Как работает биотопливо? 10 шагов к производству биотоплива

Ассоциация использование биоэнергии растет, но как работает биотопливо? В этой статье описывается, как органические отходы могут быть преобразованы в возобновляемые источники энергии которые можно применять разными способами.

Существуют разные разновидности биотоплива, и все они функционируют одинаково. Вообще говоря, эта фраза относится к производству возобновляемого топлива из источники биомассы.

Есть несколько преимуществ использования биологических процессов по сравнению с географическими (например, ископаемое топливо делать). Этанол и биодизель — два биотоплива, которые наиболее часто используются во всем мире.

Различные формы биомассы используются в качестве сырья для этих возобновляемых источников энергии. Примерами этого являются навоз животных, сахарный тростник, кукурузный крахмал и растительное масло.

Однако есть и другие возможные источники биотоплива. Для производства биотоплива проводится много исследований и разработок по водорослям и отходам лесного хозяйства.

Глобальные исследования и разработки проводятся в отношении биотоплива в целом как потенциального будущего источника энергии. Учитывая их растущее признание, очень важно понять, как работает биотопливо.

Как работает биотопливо?

Существуют разные виды биотоплива, и они работают по-разному.

• Спирт этиловый
• Биодизель
• Биогаз
• Твердое биотопливо

1. Этанол

Тип биотоплива, называемый этанолом, производится из ферментированного растительного материала, такого как кукуруза или сахарный тростник. Углеводы в растительном материале расщепляются путем ферментации с образованием этанола, который впоследствии очищается дистилляцией. Топливо для двигателей внутреннего сгорания может быть получено путем смешивания очищенного этанола с бензином.

Поскольку этанол примерно на 30% менее эффективен, чем бензин на единицу объема, требуется больше чистого этанола, чтобы преодолеть то же расстояние, что и бензин. Чистый этанол можно использовать только в двигателях легковых автомобилей, легких грузовиков и мотоциклов и только в том случае, если эти двигатели были специально модифицированы для этой цели.

2. биодизель

КПД биодизеля также ниже, чем у бензина. Однако многое зависит от состава и качества топлива. Процент биодизеля в бензиновой смеси указан после префикса B- на этикетках биодизеля на заправочных станциях. Например, B20 — это дизельное топливо, содержащее 20% биодизеля.

Необходимость модификации двигателя уменьшается с уменьшением процента добавления биодизеля. В долгосрочной перспективе использование чистого биодизеля вызовет некоторые проблемы с обслуживанием и производительностью. Эти проблемы обслуживания могут быть решены.

3. биогаз

Анаэробное сбраживание, которое включает растворение органических материалов, таких как пищевые отходы, сточные воды или сельскохозяйственные отходы, без доступа кислорода, является процедурой, наиболее часто используемой для создания биогаз. Метан (CH4) и углекислый газ (CO2) объединяются для производства биогаза.

Ниже приведены наиболее типичные виды сырья, используемые для производства биогаза:

• Пищевые отходы и другие органические отходы, дома и предприятия
• Навоз от крупного рогатого скота
• Энергетические культуры, включая иву, тополь и мискантус
• Сточные воды и сточные воды
• Кукуруза, пшеница и трава
• Промышленные отходы пищевой и бумажной промышленности
• Мусорные отходы

Точное используемое сырье будет определяться конкретными целями производства биогаза, наличием ресурсов и географическим положением. Производство биогаза может осуществляться в малых (бытовых, сельскохозяйственных) и крупных (промышленных, муниципальных) масштабах.

Есть несколько приложений для биогаза, в том числе:

• В качестве транспортного топлива, либо отдельно, либо в сочетании с дизельным топливом или природным газом.
• В качестве источника топлива для производства электроэнергии и тепла в домах, компаниях и электростанциях.
• Во время промышленных операций, таких как создание биопластиков, химикатов и удобрений.
• Для очистки и обеззараживания сточных вод.
• Кроме того, «биометан» или чистый метан можно производить из биогаза и использовать для получения газа трубопроводного качества.

В целом биогаз является гибким и устойчивым источником энергии, который может поддерживать энергетическую независимость, улучшать качество воздуха и снижать выбросы парниковых газов.

4. Твердое биотопливо

Топливо, полученное из твердой биомассы, такой как древесина, растения и отходы, известно как твердое биотопливо. Их можно сжигать для выработки тепла и электроэнергии, среди прочего, и их также можно использовать множеством других способов.

