Мазда жасыл балдырларға негізделген биоотын өндіретін бірнеше ғылыми жобаларды қолдау туралы айтты. Болашақта оның ауқымды шығарылымын бастау жоспарлануда.

Балдырлардан алынған ішкі жану қозғалтқыштары үшін жаңа отын жасау бойынша жұмыстарды Хиросима университеті және Токио технологиялық институты жүргізуде. Жану кезінде жанармай өсу кезінде балдырлармен атмосферадан сіңірілген көмірқышқыл газының көлемін ғана шығарады. Осының арқасында отын зиянды шығарындылар тұрғысынан бейтарап.

Жанармайдың жаңа түрінің артықшылықтарының қатарында экологиялық тазалықтан басқа, ауылшаруашылықтың басқа түрлеріне жарамсыз аймақтарда өсуі мүмкін балдырлардың ерекше белгілері бар. Оларды суару үшін таза су қажет емес. Оларға негізделген жанар-жағармай төгіліп кеткен жағдайда биологиялық ыдырайтын және зиянсыз болып табылады.

Балдырлардан алынған жаңа биоотынның басты мәселесі - бұл кәдімгі бензин мен дизельге қарағанда өндірістің қымбаттығы. Егер бұл мәселені шешуге болатын болса, онда Mazda 2030 жылға қарай автомобильдердің 95 пайызына жаңа отынды қолдануды жоспарлап отыр. Бұл кем дегенде 2040 жылдарға дейін ICE автомобильдерін шығаруды жалғастыруға мүмкіндік береді.

Өсімдіктер биоотынының ұрпақтары

Өсімдік материалдары ұрпаққа бөлінеді.

Шикізат бірінші буын бұл майлар, крахмал, қант мөлшері көп дақылдар. Өсімдік майлары биодизельге, ал крахмалдар мен қанттар этанолға айналады. Жерді пайдаланудағы жанама өзгерістерді ескере отырып, мұндай шикізат көбінесе қазба отынын жағып жібермеуге болатын жағдайларға қарағанда климатқа көп зиян келтіреді. Сонымен қатар, оның нарықтан шығуы азық-түлік бағасына тікелей әсер етеді. Қазіргі заманғы көліктік биоотындардың барлығы дерлік бірінші буын шикізаттарынан өндіріледі, екінші буын шикізатын пайдалану коммерциализацияның алғашқы сатысында немесе зерттеу процесінде.

Мәдени өсімдіктердің, шөптің және ағаштың тағамдық емес қалдықтары деп аталады екінші буын шикізат. Оны алу бірінші буындағы дақылдарға қарағанда әлдеқайда арзан. Мұндай шикізат құрамында целлюлоза мен лигнин бар. Оны тікелей күйдіруге болады (әдеттегідей ағашпен жасалады), газдандырады (жанғыш газдарды алады) және пиролиздейді. Екінші буын шикізатының негізгі кемшіліктері - жер ресурстарының пайдаланылуы және бір алаңға салыстырмалы түрде төмен табыс.

Үшінші буын шикізат - балдырлар. Олар жер ресурстарын қажет етпейді, олар биомассаның үлкен концентрациясына және көбею жылдамдығына ие болуы мүмкін.

Екінші буынды биоотын

Екінші буынды биоотын - «екінші буын» шикізат көздерінен өндірілген метанол, этанол, биодизельге қосымша биомассаны немесе басқа отын түрлерін әртүрлі пиролиз әдісімен алынған әр түрлі отын.

Биоотынның екінші буыны үшін шикізат көзі тамақ өнеркәсібінде қолдануға жарамды биологиялық шикізат бөліктері жойылғаннан кейін қалған лигно-целлюлозды қосылыстар болып табылады. Биомассаны екінші буынды биоотын өндірісі үшін пайдалану ауыл шаруашылығына пайдаланылатын жер көлемін азайтуға бағытталған. Өсімдіктер - екінші буынның шикізат көздеріне жатады:

• Балдырлар - ластанған немесе тұзды суда өсіруге бейім қарапайым организмдер (олардың құрамында соя сияқты бірінші буынның көздерінен екі жүз есе көп май бар),
• Зімбір (өсімдік) - бидай және басқа дақылдармен ауыспалы егіс,
• Jatropha curcas немесе Jatropha - құрғақ топырақта өседі, түрлеріне байланысты май мөлшері 27-ден 40% -ке дейін жетеді.

Жылдам пиролиз сізге биомассаны сұйықтыққа айналдыруға мүмкіндік береді, оны тасымалдау, сақтау және пайдалану оңай және арзан болады. Сұйықтықтан автомобиль отынын немесе электр станцияларына отын шығаруға болады.

Нарықта сатылатын екінші буынды биоотындардың ішіндегі ең танымалдары Канаданың Dynamotive компаниясы және CHOREN Industries GmbH неміс компаниясы шығарған BioOil болып табылады.

Неміс энергетикалық агенттігінің (Deutsche Energie-Agentur GmbH) мәліметтері бойынша (қазіргі технологиялармен) биомасса пиролиз отынын шығару Германияның автомобиль отынына деген қажеттілігінің 20% -ын жаба алады. 2030 жылға қарай технологияның дамуымен биомасса пиролизі неміс автомобиль отынын тұтынудың 35% -ын қамтамасыз ете алады. Өндіріс құны жанармайдың литріне 0,80 евродан аз болады.

Пиролиз желісі (PyNe), Еуропаның 15 елінен, АҚШ пен Канададан келген зерттеушілерді біріктіретін ғылыми ұйым құрылды.

Қылқан жапырақты ағаш пиролизінің сұйық өнімдерін пайдалану да өте перспективалы. Мысалы, 70% сағыз скипидар қоспасы, 25% метанол және 5% ацетон, яғни қарағай шайырлы ағашының құрғақ айдау фракциялары А-80 бензинін ауыстыру ретінде сәтті қолданыла алады. Сонымен қатар, айдау үшін ағаш өндірісінің қалдықтары қолданылады: бұтақтар, діңгектер, қабықтар. Жанармай фракцияларының шығымдылығы қалдықтардың бір тоннасына 100 килограмға дейін жетеді.

Үшінші буынды биоотын

Үшінші буынды биоотын - бұл балдырлардан алынған отын.

Америка Құрама Штаттарының Энергетика министрлігі 1978 жылдан 1996 жылға дейін сулы түрлер бағдарламасында жоғары балдырлар балдырларын зерттеді. Зерттеушілер Калифорния, Гавайи және Нью-Мексико ашық тоғандарда балдырларды өнеркәсіптік өндіруге жарамды деген қорытындыға келді. 6 жыл ішінде балдырлар аумағы 1000 м² болатын тоғандарда өсірілді. Нью-Мексико тоғаны СО-да жоғары деңгейде ұсталды₂. Өнімділік 50 г-нан асады. тәулігіне 1 м² балдырлар. 200 мың гектар тоғандар АҚШ автомобильдерінің 5% -ын жылына тұтынуға жеткілікті отын шығара алады. 200 мың га - бұл АҚШ балдырларының өсуіне қолайлы 0,1% -дан аз. Технологияда әлі де көптеген проблемалар бар. Мысалы, балдырлар жоғары температураны жақсы көреді, шөлді климат оларды өндіруге жақсы келеді, бірақ түнгі температура айырмашылығы үшін кейбір температураны реттеу қажет. 90-жылдардың аяғында технология мұнайдың төмен бағасына байланысты өнеркәсіптік өндіріске ене алмады.

