Биотопливо

Биотопливо - это топливо, получаемое, как правило, из биологического сырья , в качестве которого используются стебли сахарного тростника или семена рапса, кукурузы, сои. Могут также использоваться целлюлоза и различные типы органических отходов.

Биотопливо - это топливо, получаемое, как правило, из биологического сырья , в качестве которого используются стебли сахарного тростника или семена рапса, кукурузы, сои. Могут также использоваться целлюлоза и различные типы органических отходов.

Различают твердое биотопливо (дрова, солома), жидкое (этанол, метанол, биодизель), и газообразное (биогаз, водород).

Твердое биотопливо

Дрова ‒ древнейшее топливо. В настоящее время для производства дров или биомассы выращивают энергетические леса, состоящие из быстрооборачиваемых растений. Из-за значительного роста цен на нефть в последние годы  население многих  стран сокращает потребление нефтяного топлива и увеличивает использование дров. Это приводит к уничтожению лесов.

Твердые энергоносители биологического происхождения (главным образом навоз, древесные отходы, торф) брикетируют, сушат и сжигают в каминах жилых домов и топках тепловых электростанций, вырабатывая дешевое электричество на бытовые и производственные нужды.  Древесные отходы с минимальной степенью подготовки к сжиганию (опилки, кора, лузга, шелуха, солома и т.д.) прессуют в пеллеты, которые имеют форму цилиндрических или сферических гранул диаметром 8-23 мм и длиной 10-30 мм. Кроме пеллет отходы прессуют в топливные брикеты.

Жидкое биотопливо

Биоэтанол - это обычный этанол,  получаемый в процессе переработки растительного сырья для использования в качестве  биотоплива.  Этанол  (этиловый спирт) - C₂H₅OH   или   CH₃-CH₂-OH, второй представитель гомологического ряда одноатомных спиртов, в просторечии ‒ спирт или алкоголь.

Существует 2 основных способа получения этанола - микробиологический (спиртовое брожение) и синтетический (гидратация этилена). В результате брожения получается раствор, содержащий не более 15% этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи обычно гибнут. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путем дистилляции.  В промышленных масштабах этиловый спирт получают из сырья, содержащего целлюлозу (древесина, солома), которую предварительно гидролизуют. Образовавшуюся при этом смесь подвергают спиртовому брожению.

Этанол является менее «энергонасыщенным» источником энергии, чем бензин. Пробег машин, работающих на Е85 Etanol), на единицу объёма топлива составляет примерно 75% от пробега стандартных машин. Обычные машины не могут работать на Е85, хотя двигатели внутреннего сгорания работают на Е10. На «настоящем» этаноле могут работать только т. н. «Flex-Fuel» ("гибкотопливные") машины. Эти автомобили могут работать на обычном бензине   или на произвольной смеси того и другого. 

Серьёзным недостатком биоэтанола является то, что при сгорании этанола в выхлопных газах двигателей появляются альдегиды (формальдегид и ацетальдегид), наносящие живым организмам не меньший ущерб, чем ароматические углеводороды.

Биометанол - вид жидкого биотоплива на основе метилового (древесного) спирта, получаемого сухой перегонкой древесных отходов и конверсией метана из биогаза . Производство биомассы может осуществляться путём культивирования фитопланктона в искусственных водоемах, создаваемых на морском побережье. Вторичные процессы представляют собой метановое брожение биомассы и последующее метановое брожение с получением  метанола.

Несмотря на высокое октановое число (больше 100), теплотворная способность метанола вдвое меньше, чем у бензина. Это, а также недостаточная летучесть чистого спирта, объясняет необходимость смешивания метанола с бензином. Стандартом является биометанол М85 (буква «М» от англ. Methanol), содержащий 85% метилового спирта и 15% бензина.

Биометанол М85 не получил распространения как вследствие низкого энергосодержания, так и по причине исключительной коррозионной активности метанола, требующей применения специальных материалов.

С точки зрения получения энергии данная  биосистема имеет существенные экономические преимущества по сравнению с другими способами преобразования солнечной энергии.

Биобутанол - C₄H₁₀O - бутиловый спирт. Бесцветная жидкость с характерным запахом. Широко используется в промышленности. Бутанол начал производится в начале ХХ века с использованием бактерии Clostridia acetobutylicum. В  50-х годах из-за падения цен на нефть начал производиться из нефтепродуктов.

Бутанол не обладает коррозионными свойствами, может передаваться по существующей инфраструктуре. Может, но не обязательно должен, смешиваться с традиционным топливом. Энергоемкость бутанола близка к энергоемкости бензина. Бутанол может использоваться в топливных элементах, а также в качестве сырья для производства водорода.

Сырьём для производства биобутанола могут быть сахарный тростник, свекла, кукуруза, пшеница, а в будущем и целлюлоза.

Диметиловый эфир (ДМЭ) - C₂H₆O может производиться как из угля, природного газа, так и из биомассы. Большое количество диметилового эфира производится из отходов целлюлозно-бумажного производства. Сжижается при небольшом давлении.

Диметиловый эфир - экологически чистое топливо без содержания серы, содержание оксидов азота в выхлопных газах которого на 90% меньше, чем у бензина. Применение диметилового эфира не требует специальных фильтров, но необходима переделка систем питания (установка газобалонного оборудования, корректировка смесеобразования) и зажигания двигателя. Без переделки возможно применение на автомобилях с LPG-двигателями при 30% содержании в топливе. 

Биодизель - топливо на основе жиров животного, растительного и микробного происхождения, а также продуктов их этерификации.

Для получения биодизельного топлива используются растительные или животные жиры. Сырьём могут быть рапсовое, соевое, пальмовое, кокосовое масло или любое другое масло-сырец , а также отходы пищевой промышленности. Разрабатываются технологии производства биодизеля из водорослей.

Биотопливо второго поколения - топливо, полученное различными методами пиролиза биомассы, или другое топливо, отличное от метанола, этанола, биодизеся.

Быстрый пиролиз позволяет превратить биомассу в жидкость, которую легче и дешевле транспортировать, хранить и использовать. Из жидкости можно произвести автомобильное топливо или топливо для электростанций.

Газообразное биотопливо

Биогаз - продукт сбраживания органических отходов (биомассы), представляющий смесь метана и углектслого газа. Разложение биомассы происходит под воздействием бактерий класса метаногенов.

Биотоплива третьего поколения

Биотопливо третьего поколения ‒ топливо, полученное из водорослей.

Кроме выращивания водорослей в открытых прудах существуют технологии выращивания водорослей в малых биореакторах, расположенных вблизи электростанций. Сбросное тепло ТЭЦ способно покрыть до 77% потребностей в тепле, необходимом для выращивания водорослей. Эта технология не требует жаркого тропического климата.