Palivem se může stát i vše, co bylo nebo bude potravou. Nezáleží na tom, kde se právě nacházíte: v městském bytě, chatě na okraji lesa nebo v bungalovu na břehu moře – určitě je ve vaší blízkosti alespoň jeden zdroj biologického paliva. Hlavní podmínkou je organický původ surovin. Recenze článku na téma z online magazínu o energii a energii „Energy+“
Biopalivo se objevilo, když nikdo nepřemýšlel o energii. Lidé se po tisíce let topí u ohně a zapalují kamna a dokonce se jim podařilo vymyslet auta na dřevo (první takové auto se objevilo v roce 1900). Biopalivo je palivo vyrobené z rostlinných nebo živočišných surovin, odpadních produktů a organického odpadu. Může být pevná, kapalná a plynná.
To je palivové dřevo a vše, co ho může nahradit: piliny, kůra, sláma, štěpka, dokonce i skořápky ořechů a slupky semen. Pokud to vše slisujete do granulí, získáte pelety: levnou obdobu palivového dřeva, která zanechává méně popela a téměř žádný kouř. Pevné biopalivo lze použít k vytápění kamen, nebo je lze spalovat v tepelných elektrárnách k výrobě elektřiny.
Ve světě fungují stovky takových stanic a v Rusku je jich několik. Používají se k zásobování teplem malých měst, obcí nebo jednotlivých zařízení. Množství elektřiny vyrobené v takových stanicích závisí na tepelném výkonu a pohybuje se v desítkách megawattů.
Jedná se o alkoholy, které se používají jako přísada do benzínu. Nejoblíbenějším kapalným biopalivem (a ve světě nejrozšířenějším) je bioetanol, který se získává z plodin bohatých na cukr a škrob: kukuřice, cukrová řepa, brambory, obilí, cukrová třtina. Existuje také bionafta: hlavní surovinou pro ni jsou rostlinné oleje: řepkový, palmový, sójový, kokosový. Biologická nafta může být smíchána s ropnou naftou a použita jako samostatné palivo.
Biopaliva jsou teoreticky obnovitelným zdrojem s relativně malou uhlíkovou stopou. Pěstování surovin pro biopaliva však vyžaduje obrovské plochy a energetické zisky mohou být zanedbatelné.
„Například při výrobě etanolu z kukuřice se fosilní paliva používají k výrobě hnojiv, přepravě surovin a destilaci etanolu a množství energie vyrobené spalováním etanolu je výrazně menší než spalováním benzínu,“ vysvětluje odborník. “V krátkodobém horizontu je nepravděpodobné, že celý energetický komplex bude schopen přejít výhradně na biopaliva.”
Existují další možnosti kapalných biopaliv, jako je biobenzín, který se vyrábí z mikrořas. V roce 2019 představili ruští vědci z Moskevské státní univerzity a Společného institutu vysokých teplot Ruské akademie věd novou technologii, která umožňuje vyrábět biobenzín pomocí hydrotermálního zkapalňování. Mokrá biomasa se zahřeje na teplotu 370 stupňů Celsia a stlačí pod tlakem 25 megapascalů. Výsledkem je bioolej, ze kterého se následně oddělí benzinová frakce. Výhodou metody je, že surovinu není třeba předsušit, jak bylo dříve požadováno, a všechny složky mikrořas se přemění na bioolej.
Plynné biopalivo se vyrábí fermentací (řízeným hnitím) biomasy – organického odpadu – shnilého ovoce a zeleniny, odpadu ze zpracování masa nebo ryb. Ve speciálních bioplynových stanicích se pomocí mikroorganismů rozkládají organické látky a vzniká bioplyn složený z metanu a oxidu uhličitého.
V závislosti na požadovaných půdních zdrojích a energetické náročnosti se rostlinné materiály dělí na generace:
XNUMX. generace – zemědělské plodiny, které obsahují hodně tuků, škrobu, cukrů a vyžadují velké plochy pro pěstování;
XNUMX. generace — nepoživatelné zbytky rostlin: dřevo, sláma, slupky obsahující celulózu a lignin;
III generace – řasy, které ke svému růstu nevyžadují půdní zdroje.
Tam, kde bylo palivové dříví vždy vzácným zdrojem, lidé přišli s levnou náhražkou – hnojem. Trávicí odpad obsahuje mnoho jednoduchých organických látek s vysokou kalorickou hodnotou a poskytuje téměř tolik energie jako palivové dřevo. Hlavní je je pořádně vysušit.