Ашық тоғандарда балдырларды өсірумен қатар, электр станциялары жанында орналасқан шағын биореакторларда балдырларды өсіру технологиялары бар. Жылу электр стансасының қалдық жылу мөлшері өсетін балдырларға қажетті жылу қажеттілігінің 77% -ын жаба алады. Бұл технология ыстық шөлді климатты қажет етпейді.

Биоотын түрлері

Биоотын қатты, сұйық және газ тәрізді болып бөлінеді. Қатты - бұл дәстүрлі отын (көбінесе ағаш өңдеу қалдықтары түрінде) және отын таблеткалары (ағаш өңдеудің ұсақталған қалдықтары).

Сұйық отындар - бұл спирттер (метанол, этанол, бутанол), эфирлер, биодизель және биомасса.

Газ тәріздес отын - көміртегі тотығы, метан, сутегі бар әртүрлі газ қоспалары, оттегі (газдану) болған кезде шикізаттың термиялық ыдырауы, оттегісіз (пиролиз) немесе бактериялардың әсерінен ашыту арқылы алынған газ қоспалары.

Қатты биоотын

Отын - адамзат қолданатын ең көне отын. Қазіргі уақытта әлемде отын немесе биомассаны өндіру үшін тез өсетін түрлерден (терек, эвкалипт және т.б.) тұратын энергетикалық ормандар өсіріледі. Ресейде ағаш және биомасса негізінен ағаштан жасалған, ол ағаш өндірісі үшін сапалы емес.

Жанармай түйіршіктері мен брикеттер - ағаш қалдықтарынан сығымдалған өнімдер (үгінділер, ағаш чиптері, қабығы, ұсақ және стандартты емес ағаш, ағаш өңдеу кезінде ағаш қалдықтары), сабан, ауылшаруашылық қалдықтары (күнбағыс, жаңғақ қабығы, көң, тауық тамшылары) және басқа да биомассалар. Ағаштан жасалған отын түйіршіктері түйіршіктер деп аталады, олар диаметрі 8-23 мм және ұзындығы 10-30 мм цилиндрлік немесе сфералық түйіршіктер түрінде болады. Қазіргі уақытта Ресейде отын таблеткалары мен брикеттер өндірісі үлкен көлемде ғана экономикалық тиімді.

Биологиялық шығу көздері (негізінен көң және т.б.) арзан электр қуатын өндіретін тұрғын үйлер мен жылу электр станцияларының пештерінде брикеттелген, кептірілген және күйдірілген.

Биологиялық шыққан қалдықтар - өңделмеген немесе күйдіруге минималды дайындық деңгейі: үгінділер, ағаш чиптері, қабығы, қабығы, қабығы, сабан және т.б.

Ағаш кесектері - ұсақ ағаштарды кесу немесе ағаш кесу учаскесінде жинау кезінде қалдықтарды ұсақтау немесе өндіріс кезінде ағаш өңдеу қалдықтары жылжымалы ұсақтауыштар немесе стационарлық кескіштерді (ұсақтағыштарды) пайдалану арқылы өндіріледі. Еуропада ағаш чиптері негізінен бірден бірнеше ондаған мегаваттқа дейінгі ірі жылу электр станцияларында жағылады.

Көбінесе: отын шымтезек, тұрмыстық қатты қалдықтар және т.б.

Биоэтанол

Биоэтанолдың әлемдік өндірісі 2015 жылы 98,3 миллиард литрді құрады, оның 30-ы Бразилияда және 56,1-і АҚШ-та. Бразилиядағы этанол негізінен қант қантынан, ал Америка Құрама Штаттарында жүгеріден өндіріледі.

2007 жылдың қаңтарында Конгреске жолдауында Джордж Буш 10 жоспарға 20 ұсынды. Жоспар бойынша 10 жылда бензин шығынын 20% төмендету ұсынылды, бұл мұнай шығынын 10% төмендетеді. Бензиннің 15% -ы биоотынға ауыстырылуы керек еді. 2007 жылдың 19 желтоқсанында АҚШ президенті Джордж В. Буш 2022 жылға қарай жылына 36 миллиард галлон этанол шығаруды талап ететін Америка Құрама Штаттарының энергетикалық тәуелсіздігі мен қауіпсіздігі туралы заңына (EISA 2007) қол қойды. Сонымен бірге 16 миллиард галлон этанол целлюлозадан - тамақ шикізаты емес өндірілуі керек еді. Заңның орындалуы көптеген қиындықтар мен кідірістерге ұшырады, онда көрсетілген мақсаттар төмен бағытта қайта қаралды.

Этанол - бензинге қарағанда аз «энергия тығыз» энергия көзі, жүретін автомобильдердің жүгірісі E85 (85% этанол мен 15% бензин қоспасы, ағылшын Этанолынан шыққан «Е» әрпі), отынның бір данасы стандартты автомобильдердің жүгірісінің шамамен 75% құрайды. Кәдімгі автомобильдер E85-те жұмыс істей алмайды, дегенмен ішкі жану қозғалтқыштары жақсы жұмыс істейді Е10 (кейбір ақпарат көздері сіз тіпті E15-ті қолдануға болады деп мәлімдейді). «Нағыз» этанолда тек деп аталатын жұмыс істей алады. «Flex-Fuel» машиналары («икемді-жанармай» машиналары). Бұл машиналар кәдімгі бензинмен де жұмыс істей алады (этанолдың аз қоспасы әлі де қажет) немесе екеуінің де қосындысында. Бразилия - қант қамысы биоэтанолын отын ретінде пайдалану және пайдалану саласындағы көшбасшы. Бразилиядағы жанармай құю станциялары таңдауды ұсынады E20 (немесе E25) кәдімгі бензин немесе «акул», этанол азеотропы (96% C)₂Н₅OH және 4% су, кәдімгі дистилляция арқылы этанолдың жоғары концентрациясын алуға болмайды). Этанолдың бензинге қарағанда арзан екеніне назар аудара отырып, зиянды емес жанар-жағармай агенттері E20-ны азеотроппен ерітеді, осылайша оның концентрациясы жасырын түрде 40% жетеді. Кәдімгі машинаны икемді отынға айналдыру мүмкін, бірақ экономикалық тұрғыдан мүмкін емес.

АҚШ-тағы целлюлозалық этанол өндірісі

2010 жылы Америка Құрама Штаттарының Қоршаған ортаны қорғау агенттігі (EPA) екі компанияның мәлімдемесіне сүйене отырып, Құрама Штаттарда 100 миллион галлон целлюлоза этанолының өндірісі туралы мәліметтерді жариялады. Жанармай отыны және Виолончель энергиясы. Сол жылы екі компания да отын өндіруді бастамай-ақ жұмысын тоқтатты.

2012 жылдың сәуірінде компания Көк қант алғашқы 20 мың галлонды шығарды, содан кейін ол осы әрекетті тоқтатты.

Компания INEOS Bio 2012 жылы «целлюлозадан қуаттылығы жылына 8 млн галлон болатын алғашқы коммерциялық этанол өндірісі» іске қосылатыны туралы жариялады, бірақ EPA ондағы нақты өндірісті тіркемеді.

2013 жылы EPA Америка Құрама Штаттарында нөлдік целлюлоза этанол өндірісін тапты.

2014 жылы төрт компания жеткізілім басталғанын жариялады:

• Quad County жүгеріні өңдеушілер - 2014 жылғы шілде, жылына 2 млн галлон,
• АҚЫЛ - 2014 ж. Қыркүйек, жылына 25 млн.
• Абенгоа - 2014 ж. Қазан, жылына 25 млн.
• Дюпон - 2015 жылғы қазан, жылына 30 миллион галлон.

