Kuidas biokütus töötab? 10 sammu biokütuse tootmiseks

. bioenergia kasutamine on tõusuteel, kuid kuidas biokütus toimib? Selles artiklis kirjeldatakse, kuidas orgaanilisi jäätmeid saab muundada taastuvad energiaallikad mida saab rakendada mitmel erineval viisil.

Biokütuseid on erinevaid ja need kõik toimivad sarnaselt. Üldiselt viitab see fraas taastuvkütuse tootmisele biomassi allikad.

Bioloogiliste protsesside kasutamisel on mitmeid eeliseid, mitte geograafilisi (nt fossiilsete kütuste teha). Etanool ja biodiislikütus on kaks biokütust, mida maailmas kasutatakse kõige sagedamini.

Nende taastuvate energiaallikate lähteainena kasutatakse erinevaid biomassi vorme. Loomasõnnik, suhkruroog, maisitärklis ja taimeõli on selle näited.

Siiski on ka teisi võimalikke biokütuse allikaid. Biokütuste tootmiseks tehakse palju vetikate ja metsajäätmetega seotud teadus- ja arendustegevust.

Ülemaailmset teadus- ja arendustegevust tehakse biokütuse kui potentsiaalse tulevase energiaallika kohta üldiselt. Arvestades nende kasvavat aktsepteerimist, on oluline mõista, kuidas biokütused toimivad.

Kuidas biokütus töötab?

Biokütuseid on erinevat tüüpi ja need toimivad erinevalt.

• Etanool
• Biodiesel
• Biogaas
• Tahked biokütused

1. Etanool

Biokütust, mida nimetatakse etanooliks, toodetakse kääritatud taimsetest ainetest, nagu mais või suhkruroog. Taimses materjalis olevad süsivesikud lagundatakse kääritamise teel, et saada etanool, mis seejärel puhastatakse destilleerimise teel. Seejärel saab rafineeritud etanooli bensiiniga segades valmistada kütust sisepõlemismootoritele.

Kuna etanool on umbes 30% vähem efektiivne kui bensiin mahuühiku kohta, kulub bensiiniga sama vahemaa läbimiseks rohkem puhast etanooli. Puhast etanooli saab kasutada ainult autode, väikeveokite ja mootorrataste mootorites ning ainult siis, kui neid mootoreid on selleks spetsiaalselt muudetud.

2. Biodiisel

Biodiisli kasutegur on samuti madalam kui bensiinil. Palju sõltub aga kütuse koostisest ja kvaliteedist. Biodiisli osakaal bensiinisegus on tanklate biodiisli märgistel eesliide B- järel. Näiteks B20 on diislikütus, mis sisaldab 20% biodiislit.

Mootori muutmise vajadus väheneb koos biodiisli lisamise protsendi vähenemisega. Pikas perspektiivis põhjustaks puhta biodiisli kasutamine mõningaid hooldus- ja jõudlusprobleeme. Neid hooldusprobleeme saab lahendada.

3. Biogaas

Anaeroobne kääritamine, mis hõlmab orgaaniliste ainete, nagu toidujäätmete, reovee või põllumajandusjäätmete lahustamist hapnikuta, on kõige sagedamini kasutatav protseduur. biogaasi. Biogaasi saamiseks kombineeritakse metaan (CH4) ja süsihappegaas (CO2).

Järgmised on kõige tüüpilisemad biogaasi tootmiseks kasutatavad lähteained:

• Toidujäätmed ja muud orgaanilised jäätmed ning kodud ja ettevõtted
• Veiste sõnnik
• Energiakultuurid, sealhulgas paju, pappel ja miskantus
• Kanalisatsioon ja reovesi
• Mais, nisu ja rohi
• Toidu- ja paberitehaste tööstusjäätmed
• Prügilajäätmed

Täpsed kasutatavad lähteained määravad kindlaks biogaasi käitamise konkreetsed eesmärgid, ressursside kättesaadavus ja geograafiline asukoht. Biogaasi tootmine võib toimuda väikeses (kodus, põllumajanduses) või suures (tööstuslik, munitsipaal) mastaabis.

