Jak funguje biopalivo? 10 kroků k výrobě biopaliv

Projekt využití bioenergie je na vzestupu, ale jak funguje biopalivo? Tento článek popisuje, jak lze přeměnit organické odpadní materiály obnovitelné zdroje energie které lze aplikovat mnoha různými způsoby.

Existují různé druhy biopaliv a všechny fungují podobně. Obecně řečeno, fráze odkazuje na výrobu obnovitelného paliva z zdroje biomasy.

Existuje několik výhod používání biologických procesů na rozdíl od geografických procesů (např fosilní paliva dělat). Etanol a bionafta jsou dvě biopaliva, která se celosvětově používají nejčastěji.

Jako surovina pro tyto obnovitelné zdroje energie se používají různé formy biomasy. Živočišný hnůj, cukrová třtina, kukuřičný škrob a rostlinný olej jsou toho příkladem.

Existují však i další možné zdroje biopaliv. Pro výrobu biopaliv se provádí mnoho výzkumu a vývoje v oblasti řas a lesního odpadu.

Globální výzkum a vývoj se obecně provádí v oblasti biopaliv jako potenciálního budoucího zdroje energie. Vzhledem k jejich rostoucímu přijetí je důležité pochopit, jak biopaliva fungují.

Jak funguje biopalivo?

Existují různé druhy biopaliv a fungují odlišně.

• Ethanol
• Bionafta
• Bioplyn
• Pevná biopaliva

1. Ethanol

Typ biopaliva nazývaný etanol se vyrábí z fermentované rostlinné hmoty, jako je kukuřice nebo cukrová třtina. Sacharidy v rostlinném materiálu se fermentací rozkládají na etanol, který se následně čistí destilací. Palivo pro spalovací motory pak lze vyrobit smícháním rafinovaného etanolu s benzínem.

Vzhledem k tomu, že etanol je přibližně o 30 % méně účinný než benzín na jednotku objemu, je zapotřebí více čistého etanolu, aby urazil stejnou vzdálenost jako benzín. Čistý etanol lze použít pouze v motorech osobních automobilů, lehkých nákladních automobilů a motocyklů a pouze tehdy, pokud byly tyto motory pro tento účel speciálně upraveny.

2. Bionafta

Účinnost bionafty je také nižší než u benzínu. Hodně však záleží na složení a kvalitě paliva. Procentní podíl bionafty v benzínové směsi je na štítcích pro bionaftu na čerpacích stanicích uveden za předponou B-. Například B20 je motorová nafta, která obsahuje 20 % bionafty.

Nutnost úpravy motoru klesá s klesajícím procentem přidávání bionafty. Z dlouhodobého hlediska by používání čisté bionafty způsobilo určité problémy s údržbou a výkonem. Tyto problémy s údržbou lze vyřešit.

3. Bioplyn

Anaerobní digesce, která zahrnuje rozpouštění organického materiálu, jako je potravinový odpad, splašky nebo zemědělský odpad bez kyslíku, je postup nejčastěji používaný k vytvoření bioplyn. Metan (CH4) a oxid uhličitý (CO2) jsou kombinovány za vzniku bioplynu.

Níže jsou uvedeny nejtypičtější suroviny používané k výrobě bioplynu:

• Potravinový odpad a další organický odpad a domácnosti a podniky
• Hnůj od dobytka
• Energetické plodiny včetně vrby, topolu a miscanthus
• Splaškové a odpadní vody
• Kukuřice, pšenice a tráva
• Průmyslový odpad z potravinářského průmyslu a papíren
• Skládka odpadu

Přesné použité suroviny budou určeny konkrétními cíli bioplynové operace, dostupností zdrojů a geografickou polohou. Výroba bioplynu může probíhat v malém (domácí, zemědělské) nebo velkém (průmyslové, komunální) měřítku.

Existuje několik aplikací pro bioplyn, včetně:

• Jako palivo pro dopravu, buď samostatně, nebo v kombinaci s naftou nebo zemním plynem.
• Jako zdroj paliva pro výrobu elektřiny a tepla v domácnostech, firmách a elektrárnách.
• Při průmyslových operacích, jako je výroba bioplastů, chemikálií a hnojiv.
• K čištění a dezinfekci odpadních vod.
• Kromě toho lze z bioplynu vyrábět „biometan“ nebo čistý metan a používat jej k výrobě plynu v kvalitě potrubí.

Obecně je bioplyn flexibilní a udržitelný zdroj energie, který může podporovat energetickou nezávislost, zlepšovat kvalitu ovzduší a snižovat emise skleníkových plynů.