EPA мәліметтері бойынша 2015 жылға сәйкес 2,2 млн галлон өндірілді, яғни жоғарыда аталған төрт компания мәлімдеген 3,6%.

Абенгоа 2015 жылы банкроттық жарияланды.

2007 жылы АҚШ Конгресі қабылдаған Энергетикалық тәуелсіздік және қауіпсіздік туралы акт 2015 жылы АҚШ-та 3 миллиард галлон өндіруге шақырды. Осылайша, нақты өндіріс айтарлықтай инвестициялар мен мемлекеттің қолдауына қарамастан Конгресс жариялаған мақсаттың тек 0,073% -ын құрады.

Сыншылар АҚШ-тағы целлюлозадан этанол өндірісін коммерцияландыруға арналған сәтсіз әрекеттер ғасырдан астам уақыт бұрын басталып, шамамен 20-30 жыл сайын қайталанып отыратындығын және өндіріс жылына миллион галлоннан асатын мысалдар бар екенін атап өтті. Мәселен, мысалы, 1910 жылы компания Стандартты алкоголь тәулігіне 5 мың және 7 мың галлон болатын екі кәсіпорында ағаш өңдеу қалдықтарынан алкоголь алынды. Олар бірнеше жыл жұмыс істеді.

Биометанол

Теңіз фитопланктонын өнеркәсіптік өсіру және биотехнологиялық конверсиялау коммерциализациялау сатысына әлі жеткен жоқ, бірақ биоотын өндірісінің перспективалық бағыттарының бірі болып саналады.

80-жылдардың басында бірқатар еуропалық елдер бірлесіп, жағалаудағы шөлді аймақтарды қолдана отырып, өнеркәсіптік жүйелерді құруға бағытталған жобаны жасады. Бұл жобаны іске асыруға мұнай бағасының ғаламдық төмендеуі кедергі болды.

Биомассаның алғашқы өндірісі теңіз жағасында құрылған жасанды су қоймаларында фитопланктон өсіру арқылы мүмкін болады.

Екінші процестер - бұл биомассаны метанмен ферменттеу және метанолды алу үшін метанның гидроксилденуі.

Микроскопиялық балдырларды қолданудың ықтимал артықшылықтары:

• фитопланктонның жоғары өнімі (жылына 100 т / га дейін),
• құнарлы топырақ пен тұщы су өндіріске пайдаланылмайды,
• процесс ауылшаруашылық өндірісімен бәсекелеспейді,
• процестің энергия тиімділігі метан өндіру сатысында 14-ке, метанолды өндіру сатысында 7-ге жетеді.

Энергия өндірісі тұрғысынан бұл биосистема күн энергиясын түрлендірудің басқа әдістерімен салыстырғанда айтарлықтай экономикалық артықшылықтарға ие болуы мүмкін.

Биобутанол

Бутанол-С₄Н₁₀O - бутил спирті. Табиғи иісі бар түссіз сұйықтық. Ол өнеркәсіпте химиялық шикізат ретінде кеңінен қолданылады және коммерциялық масштабта көлік отыны ретінде пайдаланылмайды. Америка Құрама Штаттарында жыл сайын шамамен 1,4 миллиард долларға 1,39 миллиард литр бутанол өндіріледі.

Бутанол 20 ғасырдың басында бактерияларды қолдана отырып өндіріле бастады Clostridia ацетобутилий. 50-жылдары мұнай бағасының құлдырауына байланысты оны мұнай өнімдерінен өндіре бастады.

Бутанол коррозиялық қасиетке ие емес, оны инфрақұрылым арқылы беруге болады. Ол дәстүрлі отынмен араластыра алады, бірақ қажет емес. Бутанолдың энергиясы бензин энергиясына жақын. Бутанолды отын жасушаларында және сутегі алу үшін шикізат ретінде пайдалануға болады.

Қант құрағы, қызылша, жүгері, бидай, кассава және болашақта целлюлоза биобутанол өндірісі үшін шикізат бола алады. Бибутанолды өндіру технологиясын DuPont Biofuels компаниясы жасаған. Associated British Foods (ABF), BP және DuPont Ұлыбританияда түрлі шикізаттан жылына 20 миллион литр қуаттылыққа ие биобутанол зауытын салуда.

Диметил эфирі

Оны көмірден, табиғи газдан да, биомассадан да алуға болады.Диметил эфирінің көп мөлшері қалдықтар целлюлозасы мен қағаз өндірісінен алынады. Ол төмен қысымда сұйылтылады.

Диметил эфирі - бұл күкірт құрамы жоқ экологиялық таза отын, пайдаланылған газдардағы азот оксиді бензинге қарағанда 90% аз. Диметил эфирін пайдалану арнайы сүзгілерді қажет етпейді, бірақ электрмен жабдықтау жүйелерін (газ қондырғыларын орнату, қоспаның түзілуін түзету) және қозғалтқыштың тұтануын өзгерту қажет. Өзгертусіз отын құрамындағы 30% LPG қозғалтқышы бар автомобильдерде қолдануға болады.

2006 жылдың шілдесінде Ұлттық даму және реформа жөніндегі комиссия (NDRC) (Қытай) отын ретінде диметил эфирін қолдану стандартын қабылдады. Қытай үкіметі дизельге альтернатива ретінде диметил эфирін дамытуды қолдайды. Алдағы 5 жылда Қытай жылына 5-10 миллион тонна диметил эфирін шығаруды жоспарлап отыр.

Мәскеудің көлік және коммуникация департаменті «үкімет диметил эфирін және басқа да балама түрлерін қолдануды кеңейту туралы» қалалық үкімет қаулысының жобасын дайындады.

Диметил эфирімен қозғалтқышы бар автомобильдерді KAMAZ, Volvo, Nissan және SAIC Motor қытай компаниясы әзірледі.

Биодизель

Биодизель - бұл жануарлардың, өсімдіктердің және микробтардың шығу тегі майларына, сондай-ақ оларды эфирлеу өнімдеріне негізделген отын. Биодизель алу үшін өсімдік немесе жануар майлары қолданылады. Шикізатқа рапс, соя, пальма, кокос майы немесе кез-келген басқа шикі май, сондай-ақ тамақ өнеркәсібіндегі қалдықтар жатады. Балдырлардан биодизель алу үшін технологиялар жасалынуда.

Био бензин

Ресей ғылым академиясының Біріккен жоғары температуралар институтының (OIVT) және Ресей мемлекеттік университетінің ресейлік ғалымдары микробалдырлардың биомассасын био-бензинге айналдыратын қондырғыны ойлап тауып, сәтті сынақтан өткізді. Кәдімгі бензинмен араласқан отын екі сатылы ішкі жану қозғалтқышында сыналды. Жаңа даму балдырлардың барлық биомассаларын құрғатпай бірден өңдеуге мүмкіндік береді. Бұрын балдырлардан био-бензин алу әрекеті кептіру кезеңін қамтамасыз етті, ол энергияны тұтыну нәтижесінде пайда болған отынның энергия тиімділігіне қарағанда жоғары болды. Қазір бұл мәселе шешілді. Тез дамып келе жатқан микробалдырлар кәдімгі құрғақ өсімдіктерге қарағанда күн сәулесі мен көміртегі диоксиді энергиясын биомасса мен оттегіге қарағанда әлдеқайда өнімді етеді, сондықтан олардан биоотын алу өте перспективалы.