Biogaasil on mitu rakendust, sealhulgas:

• Transpordikütusena kas eraldi või koos diisli või maagaasiga.
• Kütuseallikana elektri ja soojuse tootmiseks kodudes, ettevõtetes ja elektrijaamades.
• Tööstuslike toimingute ajal, nagu bioplasti, kemikaalide ja väetiste tootmine.
• Reovee puhastamiseks ja desinfitseerimiseks.
• Lisaks saab biogaasist toota "biometaani" või puhast metaani, mida saab kasutada torujuhtme kvaliteediga gaasi tootmiseks.

Üldiselt on biogaas paindlik ja jätkusuutlik energiaallikas, mis võib toetada energiasõltumatust, parandada õhukvaliteeti ja vähendada kasvuhoonegaaside heitkoguseid.

4. Tahked biokütused

Tahkest biomassist saadud kütuseid, nagu puit, taimed ja jäätmed, nimetatakse tahketeks biokütusteks. Neid saab põletada muu hulgas soojuse ja elektri tootmiseks ning neid saab kasutada ka mitmel muul viisil.

Tahket biokütust põletatakse katlas põlemisprotsessi käigus soojuse tootmiseks. Sellest soojusest toodetud auru kasutatakse seejärel turbiini käivitamiseks. Turbiin toodab elektrit, mida elektrisüsteem saab hiljem kasutada kodude ja ettevõtete varustamiseks.

Tahkeid biokütuseid saab põletada elektrijaamades, mis on ehitatud spetsiaalselt tavapärastele fossiilkütustele alternatiivina ja kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamise vahendina.

Kasutatava biokütuse liik, põlemistehnoloogia ja selle tootmisprotsessi jätkusuutlikkus mõjutavad kõik seda, kui tõhusalt protsess kulgeb ja kui suurt mõju biokütusel on keskkonnale.

Tahkeid biokütuseid kasutatakse sageli kommerts- ja koduküttesüsteemides, samuti tööstuslikes ja elektritootmisrakendustes.

Lähteainena saab neid kasutada ka biokütuste (nt bioetanooli ja biodiisli) valmistamiseks.

10 sammu biokütuse tootmiseks

Valmis biokütusetoote saamiseks, mille võite oma autosse panna, on kokku kümme protsessi.

• Naftaallika leidmine
• Õli testimine
• Õli filtreerimine
• Proovipartii valmistamine
• Tootmisvahendite soetamine
• Kemikaalide saamine
• Õli eeltöötlus
• Biodiisli töötlemine
• Ettevaatusabinõud
• Biodiisli pesemine ja kuivatamine
• Glütseriini käsitsemine

1. Õliallika leidmine

Alustuseks naftavarude leidmine on inimeste kõige olulisem probleem. Enamik inimesi ostab oma taimeõli lähedalasuvatest restoranidest.

Enne kui arutame, kust toorkütust leida, peame aga tagama, et meieni jõudev vanaõli oleks eelfiltreeritud minimaalselt 400 mikronini.

Veetustatud tooted sisaldavad väikeses koguses vabu rasvhappeid. Soovitame teil osta kasutatud toiduõli asutustest, mis vahetavad õli iga nädal. See aitab teil leida kõrgema klassi õli.

Tarbijatele on saadaval ka rapsi-, maisi- ja maapähkliõli.

Loomrasv, rasv või seapekk on täiendavad allikad vanaõli saamiseks. Kuna aga nendel allikatel on suurem geelipunkti suhe, mis võib teie mootori kõrgematel temperatuuridel ummistuda, ei soovita me neist vanaõli koguda.

2. Õli testimine

Peame pärast selle kättesaamist kontrollima õli kvaliteeti, et veenduda, et saame seda kasutada. Oluline on kõigepealt õli testida. Saadaval on palju testimisvõimalusi. Õli happe ja vee testimine on kaks kõige olulisemat.

