Ako funguje biopalivo? 10 krokov k výrobe biopalív

využitie bioenergie je na vzostupe, ale ako funguje biopalivo? Tento článok popisuje, ako sa dajú premeniť organické odpadové materiály obnoviteľné zdroje energie ktoré možno aplikovať rôznymi spôsobmi.

Existujú rôzne druhy biopalív a všetky fungujú podobne. Všeobecne povedané, fráza sa vzťahuje na výrobu obnoviteľného paliva z zdroje biomasy.

Existuje niekoľko výhod používania biologických procesov na rozdiel od geografických procesov (napr fosílne palivá urobiť). Etanol a bionafta sú dve biopalivá, ktoré sa na celom svete používajú najčastejšie.

Ako surovina pre tieto obnoviteľné zdroje energie sa používajú rôzne formy biomasy. Živočíšny hnoj, cukrová trstina, kukuričný škrob a rastlinný olej sú toho príkladom.

Existujú však aj iné možné zdroje biopalív. Na výrobu biopalív sa vykonáva veľa výskumu a vývoja v oblasti rias a lesného odpadu.

Vo všeobecnosti sa uskutočňuje globálny výskum a vývoj biopalív ako potenciálneho budúceho zdroja energie. Vzhľadom na ich rastúcu akceptáciu je dôležité pochopiť, ako biopalivá fungujú.

Ako funguje biopalivo?

Existujú rôzne druhy biopalív a fungujú odlišne.

• etanol
• Bionafta
• Bioplyn
• Pevné biopalivá

1. Etanol

Typ biopaliva nazývaný etanol sa vyrába z fermentovanej rastlinnej hmoty, ako je kukurica alebo cukrová trstina. Uhľohydráty v rastlinnom materiáli sa fermentáciou rozkladajú na etanol, ktorý sa následne čistí destiláciou. Palivo pre spaľovacie motory je potom možné vyrobiť zmiešaním rafinovaného etanolu s benzínom.

Keďže etanol je približne o 30 % menej účinný ako benzín na jednotku objemu, na prejdenie rovnakej vzdialenosti ako benzín je potrebné viac čistého etanolu. Čistý etanol sa môže používať iba v motoroch osobných automobilov, ľahkých nákladných automobilov a motocyklov a iba vtedy, ak sú tieto motory na tento účel špeciálne upravené.

2. Bionafta

Účinnosť bionafty je tiež nižšia ako účinnosť benzínu. Veľa však závisí od zloženia a kvality paliva. Percento bionafty v benzínovej zmesi je uvedené za predponou B- na štítkoch pre bionaftu na čerpacích staniciach. Napríklad B20 je motorová nafta, ktorá obsahuje 20 % bionafty.

Potreba úpravy motora klesá s klesajúcim percentom pridávania bionafty. Z dlhodobého hľadiska by používanie čistej bionafty spôsobilo určité problémy s údržbou a výkonom. Tieto problémy s údržbou sa dajú vyriešiť.

3. Bioplyn

Anaeróbna digescia, ktorá zahŕňa rozpúšťanie organického materiálu, ako je potravinový odpad, splašky alebo poľnohospodársky odpad bez kyslíka, je postup, ktorý sa najčastejšie používa na vytváranie bioplyn. Metán (CH4) a oxid uhličitý (CO2) sa spájajú na výrobu bioplynu.

Nasledujúce sú najtypickejšie suroviny používané na výrobu bioplynu:

• Potravinový odpad a iný organický odpad a domácnosti a podniky
• Hnoj z dobytka
• Energetické plodiny vrátane vŕby, topoľa a miscanthusu
• Splaškové a odpadové vody
• Kukurica, pšenica a tráva
• Priemyselný odpad z potravinárskeho priemyslu a papierní
• Skládkový odpad

Presné použité suroviny budú určené špecifickými cieľmi bioplynovej prevádzky, dostupnosťou zdrojov a geografickou polohou. Výroba bioplynu môže prebiehať v malom (domácom, poľnohospodárskom) alebo veľkom (priemyselnom, komunálnom) rozsahu.

