Биотопливо как новая глава автомобильного будущего
Что такое биотопливо, и какую роль оно может сыграть в будущем автомобилей и автомобилестроения?
Автор: Юлия Иванчик, редактор
В отличие от ископаемого топлива, биотопливо — это искусственное топливо, созданное с использованием возобновляемых ресурсов растительного происхождения, часто называемых биомассой. Поскольку биотопливо является возобновляемым, его можно использовать для снижения выбросов CO2 и других вредных выбросов от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания.
Все виды бензина и дизельного топлива, продаваемые в Европейском Союзе, должны содержать определенный процент биотоплива, чтобы помочь достичь более высоких целей по выбросам. Так что биотопливо может быть более распространенным явлением, чем мы могли предположить вначале.
Текущий состав обычного неэтилированного бензина, продаваемого в Великобритании, — E10, этот код указывает, что топливо содержит до 10% биоэтанола.
Биотопливо
Биотопливо производится из возобновляемых источников углерода, которые были собраны недавно. Речь идет о растениях, деревьях, траве или сельскохозяйственных отходах. При сгорании биотопливо производит гораздо меньше оксида серы, озона и монооксида углерода, и хотя оно все еще выделяет углекислый газ в атмосферу, некоторые эксперты утверждают, что это компенсируется поглощением CO2 по мере выращивания растительных источников топлива. Биотопливо может заменить такие виды топлива, как нефть, пропан, уголь и газ.
Производство биотоплива
В автомобилях используется два вида биотоплива: биоэтанол и биодизель. Биоэтанол образуется путем расщепления клеток живых организмов на сахара, которые затем ферментируются для получения этанола: разновидность алкоголя.
Его также можно получить путем извлечения крахмала из таких растений, как кукуруза и пшеница, которые, в свою очередь, можно использовать для производства сахара.
Биодизель производится путем смешивания растительного масла или животного жира со спиртом. Хорошие источники включают рапс, соевые бобы, кокос, водоросли, пальмовое масло и ятрофу. Сами по себе биоэтанол и биодизель содержат меньше энергии на литр, чем чистый бензин или дизельное топливо, хотя при смешивании они улучшают характеристики сгорания и сокращают выбросы вредных газов, таких как окись углерода и окись серы.
Недостатки в использовании биотоплива
Несмотря на очевидные преимущества использования биотоплива, есть и несколько недостатков. Прежде всего, это то, что они по-прежнему выделяют CO2 при сгорании, что приводит к увеличению количества парниковых газов в атмосфере. Определенная часть этого компенсируется тем фактом, что растения, используемые для производства топлива, в первую очередь поглощают CO2 по мере своего роста.
Однако есть утверждения, что дополнительная энергия, затрачиваемая на производство биомассы (например, на вспашку полей и разбрасывание удобрений), означает, что они производят больше CO2, чем ископаемое топливо.
Также следует учитывать угрозу производству продуктов питания. Каждый акр земли, который используется для производства биотоплива, — это земля, которая не используется для выращивания сельскохозяйственных культур для населения. Воздействие на окружающую среду вырубки лесов для сельскохозяйственных угодий, которые могут использоваться для выращивания растений в качестве топлива, является еще одним недостатком.
Будущее биотоплива
Кажется маловероятным, что биотопливо когда-либо станет прямой заменой бензина и дизеля, хотя это не означает, что они не сыграют свою роль в ближайшие годы. Правительство хочет, чтобы к 2050 году страна стала полностью углеродно-нейтральной, а гибридные и электрические автомобили стали ключевыми факторами сокращения выбросов выхлопных газов на наших дорогах.
Тем временем биотопливо может помочь уменьшить наш углеродный след.
Более многообещающим направлением, чем биотопливо, могло бы быть синтетическое топливо или биотопливо. Бензин и дизельное топливо известны как «углеводороды», потому что они состоят из атомов водорода и углерода, полученных из нефти. Напротив, электронные виды топлива получают водород из воды и углерод из воздуха, объединяя их в структуру, аналогичную бензину и дизелю. Синтетическое топливо может быть создано с использованием возобновляемых источников энергии, а углерод, захваченный при их создании, может компенсировать выбросы CO2 при их сжигании. Считается, что eFuels может иметь потенциал в качестве способа хранения энергии, вырабатываемой возобновляемыми источниками, в период низкого спроса.