Kuumutage pannil lihtsalt õli, et kontrollida, kas seal on vett, et näha, kas selles on mullid. Happesuse taseme mõõtmiseks peame uurima tiitrimist.

Tiitrimine on termin, mida kasutatakse happesuse taseme mõõtmiseks. Selleks tuleb õliproov segada täpse koguse pH-neutraalse alkoholiga. Seejärel määratakse happe tase pH-filtri abil; tavaliselt kasutatakse fenoolftaleiini.

Oluline on kontrollida happesuse taset. Aluskemikaal, mille me hiljem lisame, võib suure happekoguse tõttu neutraliseerida, kui õlil on kõrge happesus. Happesuse taseme teadmine võimaldab meil arvutada ja lisada selle biokütuseks muutmiseks vajaliku baaskemikaali täpse koguse.

3. Õli filtreerimine

Õli muutub pärast filtreerimist puhtamaks ja tõhusamaks. Peame tagama, et õlis ei oleks lisandeid nagu toiduhelbed. Kõigist õli filtreerimise võimalustest soovitame kaasa võtta 55-gallonise trumli, millel on metallist trummelfilter.

Filtrite suuruse mõistmine on ülioluline. Soovitame, et perforatsioonid oleksid võimalikult väikesed. Ideaalne filter oleks 400-mikronine.

4. Proovipartii valmistamine

Enne alustamist oleks hea teha proovipartii. See näitab, kas hiljuti ostetud õli on biokütuse tootmiseks väärtuslik või mitte.

Katsepartii valmistamine on suhteliselt lihtne, kuna kõik koostisosad on tavaliselt saadaval teie kohalikes toidupoodides.

5. Tootmisvahendite soetamine

Biokütuse valmistamine pole teie jaoks keeruline, kui teil on õiged tööriistad. Selle kõige võimalikuks tegemiseks vajate järgmisi esemeid:

• Konteinerid õli kogumiseks: Kogutud õli käitlemiseks ja säilitamiseks. Selleks saate vana õlitünni või trumli uuesti kasutada. Kui te ei leia seda kuurist, paluge naabril laenata, kui tal on see, mida ta ei kasuta. Halvimal juhul astuge läbi naabruskonna romuplatsi!
• Võimalus transportida õli: viia õli õlikogumisalalt (restoranidest) õlitootmisalale (tagahoov on ettepanek). Tavaliselt mahub õlitünn teie veokisse.
• Õlifiltrid: Õli eemaldamiseks, et seda saaks töödelda. 400 mikromeetrit.
• Biokütuse töötleja: Kombineerides kemikaale õliga, aitab see seade muuta teie õli biokütuseks.
• Õlibarrel: See puhastatakse lisanditest biokütuse pesupaagi abil.
• Paak biokütuse hoidmiseks: Neid on vaja filtreeritud õli hoidmiseks pärast pesemist ja filtreerimist.
• Ülekandepumbad: Neid kasutatakse õli transportimiseks erinevate konteinerite vahel ning need on erineva suuruse ja kujuga.
• Tiitrimiskomplekt: Happesuse mõõtmiseks.

6. C saaminehemikaalid

Keemilises protsessis kasutatakse metanooli. Biodiislikütus tekib metanooli kombineerimisel kasutatud taimeõliga.

Lisaks metanoolile oleks vaja ka naatrium- või kaaliumhüdroksiidi. Need mõlemad on saadaval sanitaartehniliste seadmete kauplustes. Kaaliumhüdroksiid muudab glütseriini vedelamaks ja lahustub kergesti metanoolis, seega soovitame teil seda hankida.

Üks neist hüdroksiididest kasutab metanooli ja õli vahelise keemilise reaktsiooni algatamiseks katalüsaatorit.

