Sulge
Menüü

Biokütuse energia määratlus, tüübid, funktsioonid ja omadused

Energia-biokütus

Kiirlugemisloendsaade
1.Biokütuse mõiste
2.Biokütuse omadused
3.Biokütuste tüübid
3.1.Biomaterjalide energia jäätmetest
3.2.Taimeõli
3.3.Biodiisel
3.4.Bioetanool
4.BioFueli tooted
4.1.Bioetanool
4.2.Bio-diisel
4.3.Bioõli
4.3.1.Bio-Oilil on 3 derivaati, nimelt:
5.Biokütuste eelised ja puudused
6.Biokütuste eelised ja funktsioonid
7.Biokütus alternatiivse kütusena
7.1.Jaga seda:
7.2.Seonduvad postitused:

Biokütuse mõiste

Biokütus või biokütus on orgaanilistest materjalidest toodetud tahke, vedel või gaasiline kütus. Biokütuseid saab toota otse tehastest või kaudselt tööstus-, äri-, olme- või põllumajandusjäätmetest. Biokütuseid saab toota otse tehastest või kaudselt tööstus-, äri-, olme- või põllumajandusjäätmetest. Biokütuste tootmiseks on kolm võimalust: kuivade orgaaniliste jäätmete (näiteks majapidamis-, tööstus- ja põllumajandusjäätmete) põletamine; märgade jäätmete (näiteks loomasõnniku) kääritamine ilma hapnikuta biogaasi saamiseks (mis sisaldab kuni 60 protsenti metaani), või suhkruroo või maisi kääritamine alkoholi ja estrite saamiseks; ja metsadest saadud energia (kiiresti kasvavate taimede puidu tootmine kütusena).

instagram viewer

Fermentatsiooniprotsessis saadakse kahte tüüpi biokütuseid: alkoholid ja estrid. Neid materjale võiks teoreetiliselt kasutada fossiilkütuste asendamiseks, kuid kuna mõnikord on vaja suuri mootorivahetusi, segatakse biokütuseid tavaliselt fossiilkütustega. Euroopa Liit kavatseb 2010. aastaks lisada fossiilkütustele 5,75 protsenti nisust, peedist, kartulist või maisist toodetud etanooli ja 2020. aastaks 20 protsenti. 2002. aastal moodustas Brasiilias umbes veerandi transpordikütusest etanool.

Biokütused pakuvad võimalust toota biokütuste tootmiseks kasutatavate taimede mitmekesisuse tõttu atmosfääri süsiniku taset tõstmata vähendada süsinikdioksiidi taset atmosfääris, erinevalt fossiilkütustest, mis taastavad miljoneid aastaid mullapinna all salvestunud süsinikku õhk. Seega on biokütus süsiniku suhtes neutraalsem ja suurendab veidi kasvuhoonegaaside kontsentratsiooni atmosfääris (kuigi on kahtlusi, kas seda eelist on praktikas võimalik saavutada). Biokütuste kasutamine vähendab ka sõltuvust naftast ja suurendab energiajulgeolekut.

Biokütuste tootmiseks on kaks üldist strateegiat. Esimene strateegia on kasvatada suhkrut (suhkruroog, suhkrupeet ja magus sorgo [2]) või taimed, mis sisaldavad tärklist / polüsahhariide (mais), kasutavad seejärel etüüli saamiseks pärmi kääritamist alkohol. Teine strateegia on istutada mitmesuguseid kõrge taime- / taimeõli sisaldusega põllukultuure nagu õlipalm, sojauba, vetikad või jatropa. Kuumutamisel taimeõli viskoossus väheneb ja seda saab põletada otse sees diiselmootoreid või taimeõlisid saab keemiliselt töödelda selliste kütuste tootmiseks nagu biodiisel. Puitu ja selle kõrvalsaadusi saab muuta biokütusteks, näiteks puugaasiks, metanooliks või etanooliks.

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Nafta ja gaasi erinevused ning nende seletused

Biokütuse omadused

Biokütused on taimeõlist saadud kütus biodiisli, bioetanooli või bioõli. Biodiisel oma keemilises elemendis on alküülester (metüül, etüül, isopropüül ja muud sarnased), mis on saadud rasvhapetest, tavaliselt toodetakse biodiislit palmiõlist, kastoorseemneõlist jne. Biodiislit toodetakse tavaliselt metaboolse reaktsiooni või taimsete või loomsete rasvade õlide etanoolimise teel alkoholiga (metanool / etanool). Kuna sellel on füüsikalised ja keemilised omadused, mis sarnanevad alternatiivkütustega, on sellel suur potentsiaal rahuldada mõningaid diislikütuse vajadusi.

Biodiisli omadused on järgmised:

  1. Vähendage suitsu läbipaistmatust
  2. Heitgaaside vähendamine
  3. On paremate määrimisomadustega kui fossiilkütused
  4. Diislikütusega segatuna võib see suureneda biolagunevus kuni 500%
  5. Sarnaselt diislikütusega, seega ei vaja selle kasutamine mootori muutmist
  6. Ei sisalda aromaatseid ega lämmastikuühendeid
  7. Sisaldab ainult väävlit tasemega alla 15 ppm.
  8. Põlemisel tõhusam, kuna see sisaldab 11 massiprotsenti hapnikku.

Vedelkütusena on biodiislikütust väga lihtne kasutada ja seda saab otse diiselmootorisse juhtida, ilma et oleks vaja mootorit muuta. Lisaks saab seda segada diislikütusega, et saada biodiislisegu, mis sisaldabtsetaan kõrgem. Biodiisli kasutamine võib Indoneesias olla lahendus imporditud diislikütuse sõltuvuse vähendamiseks 39,7 protsendi võrra. Biodiisel on osutunud ka keskkonnasõbralikuks, kuna see ei sisalda väävlit.

Kui biodiislikütusel on diislikütusega palju sarnasusi, on see bioetanooliga erinev. Bioetanoolil on palju sarnasusi bensiiniga. Bioetanooli toodetakse taimsetest allikatest, mis pärinevad suhkrut sisaldavatest, tselluloosi- või tärkliserikkadest taimedest, näiteks melassist, mahlast, sorgost, nipa mahlast, maniokist, bataadist jt.