#Биотопливо
Биотопливо? Это не про нас
Биотопливо выгодно и дешево. Но не в российских условиях.
Начали «за здравие», кончили «за упокой».
На сегодняшний день в России доля биоэнергетики в общем производстве тепловой энергии составляет менее 1,5% – «это единицы мини ТЭЦ и дровяное отопление в частных домах», сказал генеральный директор Биотопливного портала Антон Овсянко. По его мнению, «потенциал использования твердого биотоплива (в России) огромен» и это использование «может начаться в самое ближайшее время».
Наука и жизнь // Иллюстрации
Открыть в полном размере
‹
›
В качестве главных аргументов в пользу использования биотоплива по традиции были названы ограниченность запасов углеводородного сырья и развитие биоэнергетики в Европе и США, у которых предусмотрено «в ближайшие годы довести долю использования возобновляемого топлива до 20%».
Не забыли и про Бразилию с ее биоэтанолом из сахарного тростника, на котором «ездят все автомобили страны». В России, как считают, ставку надо делать на отходы деревоперерабатывающей промышленности, «от которых никуда не денешься», и на 20 млн. га пустующих сельхозугодий, где должно произрастать сырье для биоэнергетики. Но и тут проблемы: сбор древесных отходов надо еще организовать, а на полях и так работать некому.
По данным директора департамента государственной энергетической политики Минпромэнерго РФ Сергея Михайлова, производственная база для производства биоэтанола и биодизеля не только имеется, но и не догружена. «Но здесь вопрос связан с акцизом, который достаточно высок», сказал он. Он сообщил, что согласно энергетической стратегии России, разработанной до 2020 года, доля всех возобновляемых энергоресурсов в энергетике к 2015 году должна составить 3-5%. При этом, «какая часть придется на биотопливо, пока сказать трудно».
Перспектива использования биотоплива в качестве добавок к автомобильному топливу в России пока туманна.
По действующему ГОСТу их содержание не должно превышать для этанола более 5%, для метанола – более 3%. Но на вопрос, «останется ли при этом автомобильное топливо качественным, пока ответа нет, надо проводить дополнительные исследования», — сказал представитель Минпромэнерго.
Тем не менее, как сообщил заместитель директора департамента научно-технической политики Минсельхоза Николай Сорокин, ежегодный рост мощностей по производству биотоплива в России 20-25%, а в сельской местности создано порядка 500 тысяч новых рабочих мест. Правда, он признал, что в стране «нет законодательной базы для развития биоэнергетики».
Григорий Сергиенко, исполнительный директор топливного союза России, добавил, что нет и «экономического механизма для использования топлива». И опять же, совершенно нерешаемые организационные проблемы: где будут подмешиваться к автомобильному топливу биодобавки? Кто это будет делать? «А об использовании биодизеля в существующих регламентах вообще не упоминается», — признался Сергиенко.
Председатель биоэнергетической ассоциации Андрей Шаповальянц этот список проблем дополнил: хотя свободных земель много, но «физически выделенных» (под выращивание культур для биоэнергетики) нет. Да и урожайность рапса (10 центнеров с гектара) настолько низка, что «никакая экономика не выдержит».
Нет необходимого оборудования – пока только опытные образцы. И, наконец, производить жидкие биотоплива надлежащего качества мы не можем из-за «уровня используемых технологий». Есть ли у нас другие технологии? Есть, но внедрять их очень дорого, а потому – легче купить готовые (вместе с оборудованием) за рубежом. А пока мы поставляем на Запад сырье для биотоплива – рапсовое масло. Им тоже надо загружать свои мощности.
Что такое биотопливо? | Биотопливо
Что такое биотопливо?
1 / 2
Биотопливо – это любое жидкое топливо, полученное из биологических материалов, таких как деревья, сельскохозяйственные отходы, сельскохозяйственные культуры или трава.