Nejjednodušší je shromáždit hotové „koláče“ a poslat je na několik měsíců do dobře větraného prostoru, kde uschnou a zbaví se zápachu. Další možností je dlouhodobě hromadit hnůj, aby se stlačil a vypadal jako plastelína, a poté rozřezal na brikety a také poslal k sušení. Třetím způsobem je smíchat ho se slámou nebo senem, vyrobit cihly nebo koláče a usušit. Technologicky nejpokročilejší metodou přípravy takových briket je smíchání surovin s rostlinným plnivem, naložení do formy a lisování.
Palivové brikety lze vyrobit i z hlíny smíchané s papírem, plevami, skořápkami a slámou v poměru 1:10. K této směsi přidejte trochu vody, aby vznikla hustá „kaše“. Vloží se do formy a vloží pod lis a hotové brikety se pak suší na slunci.
K výrobě bioplynu budete kromě surovin, tedy organického odpadu smíchaného s vodou, potřebovat bioreaktor, živé bakterie a plynojem – zásobník, kam se dodává a skladuje hotový hořlavý produkt. Odpad se umístí do bioreaktoru, „fermentuje“ a v procesu se uvolňuje bioplyn. Vše, co fermentovalo, jde do speciální usazovací nádrže a pak se stává hnojivem. Bioplyn vstupuje do plynojemu a odtud do plynového zařízení.
Jednou z výhod biopaliva je jeho obnovitelnost. Tráva neustále roste a dobytek ji neustále zpracovává. Na kapalné biopalivo se ale nehodí například ledajaká tráva, potřebujeme „energetické rostliny“ – důležité zemědělské plodiny, zdroj potravin a krmiv: cukrová řepa, brambory, obilí. Jejich pěstování vyžaduje půdu, vodu, hnojiva, vybavení a paliva a maziva.
Aby si tyto dvě „inkarnace“ zemědělských rostlin vzájemně nekonkurovaly, hledají výrobci biopaliv druhy, které se stanou čistě energetickými plodinami. Existují úspěšní kandidáti: například nenáročný travník jižní (také nazývaný vějířovitý). Nebojí se horka a škůdců, je nenáročný na půdu a je připraven růst tam, kde jiná zrna ani nevyraší.
Stromy se také pěstují pro energii: na Zemi jsou celé energetické lesy. Druhy stromů a keřů v nich se shromažďují podle principu „rychlosti“: topol, vrba, akácie – všechny rychle rostou. Vědci považují biologické palivo za slibné, ale stále má daleko k fosilním palivům, která zajišťují více než 70 % celkové celosvětové spotřeby energie. Mezi obnovitelnými zdroji energie jsou biopaliva na posledním místě: zde dominuje vodní energie (asi 15 % celosvětové produkce energie v roce 2021), následuje větrná (asi 6 %), solární (asi 4 %) a biopaliva (asi 2 %). Nejčastěji se biopaliva využívají k vytápění soukromých domů, mnohem menší podíl pak v průmyslu a dopravě.
VLK je největší závod na výrobu dřevěných pelet v Rusku s kapacitou až 1 milion tun ročně.
Biopalivo (Česky Biopalivo) – palivo z rostlinných nebo živočišných surovin, z odpadních produktů organismů nebo organického průmyslového odpadu.
Existují tři typy biopaliv:
- kapalina (bioetanol, metanol, bionafta);
- tuhá biopaliva (palivové dřevo, brikety, palivové pelety, štěpka, sláma, plevy);
- plynné (syntézní plyn, bioplyn, vodík).
Biopaliva mohou být uhlíkově neutrální [1], protože všechny rostlinné plodiny do určité míry sekvestrují uhlík ze vzduchu. Některé jsou uhlíkově neutrální nebo dokonce uhlíkově negativní, zejména vytrvalé plodiny.
Obsah
generace biopaliv [ ]
Rostlinné materiály jsou rozděleny do generací.
Suroviny první generace jsou zemědělské plodiny s vysokým obsahem tuku, škrobu a cukrů. Rostlinné tuky se zpracovávají na bionaftu a škroby a cukry na etanol. Vzhledem k nepřímým změnám ve využívání půdy tyto suroviny často způsobují větší škody na klimatu, než kterým by se dalo předejít odstraněním spalování fosilních paliv. Jeho stažení z trhu navíc přímo ovlivňuje cenu potravinářských výrobků. Téměř všechna moderní dopravní biopaliva jsou vyráběna ze surovin první generace, použití surovin druhé generace je v raných fázích komercializace nebo v procesu výzkumu.
Nepotravinářské zbytky pěstovaných rostlin, trávy a dřeva (pelety) se nazývají druhá generace suroviny. Jeho produkce je mnohem levnější než produkce plodin první generace. Takové suroviny obsahují celulózu a lignin. Může být přímo spáleno (jak se tradičně dělalo s palivovým dřevem), zplynováno (produkující hořlavé plyny) nebo pyrolyzováno. Hlavními nevýhodami druhé generace surovin jsou zabrané půdní zdroje a relativně nízká návratnost na jednotku plochy.