Твердое биотопливо сжигается в котле в процессе сгорания для производства тепла. Пар, произведенный этим теплом, затем используется для привода турбины. Турбина вырабатывает электроэнергию, которую энергосистема впоследствии может использовать для снабжения домов и предприятий.

Твердое биотопливо можно сжигать на электростанциях, специально построенных в качестве альтернативы обычному ископаемому топливу и в качестве средства снижения выбросов парниковых газов.

Тип используемого биотоплива, технология сжигания и устойчивость производственного процесса — все это влияет на эффективность процесса и влияние биотоплива на окружающую среду.

Твердое биотопливо часто используется в коммерческих и бытовых системах отопления, а также в промышленности и производстве электроэнергии.

В качестве сырья их также можно использовать для производства биотоплива, такого как биоэтанол и биодизель.

10 шагов к производству биотоплива

Всего существует десять процессов, чтобы получить готовый продукт биотоплива, который вы можете заправить в свой автомобиль.

• Поиск источника нефти
• Тестирование масла
• Масляная фильтрация
• Производство пробной партии
• Приобретение производственных инструментов
• Получение химикатов
• Предварительная обработка масла
• Переработка биодизеля
• Меры предосторожности
• Промывка и сушка биодизеля
• Обращение с глицерином

1. Поиск источника нефти

Поиск запасов нефти для начала — самая фундаментальная проблема, с которой сталкиваются люди. Большинство людей покупают растительное масло в близлежащих ресторанах.

Однако, прежде чем обсуждать, где найти сырое топливо, мы должны убедиться, что получаемое нами отработанное масло предварительно отфильтровано до степени очистки не менее 400 микрон.

Обезвоженные продукты имеют низкое количество свободных жирных кислот. Мы советуем вам покупать использованное растительное масло в заведениях, которые меняют масло каждую неделю. Это поможет вам найти масло более высокого качества.

Потребителям также доступны масла канолы, кукурузы и арахиса.

Животный жир, сало или свиное сало являются дополнительными источниками для получения отработанного масла. Однако, поскольку эти источники имеют более высокие коэффициенты точки гелеобразования, что может привести к засорению двигателя при более высоких температурах, мы не рекомендуем собирать из них отработанное масло.

2. Проверка масла

Нам нужно проверить качество масла после того, как вы его получите, чтобы убедиться, что мы можем его использовать. В первую очередь важно проверить масло. Доступно множество вариантов тестирования. Тестирование масла на кислоту и воду является двумя наиболее важными.

Просто нагрейте масло в кастрюле, чтобы проверить наличие пузырьков и увидеть, есть ли вода. Мы должны изучить титрование, чтобы измерить уровни кислотности.

Титрование — это термин, обозначающий процедуру, используемую для измерения уровня кислотности. Для этого образец масла необходимо смешать с точным количеством pH-нейтрального спирта. Затем уровень кислоты будет определяться с помощью pH-фильтра; обычно используют фенолфталеин.

Крайне важно проверить уровень кислотности. Базовое химическое вещество, которое мы позже добавляем, может быть нейтрализовано большим количеством кислоты, если масло имеет высокий уровень кислотности. Знание уровня кислотности позволяет нам рассчитать и добавить точное количество основного химического вещества, необходимого для превращения его в биотопливо.

3. Фильтрация масла

Масло становится чище и эффективнее после фильтрации. Мы должны убедиться, что масло не содержит примесей, таких как пищевые хлопья. Из всех вариантов фильтрации масла мы советуем взять с собой 55-литровую бочку с металлическим барабанным фильтром.

Понимание размера фильтров имеет решающее значение. Мы советуем, чтобы перфорации были как можно меньше. Идеальным фильтром был бы 400-микронный.

4. Производство пробной партии

Прежде чем приступить к работе, было бы неплохо сделать пробную партию. Это продемонстрирует, является ли масло, которое вы недавно приобрели, ценным для производства биотоплива.

Сделать пробную партию относительно просто, потому что все ингредиенты обычно доступны в местных продуктовых магазинах.