4. Pevná biopaliva

Paliva získaná z pevné biomasy, jako je dřevo, rostliny a odpadní produkty, jsou známá jako pevná biopaliva. Mohou být spalovány mimo jiné k výrobě tepla a energie a lze je také využít mnoha jinými způsoby.

Pevné biopalivo se během spalovacího procesu spaluje v kotli za vzniku tepla. Pára vytvořená tímto teplem se pak používá k pohonu turbíny. Turbína vyrábí elektřinu, kterou může energetický systém následně využít k zásobování domácností a podniků.

Pevná biopaliva lze spalovat v elektrárnách, které byly speciálně postaveny jako alternativa k běžným fosilním palivům a jako prostředek ke snížení emisí skleníkových plynů.

Druh použitého biopaliva, technologie spalování a udržitelnost jeho výrobního procesu – to vše ovlivňuje, jak efektivně proces probíhá a jak velký vliv má biopalivo na životní prostředí.

Pevná biopaliva se často používají v komerčních a domácích topných systémech, stejně jako v průmyslových a energetických aplikacích.

Jako vstupní surovinu je lze také použít k výrobě biopaliv, jako je bioetanol a bionafta.

10 kroků k výrobě biopaliv

Existuje celkem deset procesů k získání hotového produktu na biopalivo, který můžete dát do svého auta.

• Vyhledání zdroje ropy
• Testování oleje
• Filtrace oleje
• Výroba zkušební dávky
• Pořízení výrobních nástrojů
• Získávání chemikálií
• Předúprava oleje
• Zpracování bionafty
• Opatření
• Mytí a sušení bionafty
• Manipulace s glycerinem

1. Vyhledání zdroje ropy

Najít zásobu ropy pro začátek je tím nejzásadnějším problémem, který lidé mají. Většina lidí nakupuje rostlinný olej v okolních restauracích.

Než však budeme diskutovat o tom, kde najít surové palivo, musíme zajistit, aby odpadní olej, který dostáváme, byl předfiltrován na minimum 400 mikronů.

Odvodněné mají nízké množství volných mastných kyselin. Doporučujeme vám nakupovat použitý kuchyňský olej v provozovnách, které mění olej každý týden. To vám pomůže při hledání oleje vyšší třídy.

Spotřebitelům jsou k dispozici také řepkový, kukuřičný a arašídový olej.

Živočišný tuk, lůj nebo sádlo jsou další zdroje, ze kterých lze získat odpadní olej. Protože však tyto zdroje mají vyšší poměry bodu gelovatění, což by mohlo způsobit ucpání motoru při vyšších teplotách, nedoporučujeme z nich sbírat odpadní olej.

2. Testování oleje

Po obdržení oleje musíme zkontrolovat jeho kvalitu, abychom se ujistili, že jej můžeme použít. Důležité je olej nejprve otestovat. Existuje mnoho možností testování. Testování oleje na kyselinu a vodu jsou dvě nejdůležitější.

Jednoduše zahřejte olej na pánvi, abyste zkontrolovali bubliny, abyste zjistili, zda je přítomna voda. Musíme studovat titraci, abychom změřili úrovně kyselosti.

Titrace je termín pro postup používaný k měření úrovně kyselosti. K tomu je třeba smíchat vzorek oleje s přesným množstvím pH neutrálního alkoholu. Hladina kyseliny by pak byla určena pomocí pH filtru; typicky se používá fenolftalein.

Je důležité zkontrolovat úroveň kyselosti. Základní chemikálie, kterou později přidáme, může být neutralizována vysokým množstvím kyseliny, pokud má olej vysokou úroveň kyselosti. Znalost úrovně kyselosti nám umožňuje vypočítat a přidat přesné množství základní chemikálie potřebné k její přeměně na biopalivo.

3. Filtrace oleje

Olej se po filtraci stává čistším a účinnějším. Musíme zajistit, aby olej neobsahoval nečistoty, jako jsou potravinové vločky. Ze všech možností filtrování oleje doporučujeme vzít si 55galonový buben s kovovým bubnovým filtrem.

Pochopení velikosti filtrů je zásadní. Doporučujeme, aby perforace byly co nejmenší. Ideální filtr by byl 400mikronový.

4. Výroba zkušební dávky

Než začnete, bylo by dobré udělat testovací dávku. To prokáže, zda je ropa, kterou jste nedávno získali, cenná pro výrobu biopaliva.

Vytvoření testovací šarže je relativně jednoduché, protože všechny ingredience jsou obvykle dostupné v místních obchodech s potravinami.