Метан

Метан синтетикалық табиғи газ деп аталатын барлық қоспалардан көмір немесе ағаш сияқты қатты отындардан тазартылғаннан кейін синтезделеді. Бұл экзотермиялық процесс катализатордың қатысуымен 300-ден 450 ° C температурада және 1-5 бар қысыммен жүреді. Әлемде ағаш қалдықтарынан метан шығаратын бірнеше зауыт іске қосылған.

Сын

Биоотын өндірісін дамытуды сынға алушылар биоотынға деген өсіп келе жатқан сұраныс фермерлерді азық-түлік дақылдарының егістігін азайтуға және оларды жанар-жағармай дақылдарының пайдасына қайта бөлуге мәжбүрлейді дейді. Мысалы, жемдік жүгеріден этанол өндіру кезінде мал мен құсқа жем өндіру үшін бард қолданылады. Соя немесе рапиден алынған биодизель өндірісінде торт мал азығын өндіру үшін қолданылады. Яғни, биоотын өндірісі ауылшаруашылық шикізатын өңдеудің тағы бір кезеңін жасайды.

• Миннесота университетінің экономистерінің айтуынша, биоотын бумының нәтижесінде жер бетінде аш адамдар саны 2025 жылға қарай 1,2 млрд адамға дейін артады.
• Біріккен Ұлттар Ұйымының Азық-түлік және ауылшаруашылық ұйымы (ФАО) өзінің 2005 жылғы есебінде биоотын тұтынудың артуы ауылшаруашылық және орман шаруашылығы қызметін әртараптандыруға және азық-түлік қауіпсіздігін жақсартуға, экономикалық дамуға ықпал ете алады. Биоотын өндірісі дамушы елдерде жаңа жұмыс орындарын құруға және дамушы елдердің мұнай импортына тәуелділігін азайтуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, биоотын өндірісі қазіргі уақытта пайдаланылмайтын жерлерді тартуға мүмкіндік береді. Мәселен, Мозамбикте 63,5 миллион гектар алқаптың 4,3 миллион гектарында ауылшаруашылығы жүзеге асырылады.
• 2007 жылы Америка Құрама Штаттарында этанол өндіретін 110 айдау қондырғысы жұмыс істеп тұрса, тағы 73-і салынуда, 2008 жылдың аяғында АҚШ-тағы этанол өндірісі жылына 11,4 миллиард галлонға жетті. 2008 жылы халыққа арнаған Жолдауында Джордж Буш биоэтанол өндірісін 2017 жылға қарай жылына 35 миллиард галлонға жеткізуге шақырды.
• Бас қолбасшының ой-пікірлерінде (28.03.2007) Фидель Кастро Рус АҚШ президенті Джордж В. Бушты сынға алды, «ол ірі американдық автомобиль өндірушілерімен кездесуден кейін азық-түліктен жанармай өндірудің диабеттік идеясын білдірді ... Империя басшысы Америка Құрама Штаттары жүгеріні қолданады деп мақтана айтты. шикізат ретінде олар әлемдегі алғашқы этанол өндірушісіне айналды », - деп жазды Кастро. Содан кейін, ол цифрлар мен фактілерге сүйене отырып, мұндай тәсіл халықтары жиі ашығып отырған үшінші әлем елдерінде азық-түлікпен қамтамасыз ету проблемаларын шиеленістіретінін көрсетті.
• Индонезия мен Малайзияда пальма плантацияларын құру үшін тропикалық орманның көп бөлігі кесілді. Дәл осындай жағдай Борнео мен Суматрада болды. Оған биодизель - дизель отынына балама ретінде отын (рапс майы таза күйінде отын ретінде қолданыла алады) өндіруге деген бәсекелестік себеп болды. Аз шығындар мен энергияны аз тұтыну - жартылай техникалық майлы дақылдардан балама отын алу үшін сізге қажет нәрсе.

Масштабтау параметрлері

Биоэнергетика көбінесе көміртегілі бейтарап қазбалы отынды алмастырғыш ретінде қарастырылады. Мәселен, Халықаралық энергетикалық агенттік биоэнергияны 2050 жылға қарай бастапқы энергияның 20% -дан астам әлеуетті көзі ретінде қарастырады, БҰҰ КЖК Хатшылығының есебінде биоэнергетикалық әлеует жылына 800 экзул (EJ / year) деңгейінде бағаланады, бұл қазіргі әлемдік энергияны тұтынудан едәуір жоғары. Қазіргі уақытта адамзат жылына 12 миллиард тонна өсімдік биомассасын пайдаланады (жер үсті экожүйелері үшін қол жетімді биомассаны 23,8% төмендетеді), оның химиялық энергиясы небәрі 230 дана. 2015 жылы жалпы энергия мөлшері 60 ЭДж болатын биоотын өндірілді, бұл алғашқы энергия қажеттілігінің 10% құрайды. Қолданыстағы ауылшаруашылық және орман шаруашылығы тәжірибелері планетадағы жалпы биомасса өндірісін көбейтпейді, оны тек табиғи экожүйелерден адамның қажеттіліктеріне қарай қайта бөледі. Биоотын есебінен энергияға деген қажеттіліктің 20-50% -ын қанағаттандыру ауылшаруашылық жерлерге келіп түсетін биомасса көлемінің 2-3 есе артуын білдіреді. Сонымен қатар, өсіп келе жатқан халықты азық-түлікпен қамтамасыз ету қажет. Ауылшаруашылық өндірісінің қазіргі деңгейі шөлдер мен мұздықтарсыз жер бетінің 75% -на әсер етеді, бұл экожүйелерге жоғары қысым мен СО-ның айтарлықтай шығарылуына әкеледі.₂ . Болашақта көп мөлшерде қосымша биомассаны алу мүмкіндігі өте проблемалы.

Биоэнергияның «көміртегі бейтараптығы»

Биоэнергияның «көміртегі бейтараптығы» ұғымы кеңінен таралған, оған сәйкес өсімдіктерден энергия өндірісі СО қосылуына әкелмейді.₂ атмосфераға. Бұл пікірді ғалымдар сынға алады, бірақ Еуропалық Одақтың ресми құжаттарында бар. Атап айтқанда, 2020 жылға қарай биоэнергетиканың үлесін 20% -ға және көлікте биоотынның үлесін 10% -ға дейін арттыру туралы нұсқаулықтың мәні бар. Алайда, бұл тезиске күмән келтіретін ғылыми дәлелдердің саны өсіп келеді. Биоотын өндірісі үшін өсірілетін өсімдіктер жерді атмосферадан табиғи түрде көміртекті шығара алатын басқа өсімдіктерден босатып, босатуды білдіреді. Сонымен қатар, биоотын өндірісінің көптеген кезеңдері СО шығарындыларына әкеледі.₂. Жабдықтың жұмысы, тасымалдау, шикізатты химиялық өңдеу, топырақтың бұзылуы сөзсіз СО шығарумен бірге жүреді₂ атмосфераға. Кейбір жағдайларда түпкілікті тепе-теңдік отынды жағу кезінен гөрі нашар болуы мүмкін. Биоэнергетиканың тағы бір нұсқасы әр түрлі ауылшаруашылық қалдықтарынан энергия алу, ағаш өңдеу және т. Б. Бұл қалдықтарды табиғи жағдайлардан шығару дегенді білдіреді, онда табиғи оқиғалар кезінде олардың құрамындағы көміртек, әдетте, ыдырау кезінде топыраққа түсуі мүмкін. Оның орнына ол күйген кезде атмосфераға шығарылады.