Bioetanooli omadused on järgmised:

  1. On kõrge oktaanarvuga
  2. On võimeline vähendama suitsu läbipaistmatuse taset, tervisele kahjulikke tahkete osakeste heitkoguseid, samuti CO ja CO heitmeid2
  3. Sarnaselt bensiinile, seega ei vaja selle kasutamine mootori muutmist.
  4. Ei sisalda plii (Pb) ühendeid

Alternatiivse kütusena võib otseselt kasutada bensiini, kus on kuni 20 protsenti bioetanooli kasutatakse bensiinimootoriga mootorimootorites ilma tehnilisi probleeme tekitamata ja väga sõbralik keskkond. Katsetulemuste süsinikmonooksiidi (CO) tase kiirusel 2500 pööret minutis registreeris 20 protsenti bensiinil 0,76 protsenti süsinikdioksiidi, lisatasu aga 3,66 protsenti ja Pertamax 2,85 protsenti.

Taimedest suures mahus etanooli valmistamise põhiprotsess on mikroobide (pärm / pärm) kasutamine.pärm), mis suudab kääritada selles sisalduvat suhkrut, läbib suhkur pärast käärimisprotsessi destilleerimist, dehüdratsiooni ja denatureerimist viimases etapis on aga mitut tüüpi taimi, mis vajavad fermentatsiooni käigus täiendavaid protsesse, nimelt hüdrolüüsiprotsess, et suhkur saaks suhkruks muutuda. süsivesikud.

Pikka aega ennustatud kütusekriis paneb rea teadlasi, nendes tingimustes saab välja töötada aastatepikkuse uurimistöö tulemusi. Tärklise tööstustehnoloogia keskus (B2TP) BPPT on bensiini jaoks välja töötanud Gasohol BE-10. Etanool pärineb alkoholist, mis on struktuurilt sarnane õlle või veiniga. Alkoholi valmistamiseks kasutatakse seda käärimisprotsessi kaudu taimsetest toorainetest, mis sisaldavad palju süsivesikuid, näiteks maniokist.

Biokütusteks võib liigitada palju energialiike, näiteks biomass, bioenergia jäätmetest, kasutatud toiduõlist, biodiislist, bioalkoholid, biogaas (mis kasutab loomseid ja inimjäätmeid), tahked biokütused, süngas (sünteetiline kunstlikud gaasid) ja paljud teised tüübid.

Kuigi bioõli on taimeõlist saadud biokütus (sirge taimeõli) ja termokeemiliselt töödeldud biomass otsese veeldamise või kiire pürolüüsi teel. Biomass pärineb ülejäänud elusorganismide, tööstuslike või olmejäätmete ainevahetusest, mida saab ringlusse võtta, näiteks puit, teravili, põhk, loomsed jäätmed ja isegi toidujäägid. Bioõli saab kasutada ka petrooleumi ja kütteõli asendajana.

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Keemilise reaktsiooni määratlus

Biokütuste tüübid

  • Biomaterjalide energia jäätmetest

Jäätmete biomassi kasutamine energia tootmiseks võib vähendada erinevaid majandamisprobleeme saaste ja kõrvaldamine, vähendada fossiilkütuste kasutamist ja vähendada kasvuhoonegaaside heitkoguseid klaas. Euroopa Liit on avaldanud aruande, milles tuuakse esile jäätmetest saadud bioenergia potentsiaal aidata kaasa globaalse soojenemise vähendamisele. Aruandes jõutakse järeldusele, et aastaks 2020 on biomassist saadaval 19 miljonit tonni naftat, 46% biojäätmed: tahked olmejäätmed, põllumajandusjäägid, loomakasvatusjäätmed ja muud biolagunevad jäätmevood muud.

Lõppprügila toodab suures koguses gaasi, kuna sinna maetud jäätmed lagundatakse anaeroobselt. Neid gaase tuntakse üheskoos prügilagaasina (LFG). Prügilagaasi võib põletada kas otse soojuse tootmiseks või elektri tootmiseks avalikuks tarbimiseks. Prügilagaas sisaldab umbes 50% metaani, gaasi, mida leidub ka maagaasis.

Biomass võib pärineda taimsetest jäätmetest. Inimeste ja loomsete jäätmete reservuaaridest atmosfääri sattuvad gaasid ei ole soovitav, kuna metaan on üks kasvuhoonegaasidest, mille globaalse soojenemise potentsiaal ületab süsinikdioksiid. Frank Keppler ja Thomas Rockmann avastasid, et elusad taimed toodavad ka CH4 metaani.

Papaia puuviljajäätmete tooreks muutmise protsess

Vajalikud seadmed:

  1. Riivmasin puuvilja purustamiseks. Kui riivmasinat on raske hankida, saate seda ka käsitsi kasutada, seda kloppides.
  2. Trummel või vann tooraine mahutamiseks.
  3. Trummel või kääritusvann
  4. Väike skaala. Võite kasutada kooki skaalat.
  5. Etanooliarvestid. Kui see tööriist tuleb osta linnast. Tavaliselt on kauplusi, kus müüakse laboriseadmeid.
  6. destilleerija. See tööriist tuleb tellida tootjalt. Destilleerija võimsus reguleeritakse etanooli tootmise võimsusega.
  7. Muu abivahend, näiteks: ämbrid, kaabitsad, matšeeted jt.

Materjalid

  • Puuviljajäätmed, ilmselt on see peamine tooraine.
  • Pärmileib. Võite kasutada pagaripärmi, mida müüakse laialdaselt kookide / leiva toorainet müüvates kauplustes.
  • Karbamiid ja NPK (15-15-15) pärmi täiendavaks toitmiseks.

