Біогаз і біодизель Підготувал студент 4 курсу Ремісник Олексій 2013
План
1. Біогаз Біога з (також каналізаційний газ) — різновид біопалива — газ, який утворюється при мікробіологічному розкладанні метановим угрупованням біомаси чи біовідходів (розкладання біомаси відбувається під впливом трьох видів бактерій), твердих і рідких органічних відходів: на звалищах, болотах, каналізації, вигрібних ямах тощо. Добувають із відходів тваринництва, харчової промисловості, стічних вод та твердих побутових відходів (відсортованих, без неорганічних домішок, та домішок неприродного походження). Тобто застосовувати можна будь-які місцеві природні ресурси. Склад газу нестабільний і залежить від багатьох факторів. Склад біогазу: 55 -75% метану, 25 -45% СО 2, незначні домішки водню (Н 2) і сірководню (Н 2 S), азоту, ароматичних вуглеводнів, галогеноароматичних вуглеводнів. Отриманий в результаті метанового бродіння біогаз, як правило, поступається за теплотворними властивостями природному газу. Проте після відповідної технологічної сепарації (поглинання і використання на інші технологічні потреби наявного вуглекислого газу) перевершує природний газ за теплотворністю.
1) Утворення Сам процес утворення газу — це так зване метанове бродіння. Його суть полягає в анаеробному бродінні (без доступу повітря), яке відбувається внаслідок життєдіяльності мікроорганізмів і супроводиться рядом біохімічних реакцій. Власне сам процес утворення газу (біогазу) складається з двох етапів: перший — розщеплення мікроорганізмами біополімерів до мономерів, другий — переробка мономерних біомолекул мікроорганізмами. Перша стадія досить енергетично невигідний процес, в її результаті вивільняється замало вільної енергії, якою могли б живитися мікроорганізми, тому для успішного проходження даного етапу потрібно підтримувати умови для успішного розвитку мікрофлори.
Другий етап — процес окиснення утворених мономерних молекул, звичайний природний окисно-відновний процес. Але за умов відсутності стандартного окисника даного процесу (кисню повітря) відбувається диспропорціонування за ступенями в окиснення присутніх молекулах атомів (сірка, азот та карбон). В результаті чого ми отримуємо бажаний метан (CH 4), та гази-домішки, які вважаються не корисними, і навіть шкідливими: CO 2, NH 3, SH 2. Біогаз, одержуваний з відходів життєдіяльності тварин і птахів, може замінити в Україні 6 млрд м 3 природного газу, однак для його одержання необхідні значні інвестиції, строк окупності яких становить 4 - 5 років. Китай проектує через кілька років довести виробництво біогазу до 100— 120 млрд м³. Щорічні потреби споживання в Україні становлять 10 млрд м³ природного газу (2013 рік).
2) Звалищний газ Одним з перспективних джерел енергії є звалищний газ, що утворюється в результаті розкладання органічної частини твердих побутових відходів в анаеробних умовах, що виникають невдовзі після їхнього санітарного поховання. Тільки в містах утворюється 400— 450 млн т твердих побутових відходів на рік. Вихід газу з теплотою згоряння 17 -20 МДж/м 3 становить 100 м 3/т твердих побутових відходів протягом 20 років зі швидкістю 5 м 3/т у рік. Потенціал звалищного газу в країнах Європейського Союзу наближається до 9 млрд м 3/рік, у США — 13 млрд м 3/рік, в Україні — близько 1 млрд м 3 на рік. Зі звалищ може бути добутий за допомогою свердловини і вакуум-насосів
Відходи на звалищах в результаті анаеробного (при відсутністю кисню) розкладання виділяють газ звалища. Процес гниття сміття відбувається під впливом бактерій, що належать до двох великих сімейств: ацидогенів і метаногенів. Ацидогени проводять первинне розкладання сміття на летючі жирні кислоти, а саме з жиру виходить максимальний вихід Метану. Метаногени переробляють летючі жирні кислоти в Метан CH 4 і діоксид вуглецю CO 2. В результаті газ звалища складається з приблизно 50% Метану CH 4, 50 % CO 2, включаючи невеликі домішки H 2 S і інших органічних речовин.
