Kako djeluje biogorivo? 10 koraka do proizvodnje biogoriva

Korištenje električnih romobila ističe korištenje bioenergije je u porastu, ali kako funkcionira biogorivo? Ovaj članak opisuje kako se organski otpadni materijali mogu pretvoriti u obnovljivi izvori energije koji se može primijeniti na više različitih načina.

Postoje različite vrste biogoriva i sve djeluju slično. Općenito govoreći, izraz se odnosi na proizvodnju obnovljivog goriva iz izvori biomase.

Postoji nekoliko prednosti korištenja bioloških procesa za razliku od geografskih (kao što je fosilna goriva čini). Etanol i biodizel dva su biogoriva koja se najčešće koriste u svijetu.

Kao sirovina za ove obnovljive izvore energije koriste se različiti oblici biomase. Životinjsko gnojivo, šećerna trska, kukuruzni škrob i biljno ulje primjeri su toga.

Međutim, postoje i drugi mogući izvori biogoriva. Za proizvodnju biogoriva provodi se mnogo istraživanja i razvoja na algama i šumskom otpadu.

Globalno istraživanje i razvoj općenito se provode na biogorivu kao potencijalnom budućem izvoru energije. S obzirom na njihovo sve veće prihvaćanje, ključno je razumjeti kako biogoriva funkcioniraju.

Kako djeluje biogorivo?

Postoje različite vrste biogoriva i različito djeluju.

• etanol
• Biodizel
• Bioplin
• Čvrsta biogoriva

1. Etanol

Vrsta biogoriva pod nazivom etanol proizvodi se iz fermentirane biljne tvari, poput kukuruza ili šećerne trske. Ugljikohidrati u biljnom materijalu razgrađuju se fermentacijom kako bi se proizveo etanol, koji se potom pročišćava destilacijom. Gorivo za motore s unutarnjim izgaranjem tada se može napraviti miješanjem rafiniranog etanola s benzinom.

Budući da je etanol oko 30% manje učinkovit od benzina po jedinici volumena, potrebno je više čistog etanola da prijeđe istu udaljenost kao i benzin. Čisti etanol može se koristiti samo u motorima automobila, lakih kamiona i motocikala, i to samo ako su ti motori posebno modificirani za tu svrhu.

2. Biodizel

Učinkovitost biodizela također je niža od učinkovitosti benzina. No, puno ovisi o sastavu i kvaliteti goriva. Postotak biodizela u mješavini benzina naveden je nakon prefiksa B- na naljepnicama za biodizel na benzinskim postajama. Na primjer, B20 je dizelsko gorivo koje sadrži 20% biodizela.

Potreba za modifikacijom motora se smanjuje sa smanjenjem postotka dodatka biodizela. Dugoročno, korištenje čistog biodizela uzrokovalo bi probleme s održavanjem i performansama. Ovi problemi s održavanjem mogu se riješiti.

3. Bioplin

Anaerobna probava, koja uključuje otapanje organskog materijala poput otpada hrane, kanalizacije ili poljoprivrednog otpada bez kisika, postupak je koji se najčešće koristi za stvaranje bioplin. Metan (CH4) i ugljični dioksid (CO2) kombiniraju se za proizvodnju bioplina.

Sljedeće su najtipičnije sirovine koje se koriste za proizvodnju bioplina:

• Otpad od hrane i drugi organski otpad te domovi i poduzeća
• Gnoj od goveda
• Energetski usjevi uključujući vrbu, topolu i miscanthus
• Kanalizacija i otpadne vode
• Kukuruz, pšenica i trava
• Industrijski otpad iz prerade hrane i tvornica papira
• Odlagalište otpada

Točne sirovine koje se koriste odredit će se specifičnim ciljevima operacije bioplina, dostupnošću resursa i zemljopisnim položajem. Proizvodnja bioplina može se odvijati u malim (kućnim, poljoprivrednim) ili velikim (industrijskim, komunalnim) razmjerima.

Postoji nekoliko primjena bioplina, uključujući:

• Kao gorivo za prijevoz, samostalno ili u kombinaciji s dizelom ili prirodnim plinom.
• Kao izvor goriva za proizvodnju električne i toplinske energije u domovima, tvrtkama i elektranama.
• Tijekom industrijskih operacija kao što je stvaranje bioplastike, kemikalija i gnojiva.
• Za čišćenje i dezinfekciju otpadnih voda.
• Osim toga, "biometan", ili čisti metan, može se proizvesti iz bioplina i koristiti za proizvodnju plina kvalitete plinovoda.

Općenito, bioplin je fleksibilan i održiv izvor energije koji može podržati energetsku neovisnost, poboljšati kvalitetu zraka i smanjiti emisije stakleničkih plinova.