Retsepti koostisosad

  1. Pärm = 0,5% x suhkrusisaldus x puuviljamahla maht
  2. Karbamiid = 0,5% x suhkrusisaldus x puuviljamahla maht
  3. NPK = 0,2% x suhkrusisaldus x puuviljamahla maht

Näiteks puuviljamahla suhkrusisaldus on 10%, seega iga 200 liitri ühe trumli mahu kohta on täiendavad koostisosad:

  • 100 gr pärm
  • 100 gr karbamiid
  • 40 gr NPK

Valmistamise viisid

  1. Puu purustatakse kõigepealt riiviga või purustatakse.
  2. Pange karbamiid ja NPK trumlisse ja segage, kuni see on ühtlaselt jaotunud.
  3. Lahjendage pärmi leige veega, segades, kuni ilmub vaht.
  4. Lisage pärm mahlale ja segage, kuni see on ühtlaselt segunenud.
  5. Leivapärmi ja NPK segu tuleks segada, kuni see on ühtlaselt segunenud.
  6. Puuviljamahla kääritatakse vähemalt 72 tundi või 3 päeva, kuni vaht enam ei ilmu.
  7. Mahl pressitakse välja ja võetakse vesi.
  8. Seejärel destilleeritakse see mahl etanooli saamiseks.

  • Taimeõli

Taimeõli võib kasutada toidu või kütusena; kütuse kasutamisel võib õli kvaliteet olla madalam. Taimeõli saab kasutada vanemates diiselmootorites (mis on varustatud kaudse sissepritsesüsteemiga, kuid ainult sooja kliima korral. Paljudel juhtudel saab biodiisli tootmiseks kasutada taimeõli, mida enamik diiselmootoreid saab kasutada tavalise diislikütusega segatuna. MAN B&W Diesel, Wartsila ja Deutz AG pakuvad mootoreid, mida saab kasutada otse taimeõliga. Biodiisliks töödeldavat kasutatud taimeõli suurendatakse ja väikeses mahus puhastatakse veest ja tahketest osakestest ning kasutatakse kütusena.

Kasutatud õli töötlemise tsükkel

  • Biodiisel

Biodiisel on Euroopas kõige tavalisem biokütus. Biodiisel toodetakse õlist või rasvast ümberesterdamise teel ja see on vedelik, mille koostis sarnaneb mineraalse diislikütuse omaga. Selle keemiline nimetus on metüülrasvhappe (või etüül) ester (FAME). Õli segatakse naatriumhüdroksiidi ja metanooliga (või etanooliga) ja keemilise reaktsiooni tulemusena saadakse biodiisel (FAME) ja glütserool. Iga 10 osa biodiisli kohta toodetakse 1 osa glütserooli.

Biodiislit saab kasutada igas diiselmootoris, kui seda segatakse mineraalse diislikütusega. Mõnes riigis annavad tootjad garantii 100% biodiisli kasutamiseks. Enamik sõidukitootjaid piirdub biodiislikütuse kasutamise soovitustega 15% -ni segatuna mineraalse diislikütusega. Enamikus Euroopa riikides kasutatakse 5% biodiislikütuse segu laialdaselt ja on saadaval paljudes tanklates.

USA-s sõidab enam kui 80% kommertsveokitest ja linnaliinibussidest diisel. Selle tulemusel kasvas USA biodiisli kasutamine kiiresti - umbes 25 miljonilt gallonilt aastas 2004. aastal 78 miljonile gallonile 2005. aasta alguses. 2006. aasta lõpuks on biodiisli tootmine hinnanguliselt neljakordistunud 1 miljardi gallonini.

Biodiisli kasutamise eelised

  1. Toodetud taastuvatest energiaallikatest ja tooraine kättesaadavus on tagatud
  2. Kõrge tsetaaniarv (number, mis näitab, kas diislikütuse kvaliteet on mootori põlemiskambri põlemiskiiruse olemuse põhjal hea või mitte)
  3. Suur viskoossus, nii et sellel on paremad määrimisomadused kui diislikütusel, pikendades nii mootori eluiga
  4. Saab toota kohapeal
  5. On madala väävlisisaldusega
  6. Suitsu läbipaistmatuse vähendamine
  7. Heitgaaside vähendamine
  8. Biodiisli ja petrooleumi segamine võib suurendada diislikütuse biolagunevust kuni 500%

Biodiisli valmistamise protsessis on peamine ühend ester. Esteril on järgmine valem:

Esterite ehitamise valem

Biodiislit saab valmistada rasvhapete ümberesterdamisel. Taimsetest rasvaõlidest saadud rasvhapped reageeritakse alkoholiga, et saada estreid ja kõrvalsaadusi glütseriini kujul, millel on samuti kõrge majanduslik väärtus.

Biodiislit on diislikütuse asendajana laialdaselt kasutatud. Väljatöötatud biodiisli lähteaine sõltub riigi loodusvaradest, rapsiõlist Saksamaal ja Austrias, sojaõlist Ameerika Ühendriikides, palmiõlist Malaisia ​​ja kookosõli Filipiinidel Indoneesias on palju taimset rasva tootvaid taimi, sealhulgas õlipalm, kookos, jatropha, jatropha, nyamplung ja kookosõli. jne. Mõningaid biodiislikütuse lähteainete potentsiaalseid põllukultuure on näha allolevas tabelis.

potentsiaalsed põllukultuurid biodiislikütuse lähteainena

Diislikütuse asendajana kasutamiseks peab biodiiselil olema diisliõliga sarnased füüsikalised ja keemilised omadused. Üks olulisi füüsikalisi omadusi on viskoossus. Tegelikult võib kütusena kasutada taimset rasvaõli, kuid selle viskoossus on liiga kõrge, nii et see ei vasta diiselmootorite kütusena kasutamiseks kehtestatud nõuetele. Biodiisli füüsikaliste ja keemiliste omaduste võrdlus diisliõliga on esitatud allolevas tabelis

Biodiisli füüsikaliste ja keemiliste omaduste võrdlus

Diislikütusega võrreldes on biodiislil mitmeid eeliseid. Selle peamine eelis on see, et põlemisel tekkivad heitmed on keskkonnasõbralikud, kuna taimed imavad neid kergesti tagasi ja ei sisalda SOx. Biodiislikütuse põlemisel tekkivate heitkoguste võrdlus diiselõliga on esitatud allolevas tabelis all

Biodiisli põlemisel tekkivate heitmete võrdlus

Lisaks on biodiisli mitmed muud eelised:

  • Kõrgema leekpunkti tõttu on laos ohutum
  • Taastuvad toorained
  • Suur tsetaaniarv

Triglütseriidid

Õli või rasv on vees lahustumatu aine (hüdrofoobne), mis koosneb ühest moolist glütseroolist ja kolmest moolist rasvhapetest. Õlid või rasvad on üldtuntud ka triglütseriididena (Sonntag, 1979). Triglütseriidide keemiline struktuur on toodud allpool.