Existuje niekoľko aplikácií pre bioplyn, vrátane:

• Ako palivo v doprave, buď samotné alebo v kombinácii s naftou alebo zemným plynom.
• Ako zdroj paliva na výrobu elektriny a tepla v domácnostiach, firmách a elektrárňach.
• Počas priemyselných operácií, ako je výroba bioplastov, chemikálií a hnojív.
• Na čistenie a dezinfekciu odpadových vôd.
• Okrem toho „biometán“ alebo čistý metán možno vyrobiť z bioplynu a použiť ho na výrobu plynu v kvalite potrubia.

Vo všeobecnosti je bioplyn flexibilný a udržateľný zdroj energie, ktorý môže podporiť energetickú nezávislosť, zlepšiť kvalitu ovzdušia a znížiť emisie skleníkových plynov.

4. Pevné biopalivá

Palivá pochádzajúce z pevnej biomasy, ako je drevo, rastliny a odpadové produkty, sú známe ako tuhé biopalivá. Môžu sa spaľovať okrem iného na výrobu tepla a energie a tiež sa dajú využiť rôznymi inými spôsobmi.

Pevné biopalivo sa počas spaľovacieho procesu spaľuje v kotle na výrobu tepla. Para vyrobená týmto teplom sa potom používa na pohon turbíny. Turbína vyrába elektrinu, ktorú môže následne energetický systém využiť na zásobovanie domácností a firiem.

Pevné biopalivá možno spaľovať v elektrárňach, ktoré boli špeciálne postavené ako alternatíva k bežným fosílnym palivám a ako prostriedok na zníženie emisií skleníkových plynov.

Druh použitého biopaliva, technológia spaľovania a udržateľnosť jeho výrobného procesu – to všetko ovplyvňuje efektívnosť procesu a aký veľký vplyv má biopalivo na životné prostredie.

Pevné biopalivá sa často používajú v komerčných a domácich vykurovacích systémoch, ako aj v priemyselných aplikáciách a aplikáciách na výrobu energie.

Ako surovina sa môžu použiť aj na výrobu biopalív, ako je bioetanol a bionafta.

10 krokov k výrobe biopalív

Celkovo existuje desať procesov na získanie hotového produktu z biopaliva, ktorý si môžete dať do auta.

• Hľadanie zdroja ropy
• Testovanie oleja
• Filtrácia oleja
• Výroba skúšobnej dávky
• Získanie výrobných nástrojov
• Získavanie chemikálií
• Predúprava oleja
• Spracovanie bionafty
• Opatrenia
• Umývanie a sušenie bionafty
• Manipulácia s glycerínom

1. Vyhľadanie zdroja ropy

Nájsť zásobu ropy na začiatok je najzákladnejšia otázka, ktorú ľudia majú. Väčšina ľudí nakupuje rastlinný olej v okolitých reštauráciách.

Avšak predtým, ako budeme diskutovať o tom, kde nájsť surové palivo, musíme zabezpečiť, aby odpadový olej, ktorý dostávame, bol predfiltrovaný na minimum 400 mikrónov.

Odvodnené majú nízke množstvo voľných mastných kyselín. Odporúčame vám kupovať použitý kuchynský olej v prevádzkach, ktoré menia olej každý týždeň. To vám pomôže nájsť olej vyššej triedy.

Spotrebiteľom sú k dispozícii aj repkové, kukuričné ​​a arašidové oleje.

Živočíšny tuk, loj alebo bravčová masť sú ďalšie zdroje, z ktorých sa získava odpadový olej. Pretože však tieto zdroje majú vyšší pomer gélového bodu, ktorý by mohol spôsobiť zanesenie motora pri vyšších teplotách, neodporúčame vám, aby ste z nich zbierali odpadový olej.

2. Testovanie oleja

Po prijatí oleja musíme skontrolovať jeho kvalitu, aby sme sa uistili, že ho môžeme použiť. Je dôležité olej najskôr otestovať. K dispozícii je množstvo možností testovania. Testovanie oleja na kyselinu a vodu sú dve najdôležitejšie.