5. Приобретение производственных инструментов

Сделать биотопливо для вас несложно, если у вас есть нужные инструменты. Чтобы все это стало возможным, вам потребуются следующие предметы:

• Емкости для сбора масла: Для обработки и хранения собранного масла. Для этого можно повторно использовать старую бочку или бочку из-под масла. Попросите соседа одолжить вам один, если у них есть один, который они не используют, если вы не можете найти его в сарае. В худшем случае загляните на соседнюю свалку!
• Возможность транспортировки нефти: для перемещения нефти из зоны сбора нефти (рестораны) в зону добычи нефти (предложение на заднем дворе). Как правило, бочка с маслом может поместиться в вашем грузовике.
• Масляные фильтры: Чтобы удалить масло, чтобы его можно было обработать. 400 микрометров.
• Биотопливный процессор: Комбинируя химикаты с маслом, это устройство поможет превратить ваше масло в биотопливо.
• Нефтяная бочка: Очищается от примесей с помощью емкости для промывки биотоплива.
• Резервуар для хранения биотоплива: Они необходимы для удержания отфильтрованного масла после промывки и фильтрации.
• Перекачивающие насосы: Они используются для транспортировки нефти между различными контейнерами и существуют в различных размерах и формах.
• Набор для титрования: Для измерения кислотности.

6. Получение Схимические соединения

Метанол используется в химическом процессе. Биодизель образуется при смешивании метанола с отработанным растительным маслом.

Вам также понадобится гидроксид натрия или калия, в дополнение к метанолу. Они оба доступны в магазинах сантехники. Гидроксид калия делает глицерин более текучим и легко растворяется в метаноле, поэтому мы советуем вам приобрести его.

Катализатор будет использоваться любым из этих гидроксидов для инициирования химической реакции между метанолом и нефтью.

7. Предварительная обработка масла

Прежде чем масло можно будет перерабатывать в биодизельное топливо, его необходимо подготовить к переработке. На шаге 2 мы говорили о расчете содержания воды и кислоты в нефти.

Теперь мы должны рассмотреть, как обращаться с разбавленной водой нефтью и/или с высоким содержанием кислоты.

удаление воды

Несмотря на то, что существуют различные методы обезвоживания масла, наиболее простым является отстой масла. По прошествии достаточного количества времени вода просто опускается на дно и может быть удалена, потому что вода и масло не очень хорошо уживаются.

Масло также можно нагреть, чтобы ускорить этот процесс. Это облегчает диспергирование молекул воды из суспензии, позволяя молекулам масла расширяться.

Снижение уровня кислоты

Прежде чем использовать масло для производства биодизеля, следует подумать о снижении уровня кислоты в масле, если масло, которое вы получаете, имеет высокую концентрацию свободных жирных кислот. Сырье с высоким содержанием свободных жирных кислот можно превратить в биодизель, однако этот процесс несколько трудоемок.

Причина этого в том, что к тому времени, когда у вас будет биодизель, вам все равно придется иметь дело с большим количеством мыла, потому что вы в конечном итоге используете слишком много избыточного растворителя.

Есть два способа уменьшить кислотность масла:

• Каустическая зачистка
• Кислотная этерификация

1. Очистка щелочью

Для этого часть твердого основания (гидроксида натрия или калия) перед добавлением в масло необходимо растворить в воде. В результате обезжиренные жирные кислоты соединятся с твердой основой и образуют мыло. После обезвоживания масла и удаления мыла его можно использовать для производства биодизеля.

Несмотря на свою эффективность, этот метод приведет к меньшему количеству биодизельного топлива, поскольку часть масла будет преобразована в мыло.

Хотя некоторые заводы по производству биодизеля запрещают отгонку щелочью как метод снижения содержания свободных жирных кислот, мы знаем, что это можно сделать, и это работает. Некоторые люди просто предпочитают второй подход.

2. Кислотная этерификация

Свободные жирные кислоты (СЖК) в масле модифицируются во время этой процедуры с помощью серной кислоты, поэтому они все еще могут быть преобразованы в биодизельное топливо. Этот метод подходит при работе с маслом, имеющим большое количество свободных жирных кислот. Он был выбран потому, что он не превращает СЖК в мыло, а только изменяет кислотные цепи, заставляя их превращаться в биотопливо или биодизель.

8. Bйодизель Processing

Основная цель предыдущих этапов состояла в том, чтобы подготовиться к этому. Это основной метод превращения нефти в биодизель. Фактические реакции, которые позволяют вам производить биодизельное топливо из органического масла, происходят здесь, где происходит волшебство.