Triglütseriidid

R1, R2 ja R3 on rasvhapete kujul olevad süsivesinikahelad, mille C-aatomite arv on üle kümne. See ühend muundatakse esteriks üleesterdamise reaktsiooni abil.

Indoneesias on palju taimi, mis toodavad biodiisli tootmise toorainena taimerasvaõli. See looduslik rikkus pole siiani eriti arenenud. Indoneesia erinevate taimede rasvhapete sisaldust ja koostist võib näha tabelist 2.4.

Rasvhapete sisaldus ja koostis

  • Bioetanool

Bioloogiliselt toodetud alkoholid, kõige tavalisem on etanool, vähem levinud on propanool ja butanool, mis on toodetud mikroorganismide ja ensüümide toimel suhkru või tärklise või tselluloosi kääritamisel. Biobutanooli peetakse sageli bensiini otseseks asendajaks, sest seda saab kasutada otse bensiinimootorites.

Butanool tekib ABE (atsetoon, butanool, etanool) kääritamisel ja protsessi eksperimentaalsel modifitseerimisel Tulemused näitavad kõrget energia saagispotentsiaali, kui toode on butanool vedel. Butanool võib toota rohkem energiat ja seda saab põletada “otse” olemasolevates bensiinimootorites (ilma mootori modifikatsioonita). Ja vähem söövitav ja veega vähem segunev kui etanool ja seda saab levitada väljakujunenud infrastruktuuri kaudu seal on. Dupont ja BP teevad butanooli tootmiseks koostööd.

Etanoolkütus on maailmas kõige tavalisem biokütus, eriti Brasiilias etanoolkütus. Alkohoolseid kütuseid toodetakse nisust, maisist, suhkrupeedist, nisust, suhkrupeedist, suhkruroog, melass ning suhkur või tärklis, millest saab teha alkohoolseid jooke (näiteks kartulid ja puuviljajäätmed, jne). Etanooli tootmisel kasutatakse ensüümi seedimist tärklisest suhkru tootmiseks, suhkru kääritamisel, destilleerimisel ja kuivatamisel. See protsess nõuab soojendamiseks palju energiat (sageli kasutatakse maagaasi).

Tselluloosse etanooli tootmisel kasutatakse toiduks mittekasutatavaid põllukultuure või mittetarbitavaid kõrvalsaadusi, mis ei mõjuta toidutsüklit.

Etanooli tootmine tselluloosist on keeruline ja kallis lisamapp ning tehnilised probleemid on veel lahendamata. Veised, kes söövad rohtu ja kasutavad aeglast seedeprotsessi selle lagundamiseks glükoosiks (suhkur). Tselluloosse etanooli laboris viiakse läbi palju eksperimentaalseid protsesse, et teha sama ja kasutada neid etanoolkütuste valmistamiseks.

Mõned teadlased on väljendanud muret eksperimentaalsete rekombinantse DNA geneetiliste meetodite pärast, mis püüavad välja töötada ensüüme, mis suudavad lagundavad puitu loodusest kiiremini, neid mikroskoopilisi olendeid võib kogemata loodusesse lasta, eksponentsiaalselt kasvada, tuul levitada, ja lõppkokkuvõttes põhjustada kogu taime struktuurilisi kahjustusi, mis võib lõpetada fotosünteesi käigus eralduva hapniku tootmise taim.

Etanooli saab kasutada bensiinimootorites bensiini asendajana; Etanooli võib teatud protsendimääraga bensiiniga segada. Enamik bensiinimootoreid võib töötada kuni 15% etanooli ja bensiini segus. Etanooliga bensiinil on suurem oktaaniarv, mis tähendab, et mootor võib kuumemalt ja tõhusamalt põleda.

Etanoolkütusel on madalam BTU, mis tähendab, et sama vahemaa läbimiseks on vaja rohkem kütust. Kõrgsurvega mootorites on vaja kütust vähem etanooli ja aeglase põlemisega, et vältida koputavat eelsüttimist.

Etanool on väga söövitav põlemissüsteemide, kummi, alumiiniumvoolikute ja -tihendite ning põlemiskambrite suhtes. Seetõttu on alkoholi sisaldava kütuse kasutamine õhusõidukitel ebaseaduslik. Suure kontsentratsiooniga või 100% etanoolisegude korral tuleb mootorit muuta.

Söövitavat ainet põhjustavat etanooli ei saa bensiinitoru kaudu juhtida, seetõttu on vaja paakautot kallim roostevaba teras, suurendades etanooli tarnimiseks vajalikke kulusid ja energiakulu tarbija. Paljud sõidukitootjad toodavad praegu paindlikke kütusega sõidukeid, mis võivad töötada bioetanooli ja bensiini, kuni 100% bioetanooli kombinatsioonis.

Alkohol seguneb bensiini ja veega, mistõttu etanoolikütust saab pärast puhastusprotsessi segada, imades atmosfäärist niiskust. Etanoolkütuses sisalduv vesi võib vähendada efektiivsust, muuta mootori käivitamise keeruliseks, põhjustada tööprobleeme ja oksüdeerida alumiiniumi (karburaatori ja metallkomponentide rooste).

Bioetanooli tootmise protsess

Etanooli / bioetanooli (või alkoholi) tootmine koos tärklist või süsivesikuid sisaldavate taimsete toorainetega toimub süsivesikute muundamise teel vees lahustuvaks suhkruks (glükoos). Tärklist või süsivesikuid ja melassi sisaldavate taimsete toorainete muundamine bioetanooliks on toodud tabelis 1.