7. Õli eeltöötlus

Enne kui õli saab biodiisliks töödelda, tuleb see töötlemiseks ette valmistada. 2. etapis rääkisime õli vee- ja happesisalduse arvutamisest.

Nüüd peaksime uurima, kuidas käsitleda vettinud õli ja/või kõrget happesisaldust.

Veetustamine

Kuigi õli veetustamiseks on erinevaid meetodeid, on kõige lihtsam õlil settida lasta. Piisava aja olemasolul vajub vesi lihtsalt põhja ja seda saab eemaldada, sest vesi ja õli ei sobi eriti hästi.

Selle protsessi kiirendamiseks võib õli ka kuumutada. See hõlbustab veemolekulide suspensioonist hajumist, võimaldades õlimolekulidel laieneda.

Happetaseme alandamine

Enne õli kasutamist biodiisli tootmiseks tuleks mõelda õli happetaseme alandamisele, kui saadavas õlis on kõrge vabade rasvhapete kontsentratsioon. Kõrge vaba rasvhapete lähteainet saab muuta biodiisliks, kuid protsess on mõnevõrra töömahukas.

Selle põhjuseks on see, et selleks ajaks, kui teil on biodiislikütus, on teil veel palju seepi, millega peate tegelema, kuna kasutate nii palju lahustit.

Õli happesuse vähendamiseks on kaks tehnikat:

• Kaustiline eemaldamine
• Happe esterdamine

1. Puhastamine Causticiga

Selleks tuleb osa tahket alust (naatrium- või kaaliumhüdroksiid) enne õlile lisamist vees lahustada. Selle tulemusena liituvad õlivabad rasvhapped tahke alusega ja toodavad seepi. Pärast õli veetustamist ja seebi eemaldamist saab seda kasutada biodiisli valmistamiseks.

Kuigi see meetod on tõhus, annab see vähem biodiislit, kuna osa õlist muudetakse seebiks.

Kuigi mõned biodiislitehased keelavad vabade rasvhapete vähendamise meetodina leelise eemaldamise, teame, et seda saab teha ja see toimib. Mõned inimesed eelistavad lihtsalt teist lähenemisviisi.

2. Happe esterdamine

Õlis sisalduvaid vabu rasvhappeid (FFA-d) muudetakse selle protseduuri käigus väävelhappega, nii et neid saab siiski muuta biodiisliks. See meetod sobib suures koguses vabu rasvhappeid sisaldava õliga töötamisel. See valiti seetõttu, et FFA seebiks muutmise asemel muudab see ainult happeahelaid, põhjustades nende muutumise biokütuseks või biodiisliks.

8. Bjodisel Pjänesed

Varasemate etappide peamine eesmärk oli selleks valmistuda. See on peamine meetod õli biodiisliks muutmiseks. Tegelikud reaktsioonid, mis võimaldavad teil orgaanilisest õlist biodiislit valmistada, juhtuvad siin, kus toimub maagia.

Enne lahkumist peate harjutama suurepärast ohutust. Vaatame mõningaid ohutusmeetmeid, mida peaksite võtma.

Ettevaatusabinõud

Käsitlete mõnda üsna söövitavat vedelikku, metanooli, kanget alkoholi, pisut kuumust ja põlevate ainete kandumist ühest anumast teise. Soovitatav on hoida käepärast tulekustuti, mis võib kustutada õlipõhise põletuse.

Biodiislit tuleks eelistatavalt töödelda hästi ventileeritavas kohas, eemal lastest ja lemmikloomadest ning sobivate turvavarustusega.

Enne suures koguses biodiisli valmistamist pidage nõu oma kohaliku omavalitsuse ja tuletõrjeosakonnaga, et veenduda, et lisandeid, alkoholi ja muid aineid käsitletakse ja kasutatakse vastavalt kohalikele eeskirjadele ja eeskirjadele.

Tootjagarantii võib kehtetuks muutuda, kui diiselmootoriga autos kasutatakse isetehtud biodiislit. Seega proovige järele, kui teie vana veoki garantiiaeg on möödas.