Перед тем, как мы уйдем, вам нужно попрактиковаться в безопасности. Давайте рассмотрим некоторые меры безопасности, которые вы должны предпринять.

Меры предосторожности

Вы будете иметь дело с некоторыми довольно агрессивными жидкостями, метанолом, крепким спиртом, изрядным количеством тепла и переносом горючих веществ из одного контейнера в другой. Рекомендуется держать под рукой огнетушитель, способный потушить ожог на масляной основе.

Предпочтительно перерабатывать биодизель в хорошо проветриваемом помещении, вдали от детей и домашних животных и с надлежащим защитным снаряжением.

Перед производством большого количества биодизеля проконсультируйтесь с местными властями и пожарной службой, чтобы убедиться, что любые добавки, спирт и другие вещества используются в соответствии с местными нормами и правилами.

Гарантия производителя может быть аннулирована, если в автомобиле с дизельным двигателем используется самодельный биодизель. Так что попробуйте, если гарантийный срок вашего старого грузовика истек.

При правильном производстве биодизельное топливо часто весьма полезно для здоровья. Она менее вредна, чем поваренная соль, и расщепляется быстрее, чем сахар. Он не считается опасным при разливе, поскольку имеет более высокую температуру воспламенения, чем обычное дизельное топливо.

9. Промывка и сушка биодизеля

При производстве биодизеля мы часто впрыскиваем больше метанола, чем нам нужно. Чтобы убедиться, что химическая реакция закончилась, сделайте это.

После того, как реакция была проведена, значительное количество метанола теперь является компонентом исходного биодизеля, однако теперь оно имеет небольшие вариации. Избыток метанола превратится в глицерин. Кроме того, часть лишнего метанола остается в биодизеле.

• Мойка биодизеля
• Сушка биодизеля

1. Промывка биодизеля

Молекулы метанола больше любят воду, чем биодизель, когда он используется.

Растворенный в воде метанол опускается в водный слой, где все остальное находится над ним водой. Если вы будете мыть его достаточно долго, избыток метанола и других материалов, на которых он цеплялся, будут полностью удалены.

Техника практически такая же, как и при использовании системы сухой стирки. Глицерин, мыло и метанол улавливаются или поглощаются сухой смолой или порошком, а биодизель пропускают.

2. Сушка биодизеля

Давайте обсудим, как избавиться от воды сейчас, когда вы этого хотите.

Прежде всего, существует бесчисленное множество способов сушки биодизеля. Они разбросаны по всему Интернету, если вы выполните быстрый поиск. Чтобы сделать биодизель, мы просто обсудим некоторые из более простых способов сделать это.

Вынесите свое биодизельное топливо на улицу под прямые солнечные лучи, что является одним из лучших способов добиться этого. Пусть Мать-Природа и магия работают вместе. Солнечное тепло поможет всей воде довольно быстро испариться, если погода достаточно сухая.

Ваше биодизельное топливо готово к использованию после того, как оно высохнет и не содержит глицерина.

10. Обращение с глицерином

обращение с отходами учреждения могут получать использованный глицерин. На объекте есть уникальное перерабатывающее устройство, называемое анаэробным варочным котлом, также называемым метановым варочным котлом.

По сути, все неочищенные сточные воды объединяются в большом смесительном устройстве, а затем перемещаются в вместительный резервуар, где бактерии питаются и разлагают неочищенные сточные воды.

Газообразный метан затем создается бактериями в качестве побочного продукта. На метановых электростанциях метан улавливается и сжигается.

Бактерии используют сырой глицерин в качестве пищи, что увеличивает производство метана. Теперь у нас есть возможность утилизировать весь наш глицерин, потому что предприятие по переработке отходов смогло его принять.

Заключение

В заключение можно сказать, что биотопливо можно использовать для транспорта, электроснабжения, освещения и обогрева. Две стадии фотосинтеза — световая реакция и темновая реакция — происходят в хлоропластах клеток. Биотопливо можно производить из различных биологических продуктов, включая древесину, травы, масла, сахара и крахмалы.

Рекомендации

• 10 преимуществ и преимуществ биотехнологии
  .
• 10 недостатков биотехнологии
  .
• Почему биоразнообразие важно для человека?
  .
• 16 Воздействие загрязнения на биоразнообразие
  .
• 22 преимущества и недостатки биотоплива