Jednoducho zohrejte olej na panvici, aby ste skontrolovali bublinky, aby ste zistili, či je prítomná voda. Musíme študovať titráciu, aby sme zmerali úrovne kyslosti.

Titrácia je termín pre postup používaný na meranie úrovne kyslosti. Aby sa to dosiahlo, vzorka oleja sa musí zmiešať s presným množstvom pH-neutrálneho alkoholu. Hladina kyseliny by sa potom určila pomocou pH filtra; typicky sa používa fenolftaleín.

Je dôležité kontrolovať úroveň kyslosti. Základná chemikália, ktorú neskôr pridáme, môže byť neutralizovaná vysokým množstvom kyseliny, ak má olej vysokú úroveň kyslosti. Poznanie úrovne kyslosti nám umožňuje vypočítať a pridať presné množstvo základnej chemikálie potrebnej na jej premenu na biopalivo.

3. Filtrácia oleja

Po prefiltrovaní sa olej stáva čistejším a účinnejším. Musíme zabezpečiť, aby olej neobsahoval nečistoty, ako sú vločky z jedla. Zo všetkých možností filtrovania oleja odporúčame priniesť 55-galónový bubon s kovovým bubnovým filtrom.

Pochopenie veľkosti filtrov je kľúčové. Odporúčame, aby perforácie boli čo najmenšie. Ideálny filter by bol 400-mikrónový.

4. Výroba skúšobnej dávky

Pred začatím by bolo dobré urobiť testovaciu dávku. To preukáže, či ropa, ktorú ste nedávno získali, je alebo nie je cenná na výrobu biopalív.

Vytvorenie testovacej dávky je pomerne jednoduché, pretože všetky zložky sú zvyčajne dostupné v miestnych obchodoch s potravinami.

5. Získavanie výrobných nástrojov

Výroba biopaliva pre vás nie je náročná, ak máte správne nástroje. Aby ste to všetko umožnili, budete potrebovať nasledujúce položky:

• Nádoby na zber oleja: Na manipuláciu a skladovanie zozbieraného oleja. Na tento účel môžete znova použiť starý olejový sud alebo bubon. Požiadajte suseda, aby vám jeden požičal, ak má jeden, ktorý nepoužíva, ak ho nemôžete nájsť v kôlni. V najhoršom prípade sa zastavte na susednom šrotovisku!
• Možnosť prepravy ropy: presunúť ropu z oblasti zberu ropy (reštaurácií) do oblasti ťažby ropy (návrhom je dvor). Zvyčajne sa sud s olejom zmestí do vášho nákladného auta.
• Olejové filtre: Na odstránenie oleja, aby sa dal spracovať. 400 mikrometrov.
• Procesor biopaliva: Kombináciou chemikálií s olejom vám toto zariadenie pomôže premeniť váš olej na biopalivo.
• Barel ropy: Tá sa čistí od nečistôt pomocou umývacej nádrže na biopalivo.
• Nádrž na skladovanie biopaliva: Tie sú potrebné na zadržanie prefiltrovaného oleja po umytí a prefiltrovaní.
• Prevodové čerpadlá: Používajú sa na prepravu ropy medzi rôznymi nádobami a existujú v rôznych veľkostiach a formách.
• Titračná súprava: Na meranie kyslosti.

6. Získanie Chemikálie

Metanol sa používa v chemickom procese. Bionafta vzniká, keď sa metanol spojí s použitým rastlinným olejom.

Okrem metanolu by ste potrebovali aj hydroxid sodný alebo draselný. Obe sú dostupné v predajniach inštalatérskych potrieb. Hydroxid draselný robí glycerín tekutejším a ľahko sa rozpúšťa v metanole, preto vám odporúčame si nejaký zaobstarať.

Katalyzátor bude použitý ktorýmkoľvek z týchto hydroxidov na spustenie chemickej reakcie medzi metanolom a olejom.