4. Čvrsta biogoriva

Goriva dobivena iz čvrste biomase, kao što su drvo, biljke i otpadni proizvodi, poznata su kao čvrsta biogoriva. Mogu se spaljivati ​​kako bi se između ostalog proizvela toplina i energija, a također se mogu koristiti na razne druge načine.

Kruto biogorivo izgara u kotlu tijekom procesa izgaranja radi proizvodnje topline. Para proizvedena tom toplinom zatim se koristi za pogon turbine. Turbina proizvodi električnu energiju koju elektroenergetski sustav kasnije može koristiti za opskrbu domova i poslovnih prostora.

Kruta biogoriva mogu se sagorijevati u elektranama koje su posebno izgrađene kao alternativa uobičajenim fosilnim gorivima i kao sredstvo za smanjenje emisija stakleničkih plinova.

Vrsta korištenog biogoriva, tehnologija za izgaranje i održivost proizvodnog procesa utječu na to koliko učinkovito teče proces i koliki je utjecaj biogoriva na okoliš.

Kruta biogoriva često se koriste u komercijalnim i kućanskim sustavima grijanja, kao iu industrijskim aplikacijama i primjenama za proizvodnju električne energije.

Kao sirovina, mogu se također koristiti za proizvodnju biogoriva poput bioetanola i biodizela.

10 koraka do proizvodnje biogoriva

Postoji ukupno deset procesa za dobivanje gotovog proizvoda biogoriva koji možete staviti u svoj automobil.

• Lociranje izvora nafte
• Testiranje ulja
• Filtriranje ulja
• Proizvodnja probne serije
• Nabavka alata za proizvodnju
• Dobivanje kemikalija
• Predtretman ulja
• Prerada biodizela
• Mjere opreza
• Pranje i sušenje biodizela
• Rukovanje glicerinom

1. Lociranje izvora nafte

Pronalaženje zaliha nafte za početak je najosnovnije pitanje koje ljudi imaju. Većina ljudi kupuje biljno ulje u obližnjim restoranima.

Međutim, prije rasprave o tome gdje pronaći sirovo gorivo, moramo osigurati da otpadno ulje koje primamo bude prethodno filtrirano na najmanje 400 mikrona.

Bez vode imaju niske količine slobodnih masnih kiselina. Savjetujemo vam da rabljeno jestivo ulje kupujete u trgovinama koje mijenjaju ulje svaki tjedan. Ovo će vam pomoći u lociranju ulja višeg stupnja.

Ulja uljane repice, kukuruza i kikirikija također su dostupna potrošačima.

Životinjska mast, loj ili mast dodatni su izvori iz kojih se dobiva otpadno ulje. Međutim, budući da ovi izvori imaju veći omjer točke geliranja, što bi moglo uzrokovati začepljenje vašeg motora na višim temperaturama, ne savjetujemo da skupljate otpadno ulje iz njih.

2. Ispitivanje ulja

Moramo provjeriti kvalitetu ulja nakon što ga primite kako bismo bili sigurni da ga možemo koristiti. Najprije je važno testirati ulje. Dostupne su brojne mogućnosti testiranja. Ispitivanje ulja na kiselinu i vodu dva su najvažnija.

Jednostavno zagrijte ulje u tavi da provjerite ima li mjehurića i ima li vode. Moramo proučavati titraciju kako bismo izmjerili razinu kiselosti.

Titracija je izraz za postupak koji se koristi za mjerenje razine kiselosti. Da biste to učinili, uzorak ulja mora se pomiješati s točno određenom količinom pH-neutralnog alkohola. Razina kiseline tada bi se odredila pomoću pH filtra; obično se koristi fenolftalein.

Važno je provjeriti razinu kiselosti. Bazna kemikalija koju kasnije dodamo može biti neutralizirana velikom količinom kiseline ako ulje ima visoku razinu kiselosti. Poznavanje razine kiselosti omogućuje nam izračunavanje i dodavanje točne količine bazne kemikalije potrebne da se pretvori u biogorivo.

3. Filtriranje ulja

Ulje postaje čišće i učinkovitije nakon filtriranja. Moramo osigurati da ulje ne sadrži nečistoće poput ljuskica hrane. Od svih opcija za filtriranje ulja, savjetujemo da ponesete bačvu od 55 galona s metalnim filtrom bačve.

Presudno je razumjeti veličinu filtara. Savjetujemo da rupe budu što manje. Idealan bi bio filter od 400 mikrona.

4. Izrada probne serije

Izrada testne serije bila bi dobra ideja prije početka. To će pokazati je li nafta koju ste nedavno kupili vrijedna za proizvodnju biogoriva.

Izrada probne serije je relativno jednostavna jer su svi sastojci obično dostupni u vašim lokalnim trgovinama.

