Анализ производства альтернативных видов топлив

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Анализ производства альтернативных видов топлив

Н.В. Мурзин, студент Уральского Государственного Аграрного Университета факультета Среднего Профессионального образования

Аннотация

В связи с истощением запасов ископаемого топлива и с повышением загрязнённости атмосферы, остро встал вопрос об биологически безопасных видах топлива для автомобилей и получения электроэнергии. В статье рассмотрен опыт зарубежных стран. Пути развития и преимущества на территории России.

Ключевые слова: экология, биотопливо, производство, композиционные топлива.

Summary

In connection with the depletion of fossil fuel and increasing pollution of the atmosphere, there was a question about biologically safe fuels for cars and electricity production. The article considers experience of foreign countries. The development and advantages in Russia.

Keywords: ecology, biofuels, manufacture, composition of fuel.

Альтернативные виды топлива получают всё большое развитие. Этому способствует ужесточение экологических норм во многих странах мира. Подорожание традиционных нефтяных топлив. Нестабильная ситуация на рынке нефти. Истощение запасов углеводородов и является одним из самых перспективных способов улучшения экологической обстановки в городе [14].

Самыми распространёнными видами биотоплива являются биоэтанол, биодизель [1,2]. С каждым годом мировое производство данных видов топлива, а также использование его для получения электроэнергии и в двигателях внутреннего сгорания увеличивается. Лидерами в области производства биотоплив являются Соединенные Штаты Америки, Бразилия и Страны Евросоюза. Данные страны наиболее активно внедряют биотопливо для автомобилей, а также для получения электроэнергии в специальных биореакторах.

Рис. 1 Основные производители биотоплив.

Биоэтанол в основном производят методом брожения [2]. Сырьём служат как пищевые культуры так и непищевые. Наибольшим потенциалом обладают непищевые культуры, такие как рапс, клещевина [2]. Так как данные культуры не участвуют в питании людей, следовательно, не мешает продовольственной безопасности. Допускается использовать отходы растениеводства и животноводства.

Производство биоэтанола предполагает переработку растительного сырья. Первая стадия процесса после сбора урожая, это измельчение сырья. Вторая стадия это ферментация. В этой стадии крахмалы расщепляются при взаимодействии с дрожжами.

C6H12O6 > 2C2H5OH + 2CO2

После реакции получается раствор, содержащий не более 15% этанола, так как дрожжи погибают в более концентрированных растворах. Этот раствор в дальнейшем нуждается в очистке и концентрировании, для этого проводят дистилляцию. Отфильтрованный продукт, нагревается в ограниченном объёме. Далее лёгкие фракции возгоняются. Затем спиртовые пары конденсируются в непрерывно охлаждаемом змеевике или приспособлении подобной конструкции.

Бразилия вторая в мире страна по производству этанола после США. В Бразилии 40% автомобилей используют биоэтанол в качестве топлива, используются смеси E100 со 100% содержанием этанола E85 в составе 85% этанола и 15% бензина. На сегодняшний день большинство автомобилей могут использовать топливо с любым процентом содержания этанола и бензина.

На данный момент в США производятся смеси E5, E7, E10, E20, E30, E85, E100c 5%, 7%, 10%, 20%. 30%, 85%, 100%, содержанием этанола в бензине соответственно. По зарубежным исследованиям самой оптимальной смесью для использования на обычных автомобилях является смесь Е30, расход этой смеси уменьшился на 1% в сравнении с бензином. Д ля автомобилей использующих систему гибкого выбора топлива Flexible-fuelvehicle (FFV) эти автомобили могут использовать смеси с разным процентным содержанием этанола, однако самой оптимальной оказалась смесь Е20. При работе на этой смеси расход топлива снизился на 15% в сравнении с обычным бензином.

Биоэтанол как топливо для двигателей внутреннего сгорания имеет такие преимущества, как экологичность, хорошие сгорание в цилиндрах двигателя, устойчивость к низким температурам, более низкая цена за сырьё и готовый продукт, возможность использовать для переработки отходы растениеводства. К недостаткам относятся переоборудование двигателя, требуются большие площади для засева сырьём.

Биодизель - это жидкое топливо, представляющее смесь моноалкильных эфиров жирных кислот. Биодизель получают из растительных масел и животных жиров. Это топливо получают при помощи реакции переэтерификации [3]. В этой реакции растительное масло в присутствии катализатор вступает в реакцию с одноатомными спиртами, в основном используются метиловый спирт реже этиловый, а в качестве катализатора используются одна из щелочей гидроксид натрия NaOH или гидроксид калия KOH. Для промышленного производства биодизеля приблизительно необходимо на 1 тонну масла 200 кг спирта с катализатором при температуре 60°С и нормальном давлении [8,10].