Tabel 1. Tärklist või süsivesikuid ja tilka sisaldavate taimsete toorainete muundamine bioetanooliks

Tärklist sisaldavate taimsete toorainete muundamine

Glükoosi saab valmistada tärklisest, valmistamisprotsessi saab eristada kasutatud abiainete, nimelt happelise hüdrolüüsi ja ensüümi hüdrolüüsi põhjal. Kahe hüdrolüüsi tüübi põhjal on praegu ensüümide hüdrolüüs laiemalt arenenud, samas kui happeline hüdrolüüs (nt koos väävelhape) on vähem arenenud, seetõttu kasutatakse tärklisest glükoosi valmistamise protsessi koos ensüümi hüdrolüüsiga.

Süsivesikute muundamisel vees lahustuvateks suhkruteks (glükoosiks) toimub see vee ja ensüümide lisamisega; seejärel viiakse pärmi või pärmi lisamisega läbi kääritamise või suhkru kääritamise etanooliks protsess. Etanooli / bioetanooli tootmise protsessis toimuvad reaktsioonid on lihtsalt näidatud reaktsioonides 1 ja 2.

H2O
(C6H10O5) n ————————— N C6H12O6 (1)
ensüümid
(tärklis) ——————————— (glükoos)
(C6H12O6) n —————————- 2 C2H5OH + 2 CO2. (2)
pärm (pärm)
(glükoos) ——————————– (etanool)

1. Tooraine ettevalmistamine
Bietanooli tootmiseks võib tooraine saada erinevatest taimedest, nii neist, mis toodavad otseselt lihtsuhkruid nagu suhkruroog (suhkruroog), magus nisu (magus sorgo) või need, mis toodavad jahu, näiteks mais (mais), maniokk (maniokk) ja nisu (tera sorgo) lisaks muud materjalid.

Tooraine valmistamine varieerub sõltuvalt tooraine tüübist, näiteks toorainena kasutame maniokit. Kooritud ja puhastatud maniokk purustatakse selle tärkliserikka struktuuri lõhustamiseks, et see saaks veega hästi suhelda.

2. Likvideerimine ja suhkrustamine
Kassava tooraine jahu või tärklise kujul olev süsivesikute sisaldus muundatakse komplekssuhkruks ensüümi Alpha Amylase kasutamine kuumutusprotsessi (küpsetamise) abil temperatuuril 90 kraadi Celsiuse järgi (hüdrolüüs). Selles seisundis kogeb jahu želatiinistumist (pakseneb nagu želee). Optimaalsetes tingimustes töötavad alfa-amülaasi ensüümid jahu struktuuri keemiliseks lagundamiseks keerukateks suhkruteks (dekstriin). Vedeldamisprotsess on lõppenud, tähistatud parameetriga, kus töödeldud läga muutub vedelamaks nagu supp.

Kui suhkrustamise protsess (komplekssuhkrute lagundamine lihtsuhkruteks) hõlmab järgmisi etappe:

  • Suspensiooni jahutamine optimaalse temperatuurini. Glükoosamülaasi ensüüm töötab.
  • Ensüümi optimaalne pH-seade.
  • Glükoosamülaasi ensüümi lisamine sobivalt ning pH ja temperatuuri hoidmine temperatuuril 60 kraadi Celsiuse järgi, kuni suhkrustamine on lõpule jõudnud (tehakse lihtsa suhkrusisalduse testimisega) genereeritud).

3. Kääritamine
Selles etapis on jahust saanud lihtsad suhkrud (glükoos ja osa fruktoosist), mille suhkrusisaldus jääb vahemikku 5–12%. Järgmine samm on pärmi segamine toorainevedelikus ja jätmine suletud anumasse (fermenter) optimaalsel temperatuurivahemikul 27 kuni 32 kraadi Celsiuse järgi 5 kuni 7 päeva jooksul anaeroobne).

Kogu protsess nõuab täpsust, et toorainet ei saastaks teised mikroobid. Teisisõnu, alates toorest valmistamisest, veeldamisest, sahhariseerimisest kuni kääritamiseni, peab see olema saasteainevaba. Fermentatsiooniprotsessi käigus tekib vedelat etanooli / alkoholi ja CO2. Kääritamise tulemusena saadakse vedelik, mis sisaldab alkoholi / etanooli madalas vahemikus 7–10% (tavaliselt nimetatakse seda õllevedelikuks). Etanooli maksimaalsel 10% tasemel muutub pärm passiivseks, kuna liigne alkohol on pärmile endale toksiline ja lülitab selle tegevuse välja.

4. Destilleerimine.
Kääritatud õlle vedelikus oleva alkoholi eraldamiseks tehakse destilleerimine või üldisemalt destilleerimine. Destilleerimisprotsessis aurustub etanool temperatuuril 78 kraadi (vastab alkoholi keemistemperatuurile) kõigepealt veele, mille keemistemperatuur on 95 kraadi. Destillaatoris olev etanooliaur voolab kondensaatorisse, nii et see kondenseerub vedelaks etanooliks. Etanooli rafineerimine on kogu bioetanooli tootmisprotsessi kõige olulisem osa. Selle rakendamisel on vaja ettevõtjaid, kes on valdanud etanooli destilleerimise tehnikat. Etanooli destilleerimise optimaalsete tulemuste saamiseks on vaja lisaks operaatorile ka kääritamisvõtete mõistmist ja destilleerija kvaliteetset varustust.

Etanooli destilleerimist saab teha kahel (kahel) viisil:

  1. Destilleerimisel kasutatakse traditsioonilisi (tavapäraseid) tehnikaid ja destilleerijaid. Sel viisil jääb toodetud etanooli sisaldus vaid 20–30%.
  2. Destilleerimisel kasutatakse tagasijooksukolonni (mitmetasandilist) destillaatorit ja tehnikat. Selle meetodi ja destillaatori abil võib toodetud etanoolisisaldus 2 (kahe) destilleerimisastme jooksul ulatuda 90–95% -ni.