7. Predúprava oleja

Pred spracovaním ropy na bionaftu sa musí pripraviť na spracovanie. V kroku 2 sme hovorili o výpočte obsahu vody a kyselín v oleji.

Teraz by sme sa mali pozrieť na to, ako zaobchádzať so zriedeným olejom a/alebo vysokým obsahom kyselín.

odvodnenie

Aj keď existujú rôzne spôsoby odvodnenia oleja, najjednoduchšie je nechať olej usadiť. Ak má dostatok času, voda len klesne na dno a dá sa odstrániť, pretože voda a olej spolu veľmi nevychádzajú.

Na urýchlenie tohto procesu je možné olej zahriať. To uľahčuje molekulám vody rozptýlenie zo suspenzie tým, že umožňuje molekulám oleja expandovať.

Zníženie hladiny kyseliny

Pred použitím oleja na výrobu bionafty by ste mali premýšľať o znížení hladiny kyseliny v oleji, ak má olej, ktorý dostávate, vysokú koncentráciu voľných mastných kyselín. Surovina s vysokým obsahom voľných mastných kyselín môže byť premenená na bionaftu, avšak tento proces je trochu pracný.

Dôvodom je, že kým budete mať bionaftu, budete mať stále veľa mydla, s ktorým sa musíte vysporiadať, pretože spotrebujete príliš veľa rozpúšťadla.

Existujú dve techniky na zníženie kyslosti oleja:

• Odstraňovanie žieravín
• Esterifikácia kyseliny

1. Čistenie lúhom

Aby sa to dosiahlo, časť pevnej zásady (hydroxid sodný alebo draselný) sa musí pred pridaním do oleja rozpustiť vo vode. Výsledkom je, že mastné kyseliny bez oleja sa spoja s pevným základom a vytvoria mydlo. Po odvodnení oleja a odstránení mydla sa môže použiť na výrobu bionafty.

Hoci je táto metóda účinná, výsledkom bude menej bionafty, pretože časť oleja sa premení na mydlo.

Zatiaľ čo niektoré zariadenia na výrobu bionafty zakazujú odstraňovanie žieravín ako metódu znižovania voľných mastných kyselín, vieme, že sa to dá a funguje to. Niektorí ľudia uprednostňujú iba druhý prístup.

2. Esterifikácia kyseliny

Voľné mastné kyseliny (FFA) v oleji sú počas tohto postupu modifikované pomocou kyseliny sírovej, takže môžu byť stále premenené na bionaftu. Táto metóda je vhodná pri práci s olejom, ktorý má veľké množstvo voľných mastných kyselín. Bol vybraný, pretože namiesto premeny FFA na mydlo iba mení reťazce kyselín, aby sa zmenili na biopalivo alebo bionaftu.

8. Bjódová nafta Processing

Hlavným účelom predchádzajúcich fáz bolo pripraviť sa na túto. Toto je primárna metóda premeny ropy na bionaftu. Skutočné reakcie, ktoré vám umožňujú vyrábať bionaftu z organického oleja, sa odohrávajú tu, kde sa deje kúzlo.

Predtým, ako odídeme, musíte precvičiť vynikajúcu bezpečnosť. Pozrime sa na niektoré bezpečnostné opatrenia, ktoré by ste mali prijať.

Opatrenia

Budete manipulovať s niektorými dosť korozívnymi kvapalinami, metanolom, silným alkoholom, poriadnym teplom a prenosom horľavých látok z jednej nádoby do druhej. Odporúča sa mať po ruke hasiaci prístroj, ktorý dokáže uhasiť popáleniny na báze oleja.

Bionaftu by sa mala spracovávať prednostne v dobre vetranom priestore, mimo dosahu detí a domácich zvierat a so správnym bezpečnostným vybavením.

Pred výrobou veľkého množstva bionafty sa poraďte s miestnou samosprávou a hasičským zborom, aby ste sa uistili, že s akýmikoľvek prísadami, alkoholom a inými látkami sa manipuluje a že sa používajú v súlade s miestnymi pravidlami a nariadeniami.