5. Získání výrobních nástrojů

Výroba biopaliva pro vás není obtížná, pokud máte správné nástroje. K tomu, abyste to všechno umožnili, budete potřebovat následující položky:

• Nádoby na sběr oleje: Pro manipulaci a skladování nasbíraného oleje. K tomu můžete znovu použít starý olejový sud nebo sud. Požádejte souseda, aby vám jednu půjčil, pokud nějakou nemá, pokud ji nemůžete najít v kůlně. V nejhorší situaci se zastavte v sousedství vrakoviště!
• Schopnost přepravy ropy: přesunout ropu z oblasti sběru ropy (restaurace) do oblasti produkce ropy (doporučuje se dvorek). Barel s olejem se obvykle vejde do vašeho kamionu.
• Olejové filtry: K odstranění oleje, aby mohl být zpracován. 400 mikrometrů.
• Procesor biopaliv: Kombinací chemikálií s olejem toto zařízení pomůže přeměnit váš olej na biopalivo.
• Barel ropy: Ten se čistí od nečistot pomocí mycí nádrže na biopaliva.
• Nádrž na skladování biopaliva: Ty jsou potřebné k udržení filtrovaného oleje po promytí a filtraci.
• Převodní čerpadla: Používají se k přepravě ropy mezi různými kontejnery a existují v různých velikostech a formách.
• Titrační sada: Pro měření kyselosti.

6. Získání Chemikály

Metanol se používá v chemickém procesu. Bionafta vzniká, když se methanol spojí s použitým rostlinným olejem.

Kromě metanolu byste také potřebovali hydroxid sodný nebo draselný. Oba jsou dostupné v obchodech s instalatérskými potřebami. Hydroxid draselný činí glycerin tekutějším a snadno se rozpouští v metanolu, proto vám doporučujeme si nějaký pořídit.

Katalyzátor bude použit kterýmkoli z těchto hydroxidů k ​​zahájení chemické reakce mezi methanolem a olejem.

7. Předúprava oleje

Než může být ropa zpracována na bionaftu, musí být připravena ke zpracování. V kroku 2 jsme hovořili o výpočtu obsahu vody a kyselin v oleji.

Nyní bychom se měli podívat na to, jak zacházet se zředěným olejem a/nebo vysokým obsahem kyselin.

Odvodňování

I když existují různé metody pro odvodnění oleje, nejpřímější je nechat olej usadit. Pokud má dostatek času, voda prostě klesne na dno a lze ji odstranit, protože voda a olej spolu příliš nejdou.

Pro urychlení tohoto procesu lze olej také zahřát. To usnadňuje molekulám vody rozptýlení ze suspenze tím, že umožňuje molekulám oleje expandovat.

Snížení hladiny kyseliny

Před použitím oleje k výrobě bionafty byste měli přemýšlet o snížení hladiny kyselin v oleji, pokud má olej, který dostáváte, vysokou koncentraci volných mastných kyselin. Surovina s vysokým obsahem volných mastných kyselin může být přeměněna na bionaftu, tento proces je však poněkud pracný.

Důvodem je to, že v době, kdy budete mít bionaftu, budete mít ještě spoustu mýdla, s nímž se budete muset vypořádat, protože spotřebujete tolik přebytečného rozpouštědla.

Existují dvě techniky, jak snížit kyselost oleje:

• Odstraňování žíravin
• Esterifikace kyseliny

1. Čištění louhem

K tomu je třeba před přidáním do oleje rozpustit část pevné báze (hydroxid sodný nebo draselný) ve vodě. V důsledku toho se mastné kyseliny bez oleje spojí s pevnou bází a vytvoří mýdlo. Poté, co byl olej odvodněn a odstraněno mýdlo, může být použit k výrobě bionafty.

Přestože je tato metoda účinná, bude mít za následek méně bionafty, protože část oleje se přemění na mýdlo.

Zatímco některá zařízení na výrobu bionafty zakazují stripování žíravin jako metodu snižování volných mastných kyselin, víme, že to lze provést a funguje to. Někteří lidé pouze upřednostňují druhý přístup.

2. Esterifikace kyseliny

Volné mastné kyseliny (FFA) v oleji jsou během tohoto postupu modifikovány pomocí kyseliny sírové, takže je lze stále přeměňovat na bionaftu. Tato metoda je vhodná při práci s olejem, který má velké množství volných mastných kyselin. Byl vybrán proto, že namísto přeměny FFA na mýdlo pouze mění řetězce kyselin, aby se změnily na biopalivo nebo bionaftu.

8. Bjódová nafta Pkooperace

Hlavním účelem dřívějších fází bylo připravit se na tuto. Toto je primární metoda přeměny ropy na bionaftu. Skutečné reakce, které vám umožňují vyrábět bionaftu z organického oleje, se odehrávají zde, kde se děje kouzlo.