Õigesti toodetud biodiislikütus on sageli üsna tervislik. See on vähem kahjulik kui lauasool ja laguneb kiiremini kui suhkur. Seda ei peeta mahavalgumisel ohtlikuks, kuna selle leekpunkt on kõrgem kui tavalisel bensiinidiislil.

9. Biodiisli pesemine ja kuivatamine

Biodiisli tootmisel süstime sageli metanooli rohkem, kui vajame. Tehke seda, et olla kindel, et keemiline reaktsioon on lõppenud.

Pärast reaktsiooni toimumist on märkimisväärne kogus metanooli nüüd algse biodiisli koostisosa, kuid nüüd on sellel veidi erinevusi. Liigne metanool satub glütseriini. Lisaks jääb osa liigsest metanoolist biodiislisse.

• Biodiisli pesemine
• Biodiisli kuivatamine

1. Biodiisli pesemine

Metanooli molekulidele meeldib vesi rohkem kui biodiislikütus, kui seda kasutatakse.

Vees lahustunud metanool viiakse alla veekihti, kus kõik muu on selle peal vee poolt. Kui pesete seda piisavalt kaua, eemaldatakse liigne metanool ja muud materjalid, mille külge see oli kinni jäänud.

Kuivpesusüsteemi kasutamisel on tehnika põhimõtteliselt sama. Kuiv vaik või pulber püüab või neelab glütseriini, seepi ja metanooli, kuid biodiislil lastakse läbi.

2. Biodiisli kuivatamine

Arutame, kuidas veest lahti saada nüüd, kui soovite.

Esiteks on biodiisli kuivatamiseks lugematu arv viise. Kui teete kiire otsingu, on need Internetis laiali. Biodiisli tootmiseks käsitleme vaid mõningaid lihtsamaid meetodeid.

Viige oma biodiislikütus välja otsese päikesevalguse kätte, kuna see on üks parimaid viise selle saavutamiseks. Laske emakesel loodusel ja maagial koos töötada. Kui ilm on piisavalt kuiv, aitab päikesesoojus kogu veel üsna kiiresti aurustuda.

Teie biodiisel on kasutamiseks valmis, kui see on kuivanud ja glütseriinivaba.

10. Glütseriini käsitsemine

Jäätmekäitluse asutused saavad kasutatud glütseriini vastu võtta. Käitises on ainulaadne töötlemisseade, mida nimetatakse anaeroobseks kääritiks, mida nimetatakse ka metaankääritiks.

Sisuliselt ühendatakse kogu toorreovesi suures segamisseadmes, enne kui see viiakse suurde mahutisse, kus bakterid söövad ja lagundavad toorreovett.

Seejärel tekitavad bakterid kõrvalsaadusena metaani. Metaanielektrijaamades püütakse metaan kinni ja põletatakse.

Bakterid kasutavad toiduna toorglütseriini, mis suurendab metaani tootmist. Meil on nüüd roheline võimalus kogu meie glütseriin ära visata, sest jäätmekäitlusettevõte suutis selle kõik vastu võtta.

Järeldus

Kokkuvõtteks võib öelda, et biokütuseid saab kasutada transpordi, elektri, valgustuse ja soojuse jaoks. Fotosünteesi kaks etappi – valgusreaktsioon ja tumereaktsioon toimuvad rakkude kloroplastides. Biokütuseid saab valmistada mitmesugustest bioloogilistest toodetest, sealhulgas puidust, rohust, õlidest, suhkrutest ja tärklisest.

Soovitused

• 10 Biotehnoloogia eeliseid ja eeliseid
  .
• 10 biotehnoloogia puudust
  .
• Miks on bioloogiline mitmekesisus inimestele oluline?
  .
• 16 Saaste mõju bioloogilisele mitmekesisusele
  .
• 22 Biokütuste eelised ja puudused