Биоэнергетикалық технологиялардың өмірлік цикліне негізделген интегралды бағалау жерді пайдаланудың тікелей немесе жанама өзгерістері, жанама өнімдерді алу мүмкіндігі (мысалы, мал азығы), тыңайтқыш өндірісіндегі азот оксидінің парниктік рөлі және басқа факторларға байланысты көптеген нәтижелер береді. Фаррелл және басқалар (2006) мәліметтері бойынша өсімдіктерден биоотын шығарындылары кәдімгі бензин шығарындыларынан 13% төмен. АҚШ-тың қоршаған ортаны қорғау агенттігінің зерттеулері көрсеткендей, 30 жылға дейінгі уақытша «горизонтпен» биодизель кәдімгі отынмен салыстырғанда астық шығарындыларының болжамын ескере отырып, 26% -дан 34% -ға дейін төмендейді.

Көміртектік қарыз

Электроэнергетикада биомассаны қолдану көміртегі бейтараптылығының тағы бір проблемасын туғызады, ол көлік биоотынына тән емес. Әдетте, бұл жағдайда біз ағашты жағу туралы сөйлесеміз. СО₂ күйген ағаштан ол жану процесінде тікелей атмосфераға енеді, ал оның атмосферадан шығуы ондаған және жүздеген жылдар бойына жаңа ағаштар өскенде пайда болады. Бұл уақыттық кідіріс әдетте «көміртегі қарызы» деп аталады, еуропалық ормандар үшін ол екі жүз жылға жетеді. Осыған байланысты биоотын ретінде ағаштың «көміртекті бейтараптылығын» қысқа мерзімді және орта мерзімді перспективада қамтамасыз ету мүмкін емес, ал климаттық модельдеу нәтижелері шығарындыларды тез азайту қажеттілігін көрсетеді. Тыңайтқыштар мен басқа да өндірістік ауылшаруашылық технологиялардың көмегімен жылдам өсетін ағаштарды пайдалану ормандарды табиғи экожүйелерге қарағанда көміртегі аз плантациялармен алмастыруға әкеледі. Мұндай плантациялардың құрылуы биоәртүрліліктің жоғалуына, топырақтың сарқылуына және дәнді монокультуралардың таралуына ұқсас басқа экологиялық проблемаларға алып келеді.

Экожүйенің салдары

Журналда жарияланған зерттеуге сәйкес ҒылымCO шығарындыларына төлемдер енгізу₂ қазбалы отыннан, биоотын шығарындыларын елемей, биомассаға деген сұраныстың артуына әкеледі, бұл 2065 жылға қарай барлық қалған табиғи ормандарды, шабындықтар мен басқа да экожүйелерді биоотын плантацияларына айналдырады. Қазір биоотын үшін ормандар жойылуда. Түйіршіктерге сұраныстың артуы бүкіл әлемдегі ормандарға қауіп төндіретін халықаралық сауданың кеңеюіне әкеледі (бірінші кезекте Еуропаға жеткізілімдермен бірге). Мысалы, Ағылшын электр өндірушісі Drax өзінің 4 ГВт қуатының тең жартысын биоотыннан алуды жоспарлап отыр. Бұл Ұлыбританияның өзінде жиналғаннан екі есе көп, жылына 20 миллион тонна ағаш импорттау қажеттілігін білдіреді.

Биоотын энергиясының тиімділігі

Биоотынның негізгі энергия көзі ретінде қызмет ету қабілеті оның энергия тиімділігіне, яғни алынған пайдалы энергияның жұмсалғанға қатынасына байланысты. Дәнді этанолдың энергетикалық балансы Фаррелл және басқаларында талқыланды (2006). Авторлар отынның бұл түрінен алынған энергия оны өндіру үшін тұтынылатын энергияға қарағанда айтарлықтай жоғары деген қорытындыға келді. Ал Пиментел мен Патрек, керісінше, энергияны тұтыну қалпына келтірілетін энергиямен салыстырғанда 29% -ға көп дейді. Айырмашылық негізінен оптимистік бағалауға сәйкес мал азығы ретінде пайдаланылатын және соя өндірісінің қажеттілігін төмендететін жанама өнімдердің рөлін бағалауға байланысты.

Азық-түлік қауіпсіздігіне әсері

Көптеген жылдар бойғы күш-жігер мен айтарлықтай инвестицияларға қарамастан, балдырлардан алынған отынды лабораториядан тыс шығару мүмкін емес болғандықтан, биоотын ауыл шаруашылығы жерлерін алып тастауды қажет етеді. ХЭА-ның 2007 жылғы мәліметтері бойынша, жылына 1 ЭД көлік биоотынының өндірісі 14 млн га ауылшаруашылық алқаптарын қажет етеді, яғни көлік отынының 1% ауылшаруашылық жерлерінің 1% -ын қажет етеді.

Таралу

Worldwatch институты бағалайды 2007 жылы бүкіл әлемде 54 миллиард литр биоотын өндірілді, бұл әлемдік сұйық отын тұтынудың 1,5% құрайды. Этанол өндірісі 46 миллиард литрді құрады. Құрама Штаттар мен Бразилия әлемдік этанолдың 95% өндіреді.

2010 жылы сұйық биоотынның әлемдік өндірісі 105 миллиард литрге дейін өсті, бұл автомобиль көлігіндегі әлемдік отынды тұтынудың 2,7% құрайды. 2010 жылы 86 миллиард литр этанол мен 19 миллиард литр биодизель өндірілді. Әлемдік этанол өндірісіндегі Америка Құрама Штаттары мен Бразилияның үлесі 90% -ға дейін төмендеді.

АҚШ-тағы астықтың үштен бірінен көбі, Еуропадағы рапстың жартысынан көбі және Бразилиядағы қант қантының жартысына жуығы биоотын өндірісіне кетеді (Bureau et al, 2010).

Еуропадағы биоотын

Еуропалық Комиссия 2020 жылға қарай балама энергия көздерін кем дегенде 10% көлік құралдарында пайдалану мақсатын қойды. Сонымен қатар 2010 жылға дейінгі аралық жоспар 5,75% құрайды.

2007 жылдың қарашасында Ұлыбританияда жаңартылатын отынға қойылатын талаптардың енгізілуін бақылау үшін Жаңартылатын жанармай агенттігі құрылды. Комитетті қоршаған ортаны қорғау агенттігінің бұрынғы атқарушы директоры Эд Галлахер басқарды.

2008 жылы биоотынның өміршеңдігі туралы пікірталас Галлагер бастаған комиссияның мәселені екінші рет жан-жақты зерттеуіне себеп болды. Биоотынды пайдаланудың азық-түлік өндірісіндегі жанама әсерлері, өсірілетін дақылдардың әртүрлілігі, азық-түлік бағасы мен ауылшаруашылық жерлерінің ауданы зерттелді. Есеп беру биоотын енгізу динамикасын жылына 0,5% -ға дейін төмендетуді ұсынды. Осылайша 5 пайыздық мақсатқа 2013/2014 жж. Ертерек, үш жыл өткен соң қол жеткізілуі керек. Одан әрі іске асыру компанияларға екінші буынды отынға бағытталған жаңа технологияларды қолдануға міндетті талаппен қатар жүруі керек.

2011 жылдың 1 сәуірінен бастап сіз 300-ден астам швед жанармай құю станцияларында жаңа дизельді қозғалтқышты сатып ала аласыз. Швеция әлемде швед қарағай майы негізінде жасалған эко-дизельді жанармай құюға болатын алғашқы ел болды. «Бұл ормандардың көптеген құнды компоненттерін қалай пайдалану керектігі мен біздің« жасыл алтынның »көбірек жұмыс орындары мен климатты жақсартудың жақсы мысалы» - Ауыл шаруашылығы министрі Эскил Эрландссон / Эскил Эрландссон.