Než odejdeme, musíte si procvičit vynikající bezpečnost. Podívejme se na některá bezpečnostní opatření, která byste měli přijmout.

Opatření

Budete manipulovat s poněkud žíravými kapalinami, metanolem, silným alkoholem, slušnou trochou tepla a přenosem hořlavých látek z jedné nádoby do druhé. Doporučuje se mít po ruce hasicí přístroj, který dokáže uhasit popáleniny na bázi oleje.

Bionaftu by měla být pokud možno zpracována v dobře větraném prostoru, mimo dosah dětí a domácích zvířat a s náležitým bezpečnostním vybavením.

Před výrobou velkého množství bionafty se informujte u místní samosprávy a hasičského sboru, abyste se ujistili, že s jakýmikoli přísadami, alkoholem a dalšími látkami je zacházeno a používány v souladu s místními pravidly a předpisy.

V případě použití domácí bionafty v automobilu s dieselovým motorem může dojít ke zrušení záruky výrobce. Takže to vyzkoušejte, pokud váš starý nákladní vůz vypršela záruční doba.

Při správné výrobě je bionafta často docela zdravá. Je méně škodlivá než kuchyňská sůl a rozkládá se rychleji než cukr. Není považován za nebezpečný, pokud se rozlije, protože má vyšší bod vzplanutí než běžný benzín.

9. Mytí a sušení bionafty

Při výrobě bionafty často vstřikujeme více metanolu, než potřebujeme. Chcete-li si být jisti, že chemická reakce skončila, udělejte to.

Po uvedení reakce je nyní významné množství metanolu součástí původní bionafty, avšak nyní má malou obměnu. Nadbytek methanolu skončí v glycerinu. Navíc část přebytečného metanolu zůstává v bionaftě.

• Mytí bionafty
• Sušení bionafty

1. Mytí bionafty

Molekuly metanolu mají rády vodu více než bionaftu, když se používá.

Rozpuštěný metanol ve vodě je sveden dolů do vodní vrstvy, kde je vše ostatní u vody. Pokud jej budete prát dostatečně dlouho, přebytečný metanol a další materiály, na kterých ulpěl, budou zcela odstraněny.

Technika je v podstatě stejná při použití systému suchého praní. Glycerin, mýdlo a metanol jsou zachyceny nebo absorbovány suchou pryskyřicí nebo práškem, ale bionafta může projít.

2. Sušení bionafty

Pojďme diskutovat o tom, jak se zbavit vody nyní, když chcete.

Za prvé, existuje nespočet způsobů, jak sušit bionaftu. Pokud rychle vyhledáte, jsou rozptýleny po internetu. Abychom vyrobili bionaftu, probereme pouze některé jednodušší metody, jak to udělat.

Vyneste bionaftu ven na přímé sluneční světlo, což je jeden z nejlepších způsobů, jak toho dosáhnout. Nechte matku přírodu a magii spolupracovat. Sluneční teplo napomůže tomu, aby se veškerá voda odpařila poměrně rychle, pokud je počasí dostatečně suché.

Vaše bionafta je připravena k použití, jakmile uschne a neobsahuje glycerin.

10. Zacházení s glycerinem

Nakládání s odpady zařízení mohou přijímat použitý glycerin. Zařízení má unikátní zpracovatelské zařízení zvané anaerobní vyhnívací nádrž, označovaná také jako vyhnívací nádrž metanu.

V podstatě se veškerá surová odpadní voda spojí ve velkém míchacím zařízení, než se přesune do velké nádrže, kde bakterie požírají a rozkládají surovou odpadní vodu.

Jako vedlejší produkt bakterií pak vzniká metan. V metanových elektrárnách se metan zachycuje a spaluje.

Bakterie využívají jako potravu surový glycerin, který zvyšuje produkci metanu. Nyní máme zelenou možnost zlikvidovat veškerý náš glycerin, protože zařízení pro nakládání s odpady jej bylo schopno vše přijmout.

Proč investovat do čističky vzduchu?

Závěrem lze říci, že biopaliva lze využít pro dopravu, energii, osvětlení a teplo. V chloroplastech buněk probíhají dva kroky fotosyntézy – reakce světla a reakce ve tmě. Biopaliva lze vyrábět z různých biologických produktů, včetně dřeva, trav, olejů, cukrů a škrobů.

Doporučení

• 10 Výhody a přínosy biotechnologie
  .
• 10 Nevýhody biotechnologie
  .
• Proč je biologická rozmanitost pro člověka důležitá?
  .
• 16 Účinky znečištění na biologickou rozmanitost
  .
• 22 Výhody a nevýhody biopaliv