Ak sa v automobile s naftovým motorom použije domáca bionafta, môže dôjsť k strate záruky výrobcu. Vyskúšajte to, ak váš starý nákladný automobil vypršal záručnú dobu.

Ak je bionafta vyrobená správne, je často celkom zdravá. Je menej škodlivá ako kuchynská soľ a rozkladá sa rýchlejšie ako cukor. V prípade rozliatia sa nepovažuje za nebezpečný, pretože má vyšší bod vzplanutia ako bežná benzínová nafta.

9. Umývanie a sušenie bionafty

Pri výrobe bionafty často vstrekujeme viac metanolu, ako potrebujeme. Aby ste sa uistili, že chemická reakcia skončila, urobte to.

Po umiestnení reakcie je teraz značné množstvo metanolu súčasťou pôvodnej bionafty, avšak teraz má malú variáciu. Prebytok metanolu skončí v glyceríne. Okrem toho časť prebytočného metanolu zostáva v bionafte.

• Umývanie bionafty
• Sušiaca bionafta

1. Umývanie bionafty

Molekuly metanolu majú radi vodu viac ako bionaftu, keď sa používa.

Rozpustený metanol vo vode sa privádza dolu do vodnej vrstvy, kde je všetko ostatné pri vode. Ak ho budete umývať dostatočne dlho, prebytočný metanol a iné materiály, na ktorých sa držal, sa úplne odstránia.

Technika je v podstate rovnaká pri použití systému suchého prania. Glycerín, mydlo a metanol sú zachytené alebo absorbované suchou živicou alebo práškom, ale bionafta môže prejsť.

2. Sušenie bionafty

Poďme diskutovať o tom, ako sa zbaviť vody teraz, keď chcete.

V prvom rade existuje nespočetné množstvo spôsobov sušenia bionafty. Ak rýchlo vyhľadávate, sú roztrúsené po internete. Na výrobu bionafty budeme diskutovať len o niektorých jednoduchších metódach, ako to urobiť.

Preneste svoju bionaftu von na priame slnečné svetlo ako jeden z najlepších spôsobov, ako to dosiahnuť. Nechajte matku prírodu a mágiu spolupracovať. Slnečné teplo pomôže všetkej vode pomerne rýchlo vypariť, ak je počasie dostatočne suché.

Vaša bionafta je pripravená na použitie, keď je vysušená a neobsahuje glycerín.

10. Manipulácia s glycerínom

Nakladanie s odpadmi zariadenia môžu prijať použitý glycerín. Zariadenie má unikátne spracovateľské zariadenie nazývané anaeróbny digestor, označovaný aj ako metánový digestor.

V podstate sa všetka surová odpadová voda spojí vo veľkom miešacom zariadení predtým, ako sa presunie do veľkej nádrže, kde baktérie požierajú a rozkladajú surovú odpadovú vodu.

Ako vedľajší produkt baktérií potom vzniká metánový plyn. V metánových elektrárňach sa metán zachytáva a spaľuje.

Baktérie využívajú ako potravu surový glycerín, ktorý zvyšuje produkciu metánu. Teraz máme zelenú možnosť zlikvidovať všetok náš glycerín, pretože zariadenie na nakladanie s odpadmi ho dokázalo prijať.

záver

Na záver možno povedať, že biopalivá možno využiť na dopravu, energiu, osvetlenie a teplo. V chloroplastoch buniek prebiehajú dva kroky fotosyntézy – reakcia svetla a reakcia v tme. Biopalivá môžu byť vyrobené z rôznych biologických produktov vrátane dreva, tráv, olejov, cukrov a škrobov.

Odporúčanie

• 10 Výhody a prínosy biotechnológie
  .
• 10 Nevýhody biotechnológie
  .
• Prečo je biodiverzita pre ľudí dôležitá?
  .
• 16 Účinky znečistenia na biodiverzitu
  .
• 22 Výhody a nevýhody biopalív