5. Dehüdratsioon
Destilleerimise tulemuseks on 95% etanool, mida ei saa bensiini lahustada. Kütuse asendamiseks on vajalik etanoolisisaldus 99,6–99,8% või seda nimetatakse kuivaks etanooliks. 95% -lise etanooli puhastamiseks on vaja dehüdratsiooniprotsessi (absorbeeriv destilleerimine), kasutades mitut meetodit, sealhulgas: Keemiline meetod lubjakivi kasutamisel 2. Füüsika viis võetakse läbi absorptsiooniprotsessi, kasutades sünteetilist tseoliiti. Dehüdratsiooni tulemus on 99,6-99,8% etanooli kujul, nii et seda saab liigitada täisklassi etanooli (FGE) kategooriasse, seejärel sobib see Pertamina standardite kohaselt kasutamiseks mootorikütusena. Selles puhastamisprotsessis kasutatavat seadet nimetatakse dehüdraatoriks.

6. Etanooli destilleerimise kõrvalprodukt.
Etanooli destilleerimisprotsessi lõppedes tekivad tahked ained (muda) ja vedelad jäätmed (vinaas). Keskkonnareostusele avaldatava mõju minimeerimiseks muudetakse teatud protsessidega tahkeid jäätmeid kaaliumväetiseks, biogaasi valmistamise materjaliks, kompostiks, sääsepoolide ja loomasööda alusmaterjaliks. Vahepeal töödeldakse vedelad jäätmed vedelaks väetiseks. Seega ei pea bioetanooli tootjad keskkonnamõjudega seotud probleemide pärast muretsema.

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Energia mõiste

BioFueli tooted

Bioetanool

kasutatakse transpordis BBM (bensiin) asendajana eesmärgiga 10%. Tooraineks on suhkruroog (suhkruroog) ja maniokk (maniokk).

Bio-diisel

asendab diislikütust (päikeseenergiat), mida kasutatakse transpordis (10%) ja elektrijaamas (50%). Tooraine on pärit palmiõlist ja Jatropha Fence'ist.

Bioõli

Bio-Oilil on 3 derivaati, nimelt:

  1. Bio-petrooleum
    leibkonna petrooleumi (10%) asendajana palmiõli ja Jatropha toorainetega
  2. Bio-Oi
    transpordi (10%) ja elektrijaama (10-50%) asendajana mootorsõidukite diisliõli (ADO) ja tööstuse diisliõli (IDO) asendaja mere- ja raudteetranspordile (10%), samuti sama tooraine nagu Bio-petrooleum.
  3. Bioõli
    tööstuse kütteõli (kütteõli) asendajana koguni 50%. Tooraineks on palmiõli ja Jatropha.
  4. Bio-diisel
    diislikütuse asendajana transpordis (10%) ja elektrijaamades (50%). Tooraineks on palmiõli ja Jatropha.

Mõned Indoneesia tuntud biokütuse tootjad on:

  1. Eterindo Ida-Jaava
  2. Molindo Raya
  3. Lampung Destileri
  4. Alternatiivenergia Indoneesia
  5. Sumi Asih
  6. Plaatina
  7. Wilmar Bioenergy Indoneesia

Energeetika ja maavarade osakonna andmed mainivad ka mitmeid elektrijaamu, mis juba kasutavad biokütust kütusena.

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Alternatiivenergia

Biokütuste eelised ja puudused

Seda ei saa eitada, kui biokütus selle eeliseks on taastuv energiaallikastaastuvad energiaallikad) võrreldes fossiilkütustega. Kõrge naftahinnaga biokütus pakkuda odavamat alternatiivi. Kuid teisest küljest on vaja pöörata tähelepanu selle negatiivsele küljele biokütus. Esiteks biokütus arvatakse sageli olevat vähesaastav energiaallikas (roheline energiaallikas). Kõik biokütused ei ole keskkonnasõbralikud. Näiteks, biokütus nagu palmiõlist saadav biodiisel suurendab tegelikult CO2 metsade hävitamise tõttu, eriti troopilistes riikides nagu Indoneesia ja Malaisia.

Miljonid hektarid troopilisi metsi Sumatras ja Kalimantanis on õlipalmiistandusteks muutmise tõttu välja surnud. Hinnanguliselt toodetakse iga 1 tonni toodetud palmiõli kohta 33 tonni CO2 metsa raadamise, kuivendamise ja mullaharimise või 10-kordse CO2 bensiini tonni kohta. Kuid teisest küljest usuvad mõned eksperdid biokütus avaldavad negatiivset mõju toidu kättesaadavusele ja keskkonnasäästlikkusele. Üldiselt nimetatakse taimsetest materjalidest alternatiivkütuste tüüpe biodiisliks (diislikütuse kütuse asendajaks) ja bioetanooliks (bensiini kütuseasendajaks).

Biokütused Samuti arvatakse, et see on üks metsade hävitamist ja toidutoodangu vähenemist põhjustavaid tegureid, kuna maad kasutatakse tooraine istutamiseks. biokütus. Maakasutus muutub lõpuks keeruliseks valikuks, sest ühelt poolt soovivad põllumehed meie toiduvajadusi rahuldada vaid minimaalse kasumiga. Teisalt tahavad nad saada ka lähtekultuuride kasvatamise teel paremat kasumit biokütus.

Seoses maaprobleemidega on teada, et Indoneesial on tohutuid maaressursse erinevate põllumajandustoodete arendamiseks. Indoneesia maa-ala ulatub 188,20 miljoni hektarini, mis koosneb 148 miljonist hektarist kuivast ja 40,20 miljonist hektarist kuivast maast hektarit märgalasid, millel on viljakas mullatüüp, kliima, füsiograafia, algmaterjal (vulkaanid) ja kõrgus mitmekesine. See tingimus võimaldab kasutada erinevat tüüpi taimi. Indoneesia põllumajandusmaa pindala on umbes 70,20 miljonit hektarit ja suurem osa sellest on istandikumaad 18,50 miljonit hektarit, nõmm 14,60 miljonit hektarit, kasutamata maad 11,30 miljonit hektarit ja riisipõlde 7,90 miljonit hektarit. Põllumajandusliku maakasutuse areng pole eriti muutunud, eriti riisipõldudel ja kõrgustikel / aladel. Isegi koorimata põldude pindala kipub maapinna muutmise tõttu vähenema (Mulyani ja Las, 2008).