5. Nabavka alata za proizvodnju

Izrada biogoriva vam nije teška ako imate pravi alat. Trebat će vam sljedeće stvari da biste sve ovo učinili mogućim:

• Spremnici za skupljanje ulja: Za rukovanje i skladištenje sakupljenog ulja. U tu svrhu možete ponovno upotrijebiti staru bačvu ili bačvu za ulje. Zamolite susjeda da vam posudi jedan ako ga ima i ne koristi ako ga ne možete pronaći u šupi. U najgoroj situaciji svratite do kvartskog otpada!
• Mogućnost transporta nafte: premjestiti naftu iz područja sakupljanja ulja (restorani) u područje proizvodnje ulja (prijedlog je dvorište). Obično bačva za ulje može stati u vaš kamion.
• Filtri ulja: Za uklanjanje ulja kako bi se moglo obraditi. 400 mikrometara.
• Procesor biogoriva: Kombiniranjem kemikalija s uljem, ovaj uređaj će pomoći u pretvaranju vašeg ulja u biogorivo.
• Bačva nafte: Ovo se čisti od nečistoća pomoću spremnika za pranje biogoriva.
• Spremnik za skladištenje biogoriva: Oni su potrebni za držanje filtriranog ulja nakon pranja i filtriranja.
• Prijenosne pumpe: Koriste se za transport ulja između različitih spremnika i postoje u različitim veličinama i oblicima.
• Komplet za titraciju: Za mjerenje kiselosti.

6. Dobivanje Chemikalije

Metanol se koristi u kemijskom procesu. Biodizel nastaje kada se metanol spoji s korištenim biljnim uljem.

Trebat će vam i natrijev ili kalijev hidroksid, osim metanola. Oba su dostupna u trgovinama vodoinstalaterskim materijalom. Kalijev hidroksid čini glicerin tekućijim i lako se otapa u metanolu, stoga vam savjetujemo da nabavite malo.

Bilo koji od ovih hidroksida koristit će katalizator za pokretanje kemijske reakcije između metanola i ulja.

7. Predtretman ulja

Prije nego što se ulje može preraditi u biodizel, mora se pripremiti za preradu. U koraku 2 govorili smo o izračunavanju sadržaja vode i kiseline u ulju.

Sada bismo trebali pogledati kako se nositi s razvodnjenim uljem i/ili visokim sadržajem kiseline.

odvodnju

Iako postoje različite metode za uklanjanje vode iz ulja, najjednostavnije je pustiti ulje da se slegne. Nakon dovoljno vremena, voda jednostavno potone na dno i može se ukloniti jer se voda i ulje ne slažu dobro.

Ulje se također može zagrijati kako bi se ubrzao ovaj proces. To olakšava molekulama vode da se rasprše iz suspenzije dopuštajući molekulama ulja da se šire.

Snižavanje razine kiseline

Prije korištenja ulja za proizvodnju biodizela, trebali biste razmisliti o smanjenju razine kiseline u ulju ako ulje koje dobivate ima visoku koncentraciju slobodnih masnih kiselina. Sirovina s visokim udjelom masnih kiselina može se pretvoriti u biodizel, no taj je proces donekle naporan.

Razlog za to je taj što ćete do trenutka kad budete imali biodizel, još uvijek imati puno sapuna s kojim ćete se morati nositi jer ćete potrošiti toliko viška otapala.

Postoje dvije tehnike za smanjenje kiselosti ulja:

• Kaustično uklanjanje
• Esterifikacija kiseline

1. Čišćenje kaustikom

Da bi se to postiglo, dio čvrste baze (natrijev ili kalijev hidroksid) mora se otopiti u vodi prije dodavanja ulju. Kao rezultat toga, masne kiseline bez ulja pridružit će se čvrstoj bazi i proizvesti sapun. Nakon što je ulje odvodnjeno i sapun uklonjen, može se koristiti za proizvodnju biodizela.

Iako učinkovita, ova će metoda rezultirati s manje biodizela jer će se dio ulja pretvoriti u sapun.

Dok neka postrojenja za biodizel zabranjuju uklanjanje kaustične kiseline kao metodu za smanjenje slobodnih masnih kiselina, mi znamo da se to može učiniti i da djeluje. Neki ljudi jednostavno preferiraju drugi pristup.

2. Esterifikacija kiseline

Slobodne masne kiseline (FFA) u ulju modificiraju se tijekom ovog postupka pomoću sumporne kiseline tako da se i dalje mogu pretvoriti u biodizel. Ova metoda je prikladna kada se radi s uljem koje ima veliku količinu slobodnih masnih kiselina. Odabran je jer, umjesto pretvaranja FFA u sapun, mijenja samo kiselinske lance i uzrokuje njihovu promjenu u biogorivo ili biodizel.

