Ключевые слова: биомасса, топливо, энергия

Песков А. Н.

Бондаренко А.П.

АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

В данной работе рассматриваются основные сведения о биотопливе, а так же его основные плюсы, минусы и возможность применение в будущем.

Ключевые слова: биомасса, топливо, энергия.

Об актуальности данной темы говорить не приходится, так как ни для кого не является секретом тот факт, в современном мире, запасы традиционных источников энергии таких как газ, нефть или уголь уменьшаются с немыслимыми скоростями, а их использование приводит к образованию парникового эффекта на планете. Что бы избежать этих проблем и всех с ними связанные все большее число людей и государств в целом, обращают свое внимание на альтернативные виды энергии

Альтернативные источники энергии – это экологически чистые, возобновляемые ресурсы, при преобразовании которых, получается электрическая или тепловая энергия, используемая для нужд человечества. Одним из таких источников стремительно набирающих популярность является биотопливо.

Биотопливо (биологическое топливо) — топливо из растительного или животного сырья, продуктов жизнедеятельности организмов или органических промышленных отходов, получаемое из биомассы термическими, химическими или биологическим способом.

В общем виде процесс получения топлива можно представить следующим образом: сырьё (отходы жизнедеятельности животных, оболочка и стебли растений, некондиционная древесина, отходы пищевой промышленности) сортируется, очищается после чего проходит процесс дробления и измельчения, затем полученная масса подвергается биологической либо термохимической обработке (нагревание или воздействие различных видов микроорганизмов) благодаря которым и получается новый вид топлива.

По типу исходного сырья биотопливо разделяют на 3 поколения:

· Сырьём первого поколения являются растения с высоким содержанием сахаров, жиров, крахмала, например, соя, рапс, кукуруза, а также сахарная свекла. Данный вид топлива получают посредством применения технологий, близких к естественным биологическим и термохимическим процессам, (брожение).  Эффективность производства биотоплива первого поколения составляет 30–40%.

· Биотопливо второго поколения — получают из непищевого сырья (отработанные жиры и растительные масла, кора деревьев и стебли расений), методами пиролиза биомассы (Пиролиз — термическое разложение органических и многих неорганических соединений при температуре 750—800 °С) Источниками сырья для биотоплива второго поколения являются лигно-целлюлозные соединения, остающиеся после того, как пригодные для использования в пищевой промышленности части биологического сырья удаляются. Эффективность производства топлива второго поколения составляет 50-60%.

· Биотопливо третьего поколения — топливо, получаемое из водорослей. Водоросли благодаря высокому содержанию масел являются самым перспективным сырьём для производства данного вид топлива. Они позволяют получать достаточное количество топлива без расхода пищевых и земельных ресурсов. Эффективность производства биотоплива из водорослей составляет примерно 80%.

Ввиду более высоких экономических и энергетических  характеристик биомасса 2 и 3 поколения является более предпочтительной для производства.

Так же топливо биологического происхождения классифицируют по агрегатному состоянию, в котором оно находится, оно может быть представлено в твердом, жидком и газообразном варианте:

· Твердая масса производится в виде топливных брикетов и гранул, горючего торфа, биоугля, древесной щепы и дров.

· К жидкому топливу относят биоэтанол, биометанол, биодизель, биобутанол, диметиловый эфир.

· В газообразном состоянии биотопливо представлено биогазом и биоводородом.

 

Биотопливо используют как источник энергии страны, где нет больших запасов традиционного топлива и как источник альтернативной энергии страны с развитыми топливными ресурсами, вследствие чего интерес к данному виду топлива неуклонно растет.

Теперь немного разобравшись с тем что же такое биологическое топливо и коснувшись вопроса каким оно бывает, можно перейти к самому главному – обсуждению достоинств, недостатков и выводу о целесообразности его создания и использования.

Достоинства биотоплива

1. Биотопливо — относится к возобновляемым источникам энергии. (Возобновляемые источники – это природные ресурсы, способны к быстрому восстановлению естественным путём. К ним относят солнечный свет, водные потоки, ветер, приливы, геотермальная теплота и различные продукты органики)

2. Невысокая стоимость данного вида топлива. В 2006 г. в своём отчёте Департамент сельского хозяйства США (USDA) сообщил, что себестоимость производства биоэтанола в США составляет около 0,3$ за литр, в Бразилии — 0,19-0,2 $, в Европе — 0,5$. В начале 2008 года рыночная цена 1 литра этанола была: в США — 0,43 $ (бензин — 0,55 $), в Бразилии — 0,4 $, в Европе — 0,72 $ (бензин — 1,5 $). В настоящее время биотопливо стоит немного меньше, чем бензин или нефть, но в перспективе с учетом уменьшения количества природных ископаемых разница в цене будет возрастать, что сделает данный вид топлива более экономически выгодным.

3. Биотопливо более экологичное топливо, по сравнению с ископаемыми видами топлива. При сжигании ископаемое топливо производит большое количество CO2, что вызывает глобальное потепление. Использование биотоплива снижает выбросы парниковых газов до 70 %.

4. Страны не обладающие запасами ископаемого топлива (Швеция, Дания, Швейцария, Япония) вынуждены импортировать нефть из других стран, что является очень экономически невыгодным процессом. При «выращивании» топлива на своей территории страна сможет снизить огромные затраты на топливо.

Недостатки биотоплива

1. Биологически чистое топливо сильно зависит от региона, в котором выращивают сырьё для него. Сельскохозяйственные культуры для топлива, должны выращиваться в определенных регионах с правильно подобранными для каждой условиями водопользования, инвазивности и климата.

2. Выращивание сырья для данного топлива в больших масштабах может привести к голоду. Культуры для топлива займут землю, используемую под выращивание сельскохозяйственных культур. А при очистке новых земель от местной растительности для выращивания сырья придётся разрушить естественную среду обитания животных и микроэкосистем.

3. Для наиболее продуктивного выращивания сырья для топлива потребуется систематическое удобрение почвы, что в больших количествах является пагубным для экологии.

4. Выращивание монокультур в больших масштабах приводит к обеднению почвенного состава и снижению биоразнообразия

5. Существует угроза, что при выращивании сырья вредители могут уничтожить урожай, оставив целые регионы без топлива.

 

Таким образом подводя итог всему сказанному можно сделать вывод о том, что биотопливо в будущем может стать альтернативой привычному виду топлива, используемому в промышленности. Наиболее целесообразной отраслью промышленности для использования данного вида топлива будет являться строительная индустрия, ввиду удобства его транспортировки, простоты эксплуатации большой энергоемкостью и самое главное –обеспечение автономности машинам на длительный период времени, которая жизненно необходима для работы строительной спец-техники.

Список используемых источников:

1. https://alter220.ru/bio/biotoplivo.html

2. https://altenergiya.ru/bio/vidy-biotopliva-i-ego-ekologicheskie-xarakteristiki.html

3. https://bigenc.ru/technology_and_technique/text/3878201

Сведение об авторах:

Песков Александр Николаевич – студент 3 курса, Рязанский институт (филиал) Московского Политехнического университета, Рязань

Бондаренко Александр Павлович – старший преподаватель, Рязанский институт (филиал) Московского Политехнического университета, Рязань