Maa on füüsiline keskkond, mis hõlmab mulda, kliimat, reljeefi, hüdroloogiat ja taimestikku, kus need tegurid mõjutavad potentsiaalset kasutamist. See hõlmab inimtegevuse tagajärgi (Rayes, 2007). Bioloogilise mitmekesisuse säilitamine on väga vähene, nii et see põhjustab palju reostust. Metsavälise maa kasutamine on üsna sobiv istandike arendamiseks metsade maharaiumiseta suure tootmise suurendamisel (Fitzherbertet.al., 2008).

Eelis alates biokütusnäiteks taastuva energiaallikana, vähendades riikide sõltuvust imporditud kütusest, saab pikendab mootori tööiga, vähendab saasteainete heidet, parandab põllumeeste majandust ja on seetõttu puhtam kütus CO heide2loetakse nulliks. Plussid ja miinused umbes biokütus kasvab tänaseni. Paljud pakuvad välja ka mitu lahendust, kuidas seda vähendada biokütus. Nende hulgas on valitsuse peamine roll reguleerijana, mis on väga oluline, et toorainete istutamiseks ei kasutataks toidumaad biokütus. Valitsus püüab tagada, et biokütuse istanduste jaoks kasutatav maa oleks kriitiline maa, mitte metsa- või aiamaa. Ja materjalina kasutatava taime tüüp biokütus ei ole toiduks mõeldud taim.

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Nafta - määratlus, protsess, otsing, töötlemine, kasutusalad, tüübid, ettevõtted, eelised ja puudused

Eelised ja Biokütuse funktsioon

Biokütuse kui taastuva energiaallika funktsioon või kasu vähendab riigi sõltuvust imporditavast kütusest, võib pikendada mootori eluiga, vähendada saasteainete heidet, parandada põllumajandustootja majandust ja on heitmete tõttu puhtam kütus CO2loetakse nulliks.

  1. Vedelkütusena on biodiislikütust väga lihtne kasutada ja seda saab otse diiselmootorisse juhtida, ilma et oleks vaja mootorit muuta. Lisaks saab seda segada diislikütusega, et saada biodiislisegu, mis sisaldabtsetaan kõrgem. Biodiisli kasutamine võib Indoneesias olla lahendus imporditud diislikütuse sõltuvuse vähendamiseks 39,7 protsendi võrra. Biodiisel on osutunud ka keskkonnasõbralikuks, kuna see ei sisalda väävlit.

  2. Biokütuste lisamisel kütusekomponendiks Indoneesias võib olla mitmeid kasulikke mõjusid: i) impordivajaduse vähendamine kütteõli suudab tegelikult (ii) potentsiaalselt pakkuda kogukonnale sissetulekut ja tal on võimalus maapiirkondades tööjõudu vastu võtta iii) biokütust tootvate taimede istutamine biodiisli ja bioetanooli tootmiseks suudab kriitilise tähtsusega maa-alad produktiivne; iv) võib vähendada süsinikdioksiidi heitmeid 2636 grammi CO2samaväärne iga liitri põletatud biodiisli kohta võib seega kogu maailmas vähendada kasvuhoonegaaside heitkoguseid.

  3. Arvestades Indoneesias biodiisli ja bioetanooli vedelkütustena kasutamise võimalikke kasulikke mõjusid, võib soovitada uuringuid mis sisaldab spetsiaalseid uuringuid põllukultuuride tootlikkuse suurendamiseks, biodiisli ja bioetanooli kasutamise tehnilisi aspekte ning millel on biodiisli ekspordi ja biodiisli turu potentsiaal bioetanool.

Loe ka artikleid, mis võivad olla seotud: Naftauurimine - komponent, aeg, klassifikatsioon, geoloogia, geofüüsika, protsess, tüüp, puurauk

Biokütus alternatiivse kütusena

Indoneesia arendab aktiivselt tööstust biokütus biodiisli ja bioetanooli tootmisega. Selle tööstusharu roll on toornafta hinna praeguses olukorras kõikuva ja kipuva tõusu tõttu üha olulisem ning selle kättesaadavus on üha piiratud. Kütuse praegust seisukorda ja nappust tuleks kasutada valitsuse ajendina biodiisli ja bioetanooli kasutamist toetavate poliitikate ettevalmistamisel.

Biodiisel on valmistatud taimeõlidest nagu palmiõli, kookos, jatropha, kapok, nyamplung ja nii edasi. Samal ajal valmistatakse bioetanooli suhkrut sisaldavatest või tärkliserikkadest koostisosadest nagu melass, sorgo mahl, nipa nira, maniokk, kanna, bataat ja muud taimed. Kahe alternatiivkütuse liigi roll tulevikus on Indoneesia energiakriisist ülesaamiseks väga oluline. Lisaks puhta arengumehhanismi toetamisele, nagu on välja kuulutatud Kyoto protokollis, parandab nende kahe biokütuse kasutamine ka Indoneesia majandust.

Kui rakendatakse biodiislikütusega asendatava diislikütuse impordi vähendamist 720 tuhande kilo liitri võrra, on vaja maad vähemalt 200 tuhat hektarit istandusi ja neelab 65 000 töötajat istandustes ja viis tuhat inimest aastal tehases. Eeldades, et diislikütuse hind on 30 USA senti liitri kohta, säästetakse välisvaluuta 216 miljonit USA dollarit (2 triljonit Rp). Samal ajal võtab bioetanooli puhul, kui 2 protsenti esmatarbimisest asendatakse bioetanooliga, kulub selleks umbes 420 tuhat kiloliitrit bioetanooli. Selleks on vaja umbes 2,5 miljonit maniokit, mis on toodetud 90 tuhandelt hektarilt istandusi, ja võtab enda alla 650 tuhande inimese tööjõu istandustes ja tuhande inimese tehastes. Seega säästetakse lisatasude impordi vähenemisest 126 miljoni USA dollari (1,16 triljoni rp) välisvaluuta eeldusel, et impordi lisatasu hind on 30 USA senti liitri kohta.