Биодизель используют как в смеси с обычным дизельным топливом например под индексом B2 это означает, что в составе 2% биодизеля и 98% дизельного топлива, есть смесь B100, которая на 100% полностью состоит из биодизеля. Смеси не требуют переоборудования автомобиля.

Так же как и биоэтанол, биодизель имеет преимущества экологичность, невысокая цена, не зависимость от курса цены на нефть. Недостатком данного вида топлива является необходимостью больших площадей для засева масленичными культурами которых в странах Евросоюза нахватает [8, 9, 10].

В России есть возможность производить биотопливо из отходов сельского хозяйства по разным источникам, общее количество сельскохозяйственных отходов достигает 630-650 млн тонн [1], это огромный потенциал для развития данного направления. При этом тема использования смесевых топлив в России достаточно изучена, чтобы адаптировать, их под реалии нашей местности и условий труда [11, 12, 13].

Чтобы решить проблему экологически чистого топлива на территории России можно засеять поля, которые давно не используются. Это поможет предотвратить эрозию почв ухудшение плодородности, а также выращиваемые масленичные культуры могут участвовать в севообороте. Новые территории для посадки обеспечит местное население рабочими местами, благодаря этому жители сельской местности будут меньше уезжать в перенаселённые города. Развивать инфраструктуру вне городских территорий.

Основное эффект будет достигнут при использовании биотоплива на автомобилях и сельскохозяйственной технике, это повысит экологичность и экономичность [4, 5, 6]. При этом появится возможность автономного производства биоразлогаемого топлива на территории агропромышленного предприятия без зависимости от стоимости традиционных топлив [8].

альтернативный биотопливо биоэтанол

Библиографический список

Биотопливо // Википедия [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Биотопливо

Биоэтанол// Википедия [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Биоэтанол

Биодизель// Википедия [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Биодизель

Исследование показателей работы тракторного дизеля при использовании минерально-сафлоровых смесей / Л. А. Новопашин, К. А. Асанбеков, Л. В. Денежко, А. А. Садов // Аграрный вестник Урала. - 2017. - № 1 (155). - С. 14.

Применение диметилэфира (CH3)2O в качестве альтернативного дизельного топлива / Л. В. Денежко, Л. А. Новопашин, Ю. В. Панков, и др. //Аграрный вестник Урала. - 2016. - № 6 (148). - С. 14.

Количественные соотношения и свойства смесевых систем углеводородного состава для дизельного двигателя / Ю. В. Панков, Л. А. Новопашин, Л. В. Денежко, А. А. Садов // Аграрный вестник Урала. - 2016. - № 12 (154). - С. 72-76.

Садов А.А. Применение добавок водородно-кислородной смеси в систему питания дизельных двигателей / А. А. Садов, М. С. Намятов // Российский Инженер. - 2015. - Т. 1, № 2. - С. 15-20.

Садов А. А. Получение биодизеля и его применение в качестве топлива для тракторов / А. А. Садов // Молодежь и наука. - 2014. - № 1. - С. 9.

Денежко Л. В. Исследование рапсовых смесей различного состава в тракторном дизеле / Л. В. Денежко, Л. А. Новопашин, К. А. Асанбеков // Аграрный вестник Урала. - 2015. - № 1 (131). - С. 53-54.

Денежко Л. В. Исследование применения смесевых топлив различного состава в автотракторных дизелях / Л. В. Денежко, Л. А. Новопашин, П. В. Кочетков // Вестник науки Костанайского социально-технического ун-та им. акад. Зулхарнай Алдамжар. - 2015. - № 1. - С. 74-77.

Денежко Л. В. Состояние вопроса производства биотоплива в мире и России / Л. В. Денежко // Молодежь и наука. - 2010. - С. 212-214.

Денежко Л. В. Результаты исследования топливно-масляных композиций на основе рапсового масла / Л. В. Денежко, Л. А. Новопашин // Стратегия развития российского аграрного образования и аграрной науки в XXI веке: Материалы науч.-практ. конф., посвящ. 70-летию Урал. гос. сельскохоз. акад. - Екатеринбург, 2010. С. 20-24.

Денежко Л. В. Влияние спирто-рапсовых смесей на показатели работы тракторного дизеля / Л. В. Денежко, Л. А. Новопашин // Аграрный вестник Урала. - 2014. - № 5 (123). - С. 49-51

Садов А. А. Влияние транспорта на окружающую среду и мероприятия / А. А. Садов, И. А. Говорухин, А. С. Чадов // Молодежь и наука. - 2014. - № 4. - С. 28.

Размещено на Allbest.ru