Биотопливо можно производить из любого источника углерода, который можно быстро восполнить, например из растений. Биотопливо используется во всем мире, и биотопливная промышленность значительно расширяется в Европе, Азии, Северной и Южной Америке. Они не содержат серы и производят мало угарного газа и токсичных выбросов.
Биотопливо — это заменители традиционных ископаемых видов топлива, таких как нефть, пропан, уголь и природный газ. Обычные сельскохозяйственные продукты США, включая просо просо и соевые бобы, специально выращивают для производства биотоплива. Биотопливо может сократить выбросы парниковых газов и повысить энергетическую безопасность, предоставив альтернативу ископаемому топливу. К 2050 году биотопливо может сократить наши выбросы парниковых газов на 1,7 миллиарда тонн в год, что эквивалентно более чем 80% текущих выбросов, связанных с транспортом.
Источник: http://bioenergycenter.org/
История биотоплива
1 / 2
Биотопливо производилось с начала 1800-х годов, когда обычным топливом для ламп была смесь камфена и спирта.
Несмотря на периодические всплески разработки и использования биотоплива в последующие десятилетия, биотопливо не стало более распространенным до 19-го века.90-е. Опасения по поводу роста цен на нефть и выбросов парниковых газов помогли поддерживать разработку и производство биотоплива в течение последних двух десятилетий.
Производство биотоплива
1 / 2
Биотопливо производится из продуктов растительного или животного происхождения. Некоторые из них производятся путем извлечения сахара или крахмала из сельскохозяйственных культур, а затем их ферментации для получения спирта. Другие виды биотоплива производятся путем разложения органических веществ и улавливания образующихся газов.
Эта инфографика дает краткий обзор процесса.
Производство биотоплива | Климатические центры USDA
Производство энергии и топлива из биомассы
Энергия биомассы включает биогаз, жидкое биотопливо (биодизель, этанол, метанол, бутанол) и твердое биотопливо (обычно древесина, но может быть любое твердое вещество, сжигаемое для получения энергии из тепла). Твердое биотопливо можно сжигать напрямую для получения энергии, но и биогаз, и жидкое биотопливо должны пройти процесс преобразования, чтобы стать пригодным для использования топливом.
Существует несколько процессов, которые превращают биомассу в топливо для дома, производят топливо для транспортных средств и удовлетворяют другие потребности в энергии. Способ переработки биомассы зависит от типа биомассы (например, навоз или масличные культуры) и от того, как она будет использоваться (например, для заправки автомобилей или электрогенераторов). Три основных процесса получения энергии из биомассы:
Прямое потребление путем сжигания твердого топлива в электрогенераторах.
Бактериальное разложение, также называемое анаэробным расщеплением. В этом процессе бактерии переваривают влажные отходы, не подвергаясь воздействию кислорода, с образованием газообразного метана.
Переход на жидкое или газообразное топливо.
Как прямое потребление, так и бактериальное разложение производят энергию, которую можно использовать для выработки тепла для электрогенераторов. Чтобы превратить биомассу в жидкое или газообразное топливо, биотопливо должно быть преобразовано из его первоначальной формы. Самый простой способ сделать это — ферментация культур с высоким содержанием сахара (крахмала) или жира в этанол, который можно смешивать непосредственно с бензином для приведения в действие автомобилей.
На Северо-Западе масличные культуры, такие как рапс или подсолнечник , используются для производства биотоплива. Для более сложного процесса, который требует разрушения клеточных стенок растений до их самой основной химической формы, производители энергии используют двухэтапный процесс: деконструкция, за которой следует синтез и модернизация. Первый этап, деконструкция, разбивает биомассу на самые простые компоненты и может происходить как при низких, так и при высоких температурах. Деконструкция при высоких температурах включает:
Пиролиз (видео), при котором биомасса расщепляется без доступа кислорода с получением био-масла и биоугля.
Гидротермальное сжижение (видео из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории), при котором для производства бионефти используется влажная биомасса, такая как водоросли, сточные воды или жидкая суспензия сырья.
Газификация, при которой биомасса готовится при высокой температуре в присутствии кислорода или пара для получения газообразного водорода, затем очищается и кондиционируется, чтобы превратить ее в пригодное для использования топливо.