Biodiisli kasutamine alternatiivse kütusena annab sellele riigile palju eeliseid. Pealegi on Indoneesia bioloogilised ressursid nii rikkalikud, et toorainest ei saa kunagi otsa. Sellel taastuvenergia liigil on energiaressursid, mis loomulikult ei saa otsa ja võivad nõuetekohase haldamise korral olla jätkusuutlikud. Näiteks geotermiline energia, biokütus, jõevool, päikesesoojus, tuul, ookeani lained ja ookeani sügavustemperatuur. Nagu teada, saadakse biokütuseid taimeõlidest nagu palmiõli või CPO (toorpalmiõli) ja jatrofa puuõlist või CJCO (toorpalmiõli).Jatropha Curcase toorõli), nyamplungiõli, biogaas, mida saab toota loomsete, inimeste ja muude umbrohtude, näiteks vesihüatsint, Kayambang ja teised, kääritamisel.

Arvestades praegu toorainet biokütus suur osa sellest pärineb maisist, suhkruroost ja õlipalmist, nii et vaatlejad arvavad, et areng biokütus on avaldanud negatiivset mõju, nimelt toiduks mõeldud põllumajandusmaa vähendamine ja toiduainete hinnatõus. Ehkki vajadus toidu järele suureneb koos rahvaarvu suurenemise ja suurte riikide, näiteks Hiina ja India toitumise edenemisega. On tõesti kahju, kui rahuldada riigi jaoks odava ja keskkonnasõbraliku kütuse vajadusi Põhjapoolkera arenenud riigid, lõunapoolkera arengumaad on kriisi ohvrid toit.

Samal ajal on toiduohutus (toiduohutus) on üks Indoneesia põllumajanduse arengu 3 (kolmest) peaeesmärgist. Kaks ülejäänud on põllumajandustootjate sissetulekute suurenemine (suurendada põllumajandustootjate sissetulekuid) ja põllumajanduse arendamine (põllumajanduse arendamine). Toiduga kindlustatus on Indoneesias oluline küsimus, mis tuleb arenguprogrammides realiseerida, et rahuldada toiduvarusid või muid asju, näiteks energiat. Selles toiduohutusprogrammis on deklareeritud viis kaupa: 1) riis, 2) mais, 3) sojauba, 4) suhkur ja 5) liha. Riis on peamine toode, mida on väga intensiivselt arendatud ja mille tulemuseks on 1984. aastal toiduga isemajandamine. Maisi, sojaubade, suhkru ja liha toiduga toimetuleku eesmärgid seatakse eesmärgiks saavutada aastatel 2008, 2010, 2012 ja 2010.

Põllumajandusressurssidel on suur potentsiaal energiavajaduse (biogaas, biokütus, biodiisel), säästmise ja keskkonnasäästlikkuse eesmärgil (komposti, bioväetis, bio-uriin) ja toidu esmase ohutuse tagamiseks (toiduohutus) ise. Kuna toit ja energia on ülemaailmselt olulised probleemid, tuleb selle eesmärgi saavutamiseks kiirendada ka põllumajanduse arengut, säilitades samas keskkonnatingimused.

Toidust koosnevad põllumajandusressursid (saak) põllumajandus- ja loomseid jäätmeid saab kasutada erinevatel eesmärkidel. Põllumajandusjäätmeid ja loomasõnnikut saab töödelda orgaaniliseks väetiseks või kompostiks, mis on selle parandamiseks väga kasulik mulla viljakust ja säilitada taimede jaoks vee kättesaadavust, kuna orgaaniline aine suurendab vee pidamise võimet muld (mullavee mahutavus). Loomseid jäätmeid on võimalik arendada ka biogaasi tootmiseks, mis on alternatiivne energia.

Taimedele kui toidule ja energiaallikatele / materjalidele avalduva negatiivse mõju ennetamisel saab teha mitmeid asju.

  1. Peab olema selge regulatsioon selle kohta, milliseid biokütuste liike eelistatakse. Bioprotsessil põhinevas biokütuse tootmisel peavad toorained olema toiduks mittekasutatavad koostisosad, näiteks tselluloosmaterjal (saeveski jäägid, põhk, riisivarred jms). Tootmisprotsessis kasutatakse fermentatsioonitehnoloogiat, kasutades kõrgemat tüüpi mikroorganisme. Biokütustoode peab olema kõrge energiasisaldusega, näiteks butanool. Bioprotsessivälisel biokütuse tootmisel on atraktiivne võimalus ka kastoorõlist saadav biodiisel.
  2. Vajad analüüs vahel biokütus koos bioloogiline mitmekesisus keskkonnakahjustuste vältimiseks kerusakan
  3. Valitsus peab tugevdama riikliku põllumajanduse kaitset.
  4. Pealegi biokütus, peab valitsus arendama ka alternatiivse energia tootmist, näiteks päikeseenergiat ja geotermiline.

Bibliograafia

  • Fitzherbert, E. B., M. J. Struebig, A. Morel, FDanielsen, C. A. Bruhl, P. F. Donald ja B. Phalan. 2008. Kuidas mõjutab õlipalmi laiendamine bioloogilist mitmekesisust? Teataja ökoloogia ja evolutsiooni suundumustest.
  • Kardono "Atmosfääri insenertehnoloogia (globaalne soojenemine) tehnoloogia teekaart 2007-2014" BPPT koordineerimiskoosolek 2008.
  • Mulyani, A. Dan I. Keevitada. 2008. Maavarade potentsiaal ja bioenergia toorme arendamise optimeerimine Indoneesias. Põllumajanduse teadus- ja arendustegevuse ajakiri.
  • Rayes, M. L., 2007. Maavarade inventuuri meetod, kirjastaja Andi Yogyakarta.
  • Unggul, Priyanto (BPPT energiaressursside arendamise tehnoloogia), "Alternatiivsed biokütused kütuse asendamiseks riikliku energiavarustuse vastupidavuse parandamiseks".
  • Unggul, Priyanto, „Energia tegevuskava tehnoloogia kütuse jaoks 2007–2014”, BPPT koordineerimiskoosolek 2008.