Производство альтернативных видов топлива

Минусы использования биотоплива:

• Себестоимость производства выше, чем бензина и дизтоплива;
• Требуются дополнительные площади сельскохозяйственных земель;
• Эфиры рапсового масла обладают значительной коррозионной активностью. Это чревато потерей стойкости резиновых прокладок и сальников, образованием твердых отложений в форсунках и жиклерах, забитыми топливными фильтрами и отказавшими насосами высокого давления;
• Высокое содержание в «растительном» выхлопе окиси азота (NO). Содержание окиси азота (NO) в выхлопе в сравнении с обычным дизельным топливом на 10% больше, а в ходе эксперимента инженеры Volvo доказали, что эта разница может достигать 40%;
• Борьба с токсичностью приводит и к потере мощности, а ее компенсирует больший расход топлива;

Рис.9 Некоторые характеристики минерального дизтоплива и «биодизеля»12

Третий вид биологического топлива - синтетическое горючее.        Современные технологии переработки  углеводородов позволяют производить  синтетическое дизельное топливо  и синтетический бензин. В качестве сырья используются отходы деревообрабатывающей промышленности, сельского хозяйства  и даже бытовой мусор. Особенности  разработанных технологических  процессов заключаются в том, что из одного и того же сырья  могут получаться различные виды топлива. Первое в мире синтетическое  дизельное топливо, в 2003-м году, разработала  корпорация DaimlerChrysler. Новое топливо, которое разработчики назвали BIOTROLL, производится из древесных отходов, а при его сгорании в атмосферу вообще не выбрасывается углекислый газ. Биотопливо можно смешивать с обычной соляркой, улучшая экологические показатели дизельных двигателей, однако пока не получены точные данные о том, возможна ли эксплуатация современных дизельных двигателей только на новом виде топлива без проведения каких-либо доработок. Первая заправка, на которой можно пополнить баки новым топливом, уже функционирует в Штутгарте.

Процесс получения метилового спирта основан на каталитической конверсии углеводородов, природного, коксового и других углеводородсодержащих газов с водяным паром. Как самостоятельное горючее и в качестве добавок к бензину применяется редко и только для двигателей спортивных мотоциклов, не рассчитанных на длительную эксплуатацию. В то же время достаточно широко используется как сырье, из которого автомобили на топливных элементах черпают водород¹³.

Известный с давних времён способ получения этанола — спиртовое  брожение органических продуктов, содержащих углеводы (виноград, плоды и т. п.) под действием ферментов дрожжей  и бактерий. Аналогично выглядит переработка  крахмала, картофеля, риса, кукурузы, и  проч. Реакция эта довольно сложна, её схему можно выразить уравнением:

 

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.

Промышленное  производство спирта из биологического сырья: Современная промышленная технология получения спирта этилового из пищевого сырья включает следующие стадии:

• подготовка и измельчение крахмалистого сырья — зерна (прежде всего — ржи, пшеницы), картофеля, кукурузы и т. п.
• ферментация. На подавляющем большинстве спиртовых производств мира ферментативное расщепление крахмала до спирта при помощи дрожжей оставлено. Для этих целей применяются рекомбинантные препараты альфа-амилазы, полученные биоинженерным путем — глюкамилаза, амилосубтилин.
• брагоректификация. Осуществляется на разгонных колоннах (например, «Комсомолец»).

Отходами бродильного  производства являются барда и сивушные масла. Барда используется для производства кормов.Крупнейшие производители биоэтанола в США компании ArcherDanielsMidland и Cargill. 

Гидролизное производство: В промышленных масштабах этиловый спирт получают из сырья, содержащего целлюлозу (древесина, солома), которую предварительно гидролизуют. Образовавшуюся при этом смесь пентоз и гексоз подвергают спиртовому брожению. В странах Западной Европы и Америки эта технология не получила распространения, но в СССР (ныне в России) существовала развитая промышленность кормовых гидролизных дрожжей и гидролизного этанола.

2.2 Преимущества  и недостатки использования альтернативных  видов топлива

Сжатый газ
Преимущества	Недостатки
Значительные запасы и возможность получения из возобновляемых источников;	Большие, тяжелые и дорогостоящие газовые баллоны;
Меньше токсичность выхлопных газов;	Более высокая по сравнению с преоборудованием на сжиженный газ стоимость работы;
Конструктивные изменения в бензиновых автомобилях незначительные, но больше, чем при переоборудовании на сжиженный газ.	При транспортировке природного газа возможны его утечки;

 

Сжиженный газ
Преимущества	Недостатки
Цены ниже, чем на бензин (но выше, чем на сжатый газ);	При температуре ниже 0°С (т. е. зимой) необходим запуск и прогрев на бензине;
Возможно переоборудование практически любых бензиновых двигателей внутреннего сгорания;	Запасы ограничены;
Наличие дополнительной топливной системы;  - Меньше токсичность отработавших газов.	Дополнительные расходы на установку и обслуживание;

 