8. Bjodizel Processing

Glavna svrha ranijih faza bila je pripremiti se za ovu. Ovo je primarna metoda pretvaranja nafte u biodizel. Stvarne reakcije koje vam omogućuju stvaranje biodizela iz organskog ulja događaju se ovdje, gdje se događa čarolija.

Moraš vježbati izvrsnu sigurnost prije nego što odemo. Pogledajmo neke sigurnosne mjere koje biste trebali poduzeti.

Mjere opreza

Radit ćete s prilično korozivnim tekućinama, metanolom, jakim alkoholom, prilično toplinom i prijenosom zapaljivih tvari iz jednog spremnika u drugi. Preporuča se imati pri ruci aparat za gašenje požara koji može ugasiti opekotinu na bazi ulja.

U dobro prozračenom prostoru, daleko od djece i kućnih ljubimaca, te uz odgovarajuću zaštitnu opremu, biodizel bi po mogućnosti trebalo prerađivati.

Prije proizvodnje velikih količina biodizela, provjerite s lokalnom upravom i vatrogasnom službom kako biste bili sigurni da se svim aditivima, alkoholom i drugim tvarima rukuje i koristi u skladu s lokalnim pravilima i propisima.

Jamstvo proizvođača može biti poništeno ako se domaći biodizel koristi u automobilu s dizelskim motorom. Stoga pokušajte ako je vašem starom kamionu isteklo jamstveno razdoblje.

Kada se pravilno proizvodi, biodizel je često vrlo zdrav. Manje je štetna od kuhinjske soli i brže se razgrađuje od šećera. Ne smatra se opasnim ako se prolije jer ima veću točku paljenja od običnog petro-dizela.

9. Pranje i sušenje biodizela

Kada proizvodimo biodizel, često ubrizgavamo više metanola nego što nam je potrebno. Kako biste bili sigurni da je kemijska reakcija završila, učinite ovo.

Nakon što je reakcija postavljena, značajna količina metanola sada je sastavni dio izvornog biodizela, međutim, sada ima male varijacije. Višak metanola završit će u glicerinu. Osim toga, dio viška metanola ostaje u biodizelu.

• Pranje biodizela
• Sušenje biodizela

1. Biodizel za pranje

Molekule metanola više vole vodu nego biodizel kada se koristi.

Otopljeni metanol u vodi spušta se u vodeni sloj gdje je sve ostalo iznad vode. Ako ga perete dovoljno dugo, višak metanola i drugih materijala na kojima se držao bit će potpuno uklonjeni.

Tehnika je u osnovi ista kada se koristi sustav suhog pranja. Glicerin, sapun i metanol se hvataju ili apsorbiraju od strane suhe smole ili praha, ali biodizel može proći.

2. Sušenje biodizela

Razgovarajmo o tome kako se riješiti vode sada kada to želite.

Prije svega, postoji bezbroj načina sušenja biodizela. Razbacani su po internetu ako brzo pretražite. Za proizvodnju biodizela, samo ćemo raspraviti neke od lakših metoda za to.

Iznesite svoj biodizel van na izravnu sunčevu svjetlost kao jedan od najboljih načina da to postignete. Neka majka priroda i magija rade zajedno. Sunčeva toplina pomoći će da sva voda vrlo brzo ispari ako je vrijeme dovoljno suho.

Vaš biodizel je spreman za upotrebu nakon što se osuši i ne sadrži glicerin.

10. Rukovanje glicerinom

Upravljanje otpadom objekti mogu primiti iskorišteni glicerin. Postrojenje ima jedinstveni uređaj za obradu koji se naziva anaerobni digestor, koji se također naziva i digestor metana.

U biti, sva sirova otpadna voda se kombinira u velikom aparatu za miješanje prije nego što se premjesti u veliki spremnik gdje bakterije jedu i razgrađuju sirovu kanalizaciju.

Kao nusproizvod bakterija tada nastaje plin metan. U elektranama na metan, metan se hvata i spaljuje.

Bakterije koriste sirovi glicerin kao hranu, što povećava proizvodnju metana. Sada imamo zelenu opciju zbrinjavanja svog glicerina jer ga je pogon za gospodarenje otpadom mogao sav prihvatiti.

Zaključak

Zaključno, biogoriva se mogu koristiti za prijevoz, napajanje, rasvjetu i grijanje. Dva koraka fotosinteze - svjetlosna reakcija i tamna reakcija odvijaju se u kloroplastima stanica. Biogoriva se mogu napraviti od raznih bioloških proizvoda, uključujući drvo, trave, ulja, šećere i škrobove.

Preporuke

• 10 prednosti i dobrobiti biotehnologije
  .
• 10 nedostataka biotehnologije
  .
• Zašto je biološka raznolikost važna za ljude?
  .
• 16 Učinci onečišćenja na biološku raznolikost
  .
• 22 Prednosti i nedostaci biogoriva