полностью. Это приводит не только к их смешению со смазочным маслом, но и к отложению продуктов коксования на форсунках, поршнях и поршневых кольцах. Причиной тому является вязкость масел, которую можно понизить нагреванием или разжижением минеральным дизтопливом. Так в предкамерном и вихрекамерном двигателях за счет дополнительного подогрева масла перед воспламенением обеспечивается его лучшее смешение с воздухом и более полное сгорание. Но и такие двигатели выходят из строя. Стало быть, для использования растительных масел как топлива требуется примениние специальных форсунок и других деталей. Тем более, что только в специально сконструированных двигателях возможен меньший расход масел по сравнению с минеральным дизтопливом. Ряд европейских фирм-производителей уже предлагает специальные дизельные моторы, способные эффективно работать на масле, которые, однако, отличаются высокой ценой. Так что использование биодизеля по сравнению с маслами остается пока более выгодным. 
 
        Зачем России биодизель? 
 
        Не стоит забывать, что какими бы огромными не казались запасы полезных ископаемых, они исчерпаемы даже в России. Используя известные на сегодняшний день разработки нефти, мы сможем протянуть лишь до 2040 года. А что дальше?  
 
        Тем временем экологическое положение в стране требует к себе уже не просто внимания, а самого пристального внимания.  
 
        И еще один фактор, говорящий в пользу биодизеля. Сейчас потребности сельского хозяйства России в энергии на 90% удовлетворяются ископаемыми видами топлива — нефтью, углем, а также природным газом. Поэтому одной из причин ухудшения финансового положения аграрного сектора страны в 2002 году с уверенностью были названы возросшие в разгар полевых работ цены на ГСМ. В связи с этим, на наш взгляд, задуматься о возможностях производства и использования биодизеля в России следует, прежде всего, сельхозтоваропроизводителю.

Биотопливо-разрушитель

Производство  биоэтанола может привести к экологической катастрофе

Чрезмерное увлечение биологическими видами топлива может существенно  подорвать экологический баланс на планете. К такому неожиданному выводу пришла правительственная комиссия Нидерландов по защите окружающей среды. Рост потребности в дешевом и качественном топливе уже сыграл злую шутку с некоторыми крупнейшими его производителями. Во многих регионах планеты при производстве биотоплива используются грязные технологии, которые более опасны, чем выбросы современных нефтеперерабатывающих предприятий.

В конце апреля голландское правительство  инициировало слушания, на которых  рассматривалось негативное воздействие  на окружающую среду заводов по производству биотоплива. «Все мы знаем, что биомасса является потенциальным источником энергии, — заявила председатель комиссии, министр жилищного строительства, обустройства территорий и охраны окружающей среды Нидерландов Жаклин Крамер. — Но у нее есть и оборотная сторона. В погоне за экологией мы начинаем разрушать планету».

Уже сейчас в странах Южной Америки, внедряющих в сельское хозяйство  растительные культуры для производства биологических видов топлива, наблюдается  неприглядная картина, когда под  плантации «энергоемких» растений уничтожаются леса Центральной Америки, в том числе и в бассейне Амазонки. Кроме того, фермеры в  погоне за прибылью продают злаковые культуры под биотопливо, что в некоторых регионах мира уже повлекло дефицит хлеба. Помимо этого, прикрываясь тем, что растения не предназначены для употребления в пищу, а изначально выращиваются для промышленной переработки, многие фермеры используют вредные химические удобрения, загрязняющие почву.

Голландские экологи обнародовали меры для восстановления пошатнувшегося экобаланса. В частности, при выращивании топливных культур, вроде рапса, сахарного тростника и т.д., они предлагают заранее проводить расчеты их совместимости в рамках существующих экосистем. «Производство биотоплива не должно стать причиной сокращения лесных угодий на планете, ухудшать состояние пахотных земель, ограничивать водоснабжение прилегающих районов, что может иметь негативные последствия для местного населения», — утверждается в рекомендуемых голландцами правилах. Главное же, чего, по мнению голландских экспертов, нельзя допустить при производстве разного вида биотоплива, — это увеличение выбросов парниковых газов в атмосферу. По оценкам комиссии по защите окружающей среды Нидерландов, в целом при производстве биотоплива вырабатывается на 70% больше парниковых газов, чем при получении аналогичного количества горючего из нефти. Транспортная отрасль в биотопливной промышленности превышает существующий уровень еще на 30%.

«Сейчас экологи сталкиваются со странной для простого обывателя ситуацией, когда для получения самого чистого  и эффективного автомобильного топлива  используются самые грязные химические технологи, — рассказывает РБК daily заведующий лабораторией органического синтеза Института органической химии им. Зелинского РАН Евгений Мортиков. — Например, при выработке биоэтанола из древесины используется серная кислота и как побочный продукт получается сульфированный лигнин, а его по экологическим причинам нельзя ни сжечь, ни захоронить. И в масштабах промышленного производства можно накопить слишком много ядовитых отходов».

На данный момент правила, выработанные комиссией под руководством Жаклин Крамер, имеют лишь рекомендательный характер даже в самих Нидерландах. Более того, некоторые из его положений, как отмечают эксперты, вступают в противоречие с положениями Всемирной торговой организации (ВТО). Но в ближайшее время голландцы намерены внести свои предложения в повестку экологического комитета ООН для выработки международных критериев при производстве биотоплива. А заинтересованность в подобных правилах уже высказали представители многих стран. В прошлом году в штаб-квартире ООН было объявлено о создании Международного форума по биологическим видам топлива. В его состав вошли Бразилия, Китай, Индия, ЮАР, США и Евросоюз.

Озабоченные проблемой грядущего  дефицита нефти, все эти страны делают ставку на биоэтанол. Производится он в основном из сахарного тростника, злаковых или кукурузы. Крупнейшими его производителями являются США и Бразилия. На их долю в 2005 году пришлось 44,7 и 45% мирового производства соответственно. При этом доля биологического топлива по сравнению с нефтяным составила в США всего 2%, но на его изготовление было израсходовано 13% от всего урожая кукурузы. Правительство США приняло план, предусматривающий к 2025 году увеличение производства биоэтанола на своей территории в десять раз, что повлечет за собой неизменный рост отведенных под эти нужды сельхозугодий. «Преимущества биотоплива — это его чистый выхлоп и экономичность, — продолжает Евгений Мортиков. — Но у него есть и недостатки. На сегодняшний день не выпускается биотопливо в чистом виде. Биоэтанол смешивают с обычным бензином. В России допускается добавлять 10%. В западных странах — 30%. В таком виде топливо нестабильно и может расслаиваться. При низких температурах в баке могут образовываться кристаллогидраты, которые выглядят как снег и способны забивать топливную аппаратуру».

Поэтому, по мнению г-на Мортикова, биоэтанол в большей степени выгоден для стран с мягким климатом. Там же можно собирать большие урожаи кукурузы или тростника, что удешевляет производство. В России же биоэтанол можно производить из целлюлозы. Но это дорого, да и существующие химические технологии его производства как раз и отличаются наличием ядовитых отходов, что при широком внедрении может вызвать существенные возражения экологов.