2013 жылғы 8 наурызда биоотынның бірінші коммерциялық трансатлантикалық рейсі аяқталды. Рейс KLM Boeing 777-200 ұшағымен Амстердам - ​​Нью-Йорк бағыты бойынша орындалды.

Финляндияда ағаш отыны энергия тұтынудың шамамен 25% қамтамасыз етеді және оның негізгі көзі болып табылады және оның үлесі үнемі өсіп келеді.

Қазіргі уақытта Бельгияда әлемдегі ең ірі жылу электр стансасы салынуда. Ара күшіол ағаш чиптерінде жұмыс істейді.Оның электр қуаты 215 МВт, ал жылу қуаты 100 МВт 107 құрайды, бұл 450 000 үй шаруашылығын электр қуатымен қамтамасыз етеді.

Ресейдегі биоотын

Росстаттың мәліметі бойынша, 2010 жылы Ресейде өсімдік негізіндегі жанармай экспорты (сабан, майлы торт, ағаш чиптері мен ағашты қоса алғанда) 2,7 млн. Тоннадан асты. Ресей Еуропа нарығында отын таблеткаларын экспорттайтын үш елдің бірі. Ресейде өндірілетін биоотынның шамамен 20% тұтынылады.

Ресейде биогаз өндірісінің әлеуеті жылына 72 млрд м³ құрайды. Биогаздан электр энергиясын өндірудің ықтимал қуаты - 151,200 ГВт, жылу - 169,344 ГВт.

2012-2013 жылдары Ресейдің 27 аймағында 50-ден астам биогаз электр станцияларын іске қосу жоспарланған. Әр станцияның белгіленген қуаты 350 кВт-тан 10 МВт-қа дейін болады. Станциялардың жалпы қуаты 120 МВт-тан асады. Жобалардың жалпы құны 58,5-тен 75,8 млрд рубльге дейін болады (бағалау параметрлеріне байланысты). Бұл жобаны жүзеге асыруды «ГазЭнергоСтрой» корпорациясы және «Биогаз ГазЭнергоСтрой» корпорациясы жүзеге асырады.

Қалған жер және биоотын өндірісі

Ортақ көзқарас бойынша, биоотынды пайдаланудың теріс салдарларын болдырмауға болады, егер ол үшін «тасталған» немесе «тасталған» жерлерге шикізат өсірілсе. Мысалы, Британдық Корольдік Қоғам өз есебінде өндірісті «биоалуантүрлілігі төмен немесе тасталған жерлерге» көшуге бағытталған саяси шешімдер қабылдауға шақырады. Кэмпбелл және басқалардың 2008 жылғы зерттеуінде тасталған жерлердің ғаламдық биоэнергетикалық әлеуеті 385-472 млн. Га жерді пайдаланатын қазіргі энергияға деген қажеттіліктің 8% -дан аз деп бағаланады. Бұл жерлердің өнімділігі жылына әр гектарға 4,3 тонна деп танылды, бұл алдыңғы көрсеткіштерден әлдеқайда төмен (жылына 10 тоннаға дейін). Биоотын өндіруге жарамды «тасталған» ауылшаруашылық алқаптарын анықтау әдістемесінің мысалы Field et al (2008) зерттеуі болып табылады, оған сәйкес 386 млн. Га жер бар. 1700 жылдан бері ауылшаруашылық дақылдары өсірілген және спутниктік суреттер бойынша олар қазір өңделмеген кез-келген жер, егер оларда ормандар немесе елді мекендер болмаса, «тасталған» болып саналады. Сонымен бірге, жергілікті тұрғындардың бұл жерлерді жайылымға, жинау, көгалдандыру және т.б. пайдалану үшін пайдаланғанын бағалауға тырыспайды. Нәтижесінде, Герер Берндес биоотын өндірісінің әлеуеті туралы он жеті зерттеулердің авторы, «жиі кездесетін жерлер бұл ауыл тұрғындарының негізі ». Биоотын өндірісі туралы жазатын көптеген авторлар осы санатқа Латын Америкасындағы, Африка мен Азиядағы кең жайылым жерлерді қосқанда «пайдаланылмай жатқан жер» ұғымын енгізумен жалғасуда. Бұл жерлерде қарқынды егіншілікке көшу олардың қазіргі тұрғындары үшін үлкен қуаныш болып табылады және олардың ата-бабаларының көптеген ұрпақтарының тәжірибесімен қалыптасқан қазіргі өмір салты бұдан әрі өмір сүруге құқылы емес деп болжанады. Бұл көзқарасты дәстүрлі өмір салтын қорғаушылар адамзаттың мәдени әртүрлілігіне қол сұғушылық және жергілікті қоғамдастықтардың құқықтарын құрметтеу ретінде сынға алады. Сонымен қатар олар экологиялық тұрақты өмір салтын жүргізуге мүмкіндік беретін дәстүрлі білім мен практиканың маңыздылығын атап өтеді. Халықаралық жер коалициясы ұйымының мәліметтері бойынша қазіргі уақытта әлемдегі барлық жер телімдерінің 42% -ы биоотын өндіруге арналған. Оның өндірушілері жаһандық оңтүстікте жүздеген миллион гектар жерді «тасталған» және «дамуға қол жетімді» деп жіктеуге бейім, бұл жерлерде жүздеген миллион адамдар өмір сүріп, күнкөріс көзін табады. Биологиялық әртүрліліктің зияны көбінесе ескерілмейді. Бұл жерлерді көбінесе жергілікті қауымдастықтардың меншігі болып табылады, олардың құқықтары жергілікті дәстүрлі идеяларға негізделген және заңды түрде рәсімделмеген. Жергілікті тұрғындар үшін жұмыс орындарын құрудың пайдасы қолданылатын өндірістік сызбалардың капитал сыйымдылығына және жергілікті қоғамдастықтардың осы сызбаларға нашар қосылуына байланысты аз болады. Сонымен қатар, жалдау бағасы мен жалақы деңгейі мәмілелерге қатысушы тараптардың күштерінің тепе-теңдігімен анықталады, ал артықшылығы, әдетте, трансұлттық агробизнестің жағында болады. Колчестер (2011) пальма майын өндіруде мәжбүрлі жұмыс факт ретінде қолданылатындығын көрсетеді. Сонымен қатар, жергілікті қауымдастықтарға жерді ауыстырудың шарты ретінде уәде етілген жұмыс орындары бірнеше жылдан кейін жойылады (Раванера және Горра 2011). Жалпы, ауыл тұрғындарының ірі агробизнеске біржақты тәуелділік жағдайы олар үшін тартымды емес. Бразилияда мигрант фермерлердің «пәтер иесіз жұмыс істеуге» ұмтылысы Амазониялық ормандарды жоюдың негізгі факторы ретінде мойындалған (dos Santos соавт 2011).

Стандарттар

1 қаңтар 2009 ж. Ресейде ГОСТ Р 52808-2007 «Дәстүрлі емес технологиялар. Биологиялық қалдықтар. Терминдер мен анықтамалар ». Стандартты енгізу туралы № 424-ст бұйрық Ростехрегулирование 2007 жылғы 27 желтоқсанда мақұлданды.

Стандартты ММУ География факультетінің жаңартылатын энергия көздері зертханасы жасаған. М.В.Ломоносов сұйық және газ тәріздес отындарға баса назар аудара отырып, биоотын саласындағы негізгі ұғымдар мен терминдерді анықтайды.