Třetí generace suroviny – řasy. Nevyžadují půdní zdroje, mohou mít vysokou koncentraci biomasy a vysokou míru rozmnožování. Kromě pěstování řas v otevřených rybnících existují technologie pro pěstování řas v malých bioreaktorech umístěných v blízkosti elektráren. Odpadní teplo z tepelných elektráren dokáže pokrýt až 77 % tepla potřebného pro pěstování řas.
Druhy biopaliv [ ]
Biopaliva se dělí na pevná, kapalná a plynná.
Tuhá biopaliva [ ]
Dříví – nejstarší palivo používané lidstvem. V současné době se ve světě pěstují energetické lesy skládající se z rychle rostoucích druhů (topol, eukalyptus aj.) pro produkci palivového dřeva nebo biomasy [2].
Alternativou k nim jsou palivové pelety a brikety — výlisky z dřevního odpadu (piliny, štěpky, kůra, tenké a nekvalitní dřevo, zbytky po těžbě), sláma, zemědělský odpad (slunečnicové slupky, ořechové skořápky, hnůj, kuřecí trus) a další biomasa.
Energetické zdroje biologického původu (hlavně hnůj apod.) se briketují, suší a spalují v krbech obytných budov a topeništích tepelných elektráren, čímž se vyrábí levná elektřina.
Kapalná biopaliva [ ]
Hlavní článek: Bioethanol
Bioethanol – běžný etanol získaný při zpracování rostlinných surovin pro použití jako biopalivo. Bioetanol je klasifikován jako biopalivo první generace a vyrábí se z biomasy, jako je kukuřice, cukrová třtina nebo pšenice.
Bioetanol je forma obnovitelné energie, kterou lze získat ze zemědělských surovin. Hodně se diskutuje o tom, jak účinný je bioetanol jako náhrada benzínu. Obavy z jeho produkce a využití se týkají především rostoucích cen potravin z důvodu potřeby velkého množství orné půdy potřebné k pěstování plodin a také množství znečištění z výroby bioetanolu, zejména z kukuřice.
Průmyslové pěstování a biotechnologická přeměna mořského fytoplanktonu ještě nedosáhly fáze komercializace, ale jsou považovány za jednu z perspektivních oblastí v oblasti získávání Biomethanol. Mezi potenciální výhody používání mikroskopických řas patří:
- vysoká produktivita fytoplanktonu (až 100 t/ha za rok);
- při výrobě se nepoužívají úrodné půdy ani sladká voda;
- proces nekonkuruje zemědělské výrobě;
- energetický výkon procesu dosahuje 14 ve fázi výroby metanu a 7 ve fázi výroby metanolu.
Biobutanol (C4H10O) – butylalkohol, který se vyráběl na počátku XNUMX. století pomocí bakterií Clostridia acetobutylicuma od poloviny století – z ropných produktů. Surovinou pro výrobu biobutanolu může být cukrová třtina, řepa, kukuřice, pšenice, maniok a v budoucnu i celulóza.
Dimethylether (C2H6O) lze vyrábět z uhlí, zemního plynu nebo biomasy. Velké množství dimethyletheru se vyrábí z odpadu buničiny a papíru. Dimethylether je ekologické palivo bez obsahu síry, obsah oxidů dusíku ve výfukových plynech je o 90 % nižší než u benzínu.
Bionafta — palivo na bázi tuků živočišného, rostlinného a mikrobiálního původu, jakož i jejich esterifikační produkty. K výrobě bionafty se používají rostlinné nebo živočišné tuky. Suroviny mohou být řepkový, sójový, palmový, kokosový olej nebo jakýkoli jiný surový olej, stejně jako odpad z potravinářského průmyslu.
plynné palivo [ ]
Bioplyn – produkt fermentace organického odpadu (biomasy), představující směs metanu a oxidu uhličitého. K rozkladu biomasy dochází pod vlivem bakterií třídy metanogenů.
Biovodík – vodík získaný z biomasy termochemickými, biochemickými nebo jinými způsoby, například pomocí řas. Metan Syntetizuje se po čištění tzv. syntetického zemního plynu z pevných paliv obsahujících uhlík, jako je uhlí nebo dřevo. Tento exotermický proces probíhá při teplotě 300 až 450 °C a tlaku 1–5 bar v přítomnosti katalyzátoru. Svět již má několik zprovozněných zařízení na výrobu metanu z dřevěného odpadu.