Водородное топливо
Преимущества	Недостатки
Водород при горении в среде чистого кислорода не выделяет никаких загрязняющих веществ.	В горючей форме водород при комнатной температуре и нормальном давлении представляет собой газ. Это вызывает трудности при его хранении, переноске и перевозке. Особенно сложная проблема — это конструирование безопасных баллонов или других резервуаров для автомобилей на водородном топливе.
Массовое производство и использование водорода может облегчить проблемы, связанные с меняющимися ценами и перерывами в поставках обычных видов топлива.
Рост производства водорода мог бы, как дополнительный выигрыш, стимулировать рост поставок водорода для отопления домов и офисов.	На момент написания этой книги водород не распространен широко на заправочных станциях в большинстве стран, включая США.
Во многих странах, включая США, уже существуют сети трубопроводов для метана. Некоторые из них можно было бы адаптировать для прокачки водорода и доставки его к заправочным станциям.	Баллоны с водородом требуют периодической проверки и сертификации. Это может выполняться только квалифицированным персоналом, имеющим лицензию.
Водород можно получать как в малых масштабах на местных предприятиях, так и массово на крупных централизованных производствах. Это способствует повышению безопасности цивилизованного мира благодаря распределению энергетических ресурсов и благ в его пределах.	водород считается достаточно дорогим топливом, в основном из-за высокой стоимости процессов, необходимых для выделения его природных соединений — метана и воды.

 

Биотопливо
Преимущества	Недостатки
Меньше выбросы вредных веществ;	Себестоимость производства выше, чем бензина и дизтоплива;
Запасы сырья могут возобновляться ежегодно, культура не требует особого ухода в процессе выращивания;	Требуются дополнительные площади сельскохозяйственных земель;
В ходе переработки масла получают дополнительные продукты (глицерин, сульфат натрия);	Эфиры рапсового масла обладают значительной коррозионной активностью;
		Ниже мощность двигателя и выше расход горючего

 

Синтетическое горючее
Можно получить требуемые характеристики топлива;	Высокие затраты энергии для производства горючего;
В синтетическом дизтопливе отсутствует сера;	Необходимы значительные вложения средств для создания предприятий по выпуску синтетического топлива и создание структуры накопления, поставки и подготовки сырья;
Выбросы вредных веществ ниже, чем при использовании «нефтяного» горючего;
Запасы сырья неограниченны;

 

 

Метанол
Преимущества	Недостатки
Позволяет решить проблему хранения водорода и извлечения его по мере надобности;	Очень токсичен (смертельная доза для человека – 30 миллилитров);
Запасы сырья практически неограниченны;	Вызывает коррозию деталей;
Может использоваться как сырье для производства синтетического бензина.

Этанол
Преимущества	Недостатки
Запасы сырья разнообразны и практически неограниченны;	Нужно вносить конструктивные изменения в систему питания;
Есть богатый опыт эксплуатации двигателей, работающих на спирте (Бразилия, Австралия);	Мощность двигателя снижается, а расход горючего увеличивается;
Ниже токсичность выхлопных газов.	Из-за гигроскопичности спирта могут ухудшаться пусковые свойства двигателя;
		Дорогостоящее производство биоэтанола.

Источник: составлен автором

2.3 Перспективы  использования альтернативных видов  топлива в Узбекистане

Нефть и газ составляют 97% энергетических ресурсов Узбекистана. Поэтому в Узбекистане создана Ассоциация «Предприятия альтернативного топлива и энергии». Данная организация была создана усилиями Экодвижения, ООО «ГазоMirПРО», Торгово-промышленной палаты Узбекистана и других организаций. Новая Ассоциация займется научно-практической работой в деле экономного использования запасов традиционной энергии и развитием возобновляемых источников энергии.

В Узбекистане очень благоприятные условия для использования альтернативных видов моторного топлива, прежде всего природного газа. По запасам республика занимает пятое место в мире, а единая система газоснабжения обеспечивает подачу природного газа по всему Узбекистану.

Поэтому во избежание негативных последствий от значительных скачков цен на топливо, наблюдаемых на мировых рынках начата реализация широкомасштабной Государственной программы по переводу части автомобильного парка с бензина на сжиженный углеводородный и сжатый природный газ.

На 1 декабря 2011 года было переведено на газовое оборудование порядка 300 тыс. автотранспортных средств, что  дало возможность сэкономить около 13 тыс. тонн нефтепродуктов на сумму 26 млрд. сумов и сократить более чем на 30% количество вредных выбросов в атмосферу автотранспортными средствами. "До конца 2012 года в республике будет построено 138 автогазонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) и 952 автогазозаправочные станции (АГЗС)", - отметил представитель узбекской нефтегазовой компании. Основные поставщики сжиженного газа в Узбекистане - Мубарекский газоперерабатывающий завод, Шуртанскийгазохимический комплекс, унитарные предприятия "Шуртаннефтегаз" и "Мубарекнефтегаз". Сжиженный газ поставляют также Ферганский и Бухарский НПЗ.