Еуропада 2010 жылдың 1 қаңтарынан бастап EN-PLUS биоотынына арналған бірыңғай стандарт күшіне енеді.

Халықаралық бақылау

Еуропалық Комиссия қатысушы елдерді автомобильдердің биоотынға жалпы көлемінің 10% мөлшерінде тасымалдауға ынталандырғысы келетіндігі қызықты факт. Осы мақсатқа жету үшін Еуропада арнайы кеңестер мен комиссиялар құрылды және жұмыс істейді, олар автомобиль иелерін қозғалтқыштарын қайта жабдықтауға, сондай-ақ нарықтарға жеткізілетін биоотын сапасын бақылауға шақырады.

Жер планетасындағы био-тепе-теңдікті сақтау үшін комиссиялар өнім өндіруге шикізат болып табылатын өсімдіктер санының көбеюін және олардың орнына биоотын өндірілетін өсімдіктермен алмастырылмауын қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, биоотын өндіретін кәсіпорындар үнемі өз технологияларын жетілдіріп, екінші буынды отын өндіруге баса назар аударуы керек.

Ресейдегі және әлемдегі жанармай шындығы

Мұндай белсенді жұмыстың нәтижелері көп ұзамай-ақ келді. Мәселен, ғасырдың екінші онжылдығының басында Швецияда 300 жанар-жағар май станциясы жұмыс істеп тұрды, онда сіз бакты экологиялық таза биодизельмен толтыра аласыз. Ол Швецияда өсетін әйгілі қарағайдың майынан жасалған.

2013 жылдың көктемінде авиациялық отын өндірісі технологиясының дамуында бетбұрыс болған оқиға болды. Био жанармаймен толтырылған трансатлантикалық ұшақ Амстердамнан ұшып шықты. Бұл Boeing Нью-Йоркте қауіпсіз жерге қонды, осылайша экологиялық таза және арзан жанармайды пайдалануға негіз қаланды.

Ресей бұл процессте өте қызықты ұстанымға ие. Біз әр түрлі биоотын өндірушілеріміз, біз отын таблеткаларын экспорттаушылардың рейтингінде үшінші орынды иемденеміз! Бірақ біздің елдің ішінде қымбат түрлерін пайдалануды жалғастыра отырып, біз отынның 20% -дан азын тұтынамыз.

Ресейдің 27 облысы биогазды электр станциялары салынып, іске қосылған тәжірибелік алаңға айналды. Бұл жобаның құны шамамен 76 миллиард рубльді құрайды, бірақ станцияларды пайдаланудан үнемдеу бұл шығындардан бірнеше есе асып түседі.

Ағарту сыйлығы

Жаңартылатын шикізатты биоотын мен электр қуатына қайта өңдеу технологиялары, сондай-ақ биополимер қаптамасын өндіруге арналған шешімдер ерекше перспективалы болып табылады. Бұл технологияларды қолдану оларды қайта өңдеуге, яғни өнімді құрудың жаңа циклінде қайта өңдеуге мүмкіндік береді (атап айтқанда, отын жасушалары мен биопластикадағы субстраттар).

Бұл технологияларды Ресейде қолдану мүмкіндігі өте үлкен. Оларды әзірлеу және іске асыру орта мерзімді перспективада ел экономикасының энергетикалық ресурстарға, шетелдік өнімдер мен технологияларға тәуелділігін төмендетуге, жаңа нарықтар құруға алып келеді.

Әсер

Көлік саласын дамытуды ынталандыру, оның экологиялық қауіпсіздігін арттыру және өсіп келе жатқан отынға деген қажеттілікті қанағаттандыру.

Техникалық және азық-түліктік егістік алқаптар арасындағы бәсекелестіктің ауырлығын төмендету (фитоакторларда микробалдырларды өсіру, құйынды аквариум реакторлары, ашық су қоймалары).

Қолайсыз әлеуметтік-экономикалық жағдайлары бар аймақтардың дамуы және импортталатын жанармайға тәуелділіктің төмендеуі.

Микробалдырлардан ақуыздар, антиоксиданттар, тағамдық түстер және басқа да пайдалы өнімдер алу.

Нарықты бағалау

2030 жылға қарай жаһандық биоотын өндірісі мұнай баламасындағы 150 млн. Тоннаға дейін, жылдық өсу қарқыны 7–9% құрайды. Оның үлесі көлік секторында тұтынылатын жанармайдың 4-6% құрайды. Балдырлар биоотындысы жылына 70 миллиард литрден астам қазба отынын алмастыра алады. 2020 жылға қарай Ресейдегі биоотын нарығы 1,5 еседен астамға - жылына 5 млн. Тоннаға дейін өсуі мүмкін. Трендтің максималды көрінуінің мүмкін мерзімі: 2025–2035.

Жүргізушілер мен кедергілер

Дамыған елдердің қоршаған ортаны ластау дәрежесін азайту жөніндегі экологиялық саясаты.

Биодизель зауыттарын салуға, технологиялық процестерді реттеуге ірі көлемдегі инвестициялардың қажеттілігі.

Микробалдырлардың өсу тиімділігінің күн сәулесінің қарқындылығына тәуелділігі (ашық суда өсірілгенде).

Органикалық қалдықтар электр

Қалдықтарды кәдеге жарату және өңдеу процестерін іс жүзінде маңызды өнімдер мен тіпті электр энергиясын өндірумен біріктіруге болады. Арнайы құрылғыларды - микробтық отын ұяшықтарын (MTE) қолдану арқылы биогазды өндіру және оны электр энергиясына қайта өңдеу сатыларын айналып өтіп, қалдықтардан электр қуатын өндіруге мүмкіндік туды.

ЭТЖ - бұл биоэлектрлік жүйе. Оның жұмысының тиімділігі органикалық қосылыстарды (қалдықтарды) ыдырататын және электрондарды бір жүйеге салынған электр тізбегіне өткізетін бактериялардың метаболикалық белсенділігіне байланысты. Мұндай бактериялардың тиімділігіне олардың құрамында органикалық заттар бар сарқынды суды тазарту қондырғыларының технологиялық сызбасына ену арқылы қол жеткізуге болады, олардың бөлінуі энергия шығарады.

Аккумуляторларды қайта зарядтау үшін MTE технологиясын қолдануға мүмкіндік беретін зертханалық әзірлемелер бар. Технологиялық шешімдерді масштабтау және оңтайландыру арқылы шағын кәсіпорындарды электр қуатымен қамтамасыз ету мүмкін болады. Мысалы, оннан мың литрге дейінгі көлемде жұмыс істейтін жоғары сапалы МТТ тазарту қондырғыларына автономды қуат береді.

Құрылымдық талдау

Биоотынның әлемдік нарығының құрылымы: 2022 (%)

Органикалық қалдықтар электр

Қалдықтарды кәдеге жарату және өңдеу процестерін іс жүзінде маңызды өнімдер мен тіпті электр энергиясын өндірумен біріктіруге болады. Арнайы құрылғыларды - микробтық отын ұяшықтарын (MTE) қолдану арқылы биогазды өндіру және оны электр энергиясына қайта өңдеу сатыларын айналып өтіп, қалдықтардан электр қуатын өндіруге мүмкіндік туды.

ЭТЖ - бұл биоэлектрлік жүйе. Оның жұмысының тиімділігі органикалық қосылыстарды (қалдықтарды) ыдырататын және электрондарды бір жүйеге салынған электр тізбегіне өткізетін бактериялардың метаболикалық белсенділігіне байланысты. Мұндай бактериялардың тиімділігіне олардың құрамында органикалық заттар бар сарқынды суды тазарту қондырғыларының технологиялық сызбасына ену арқылы қол жеткізуге болады, олардың бөлінуі энергия шығарады.

Аккумуляторларды қайта зарядтау үшін MTE технологиясын қолдануға мүмкіндік беретін зертханалық әзірлемелер бар. Технологиялық шешімдерді масштабтау және оңтайландыру арқылы шағын кәсіпорындарды электр қуатымен қамтамасыз ету мүмкін болады. Мысалы, оннан мың литрге дейінгі көлемде жұмыс істейтін жоғары сапалы МТТ тазарту қондырғыларына автономды қуат береді.

Әсер

Өндірістік процестердің экологиялық қауіпсіздігі мен кәсіпорындардың тиімділігін арттыру, олардың сыртқы электр көздеріне тәуелділігін азайту, өндіріс пен өңдеу технологияларын сатып алу құнын төмендету.

Энергия тапшылығы бар аймақтардағы жағдайды жақсарту, MTE қолдану арқылы олардың бәсекеге қабілеттілігін арттыру.

Энергияны көп қажет етпейтін мақсаттар үшін электр энергиясын автономды өндіру мүмкіндігі (мысалы, шағын фермаларда).

Нарықты бағалау

70% - биотехнология әдісімен өңделетін қалдықтардың үлесі Ресейде 2012 жылмен салыстырғанда 2020 жылға қарай артады. Еуропалық Одақта биогаздан келетін электр энергиясының үлесі шамамен 8% құрайды. Трендтің максималды көрінуінің мүмкін мерзімі: 2020–2030.

Жүргізушілер мен кедергілер

Органикалық қалдықтардың көбеюі және электр энергиясына деген сұраныстың артуы.

MTE сияқты биореакторларды әртүрлі энергия көздерінде, соның ішінде ағынды суларда жұмыс істеу мүмкіндігі.

ОТР-ны технологиялық процестерге, өтелімді ұзақ мерзімге біріктіруге қажетті инвестициялардың жеткіліксіз деңгейі.

Биореакторларды қоқыс тастайтын орындарға қосу қажеттілігі.

Қазіргі уақытта қолданыстағы MTE типті биореакторлардың тәжірибелік-өнеркәсіптік үлгілерінің салыстырмалы түрде төмен тиімділігі.

Құрылымдық талдау

Түрі бойынша микробты электрохимиялық жүйелерді зерттеу: 2012 ж. (%)

Биологиялық ыдырайтын полимерлі қаптама

Синтетикалық полимерлерден (қапшықтар, пленкалар, контейнерлер) жасалған қаптаманың көптігі қоршаған ортаны ластау проблемасының шиеленісуіне алып келеді. Мұны тез өңделетін және қолдануға ыңғайлы био-ыдырайтын полимерлерден орау материалдарына көшу арқылы шешуге болады.

Көптеген дамыған елдерде орау өнеркәсібінде био-ыдырайтын синтетикалық полимерлердің қатты және ұзақ (бірнеше жүз жылға дейін) жылжу тенденциясы байқалады (қайта өңдеу мерзімі 2-3 ай). Батыс Еуропа елдерінде оларды тұтынудың жылдық көлемі шамамен 19 мың тонна, Солтүстік Америкада - 16 мың тонна. Сонымен бірге, бірқатар көрсеткіштер бойынша биополимердің қаптамалық материалдары дәстүрлі синтетикалық материалдардан артта қалып отыр.

Дәнді дақылдар мен қант қызылшасының өсімдік қантынан полилактикалық қышқылға негізделген биополимер материалдарын өндіру технологиялары жоғары тұтынушылық сипаттамалары бар қаптауға мүмкіндік береді: икемді және берік, ылғалға және агрессивті қосылыстарға, иістерге төзімді, жоғары тосқауылдық қасиеттерге ие, сонымен бірге тиімді және тез ыдырайды. . Технологияларды жетілдіру олардың материалдық және энергия сыйымдылығын төмендетуге бағытталған.

Биоотынның екінші буыны

Өндірістің күрделілігі - бұл өсімдік материалдарының көп мөлшерін қажет етеді. Оны өсіру үшін азық-түлік өсімдіктерін өсіру үшін қажет жерлер қажет. Сондықтан жаңа технологиялар биоотынды бүкіл зауыттан емес, басқа өндіріс қалдықтарынан алуға бағытталған. Ағаш кесектері, астық бастырғаннан кейінгі сабан, күнбағыс, майлы торт және жеміс торттары, тіпті көң және тағы басқалар - екінші буынды биоотын үшін шикізат.

Екінші буынды биоотынның жарқын мысалы - «кәріз» газы, яғни көмірқышқыл газы мен метаннан тұратын биогаз.Осылайша, биогазды автомобильдерде қолдануға болады, одан көмірқышқыл газы шығарылады, нәтижесінде таза биометан қалады. Шамамен бірдей жолмен биоэтанол мен биодизель биологиялық массадан алынады.

Биодизельді қалай жасауға болады

Биодизель алу үшін өсімдік майының тұтқырлығын азайту керек. Ол үшін одан глицерин алынады, оның орнына майға алкоголь енгізіледі. Бұл процесс су мен түрлі қоспаларды кетіру үшін бірнеше сүзуді қажет етеді. Процесті тездету үшін майға катализатор қосылады. Қоспаға алкоголь де қосылады. Метил эфирін алу үшін майға метанол қосылады, этил эфирін алу үшін этанол қосылады. Қышқыл катализатор ретінде қолданылады.
Барлық компоненттер араласады, содан кейін қабыршақтауға уақыт қажет. Резервуардың жоғарғы қабаты - биодизель. Ортаңғы қабат - сабын. Төменгі қабат - глицерин. Барлық қабаттар одан әрі өндіріске енеді. Глицерин де, сабын да халық шаруашылығындағы қажетті қосылыстар болып табылады. Биодизель бірнеше тазартудан өтеді, құрғатылады, сүзіледі.
Бұл өндірістің көрсеткіштері өте қызықты: 110 кг алкоголь мен 12 кг катализатормен әрекеттескен бір тонна май 1100 литр биодизель мен 150 кг глицериннен тұрады. Биодизель сары түсті, әдемі жаңа сығылған күнбағыс майы, қара глицерин сияқты, 38 градусқа дейін қатады. Жақсы сапалы биодизельде ешқандай қоспалар, бөлшектер немесе суспензиялар болмауы керек. Биодизельді пайдалану кезіндегі сапаны тұрақты бақылау үшін автомобиль жанармайының сүзгілерін тексеру қажет.

Биоэтанол өндірісі

Қантқа бай шикізатты ашыту биоэтанол өндірісінің негізі болып табылады. Бұл процесс алкогольді ішуге немесе кәдімгі ай сәулесіне ұқсас. Астық крахмалы қантқа айналады, оған ашытқы қосылып, пюресі алынады. Таза этанол ашыту өнімдерін бөліп алу арқылы алынады, бұл арнайы бағандарда кездеседі. Бірнеше фильтрациядан кейін олар кептіріледі, яғни су алынып тасталады.

Су қоспалары жоқ биоэтанолды тұрақты бензинге қосуға болады. Биоэтанолдың экологиялық тазалығы және оның қоршаған ортаға тигізетін әсері өнеркәсіпте жоғары бағаланады, сонымен қатар алынған биоотын бағасы өте қолайлы.