3) Екологія Виробництво біогазу дозволяє скоротити кількість викидів метану в атмосферу. Метан вносить серйозні корективи до стану атмосфери Землі. Формується так звана «лінза» зі всіляких газів і особливо з'єднань вуглецю, яка перешкоджає виходу тепла в космічний простір. Таким чином, тепло концентрується в самій атмосфері, і на планеті стає все спекотніше і спекотніше. В цьому процесі метан має в 21 раз сильніший негативний вплив, ніж двоокис вуглецю. Таким чином виробництво біогазу і подальше його використання для виробництва тепла і електроенергії є найефективнішим засобом боротьби з глобальним потеплінням. Біомаса, яка залишається після переробки відходів може використовуватись в сільському господарстві як добриво. Причому такі добрива значно краще і ефективніше впливають на ґрунт, на розвиток рослин та на ґрунтові води, на відміну від штучних добрив.
4) Будова резервуара біогазових установок За формою резервуари бувають : - яйцеподібні; - циліндричні; - кулеподібні; - з конусом доверху; донизу; - у вигляді траншеї; - кубічні; - еластичні.
2. Біодизель Біоди зель (біодизельне паливо, МЕРО, РМЕ, RME, FAME, EMAG, SME, SFME, біонафта й ін. ) — екологічно чистий вид біопалива, а також паливна добавка, яке отримують ізрослинної олії чи тваринного жиру і використовується для заміни нафтового дизельного палива. З хімічної точки зору це пальне являє собою суміш метилових або етилових моноалкілових ефірів довголанцюжкових жирних кислот (насичених і ненасичених). Біодизель є альтернативним автомобільним паливом.
1) Історія розвитку Переетерифікация рослинних жирів була здійснена 1853 року вченими E. Duffy та J. Patrick, задовго до запуску першого дизельного двигуна. 10 червня 1893 року у місті Ауґсбург, Німеччина Рудольф Дизель випробував свій перший одноциліндровий двигун, який був завдовжки 3 м та важив 4, 5 тони. Двигун вибухнув та ледь не вбив винахідника. Протягом 1920 -х, виробники дизельних двигунів переорієнтували свої двигуни на використання дизельного палива виготовленого з нафти, що має меншу в'язкість порівняно з рослинними жирами. Дослідження в галузі використання переетерифікованої соняшникової олії та підвищення її якості до стандартів звичайного дизельного палива почалися у ПАР у 1979. Технологічний процес дозволяв виготовляти біодизель, якість якого відповідала нормам звичайного дизельного пального. Австралійська компанія Gaskoks, отримала технологію від південноафриканських дослідників, та спорудила перший пілотний завод для виробництва біодизеля в листопаді 1987. Франція розпочала власне виробництво біодизелю з рапсової олії: у звичайне дизельне паливо додається 5 % біодизелю, а у дизельне паливо що використовується громадським транспортом 30 %.
2) Використання Мільйони автомобілів в Європі працюють на біодизелі. Він використовується в чистому виді (В 100) або, як суміш з нафтовим дизельним паливом. Чистий, без домішок біодизель може заливатись до баку будь-якого дизельного транспорту. Біодизель може використовуватися в будь-яких дизельних двигунах без внесення зміни в конструкцію двигуна. Однак існує дискусія щодо ступеня безпечності використання біодизелю для таких двигунів. Оскільки біодизель кращий розчинник ніж звичайне дизельне пальне — він «прочищає» двигун, видаляє наліт з паливних трубок, і, отже, може призвести до засмічення інжектора. При переході від звичайного дизельного пального до біодизелю, можливо, знадобиться заміна паливного фільтра. Більшість виробників оприлюднюють перелік автомобілів, які працюватимуть на 100% біодизелі — наприклад, повний список, наданий концерном "Фольксваген", наведено нижче. (Проте перед використанням біодизелю вперше доцільно проконсультуватись з автовиробником)
Багато виробників у Великобританії надають гарантійну підтримку на двигуни лише за умови використання не більш як 5% біодизелю, змішаного з 95% стандартного дизельного пального — проте, ця позиція вважається занадто обережною. Відповідно до норм "Пежо" та "Сітроен", дизельні двигуни можуть працювати на 30% біодизелю. "Сканіа" та "Фольксваген" мають інші норми, які дозволяють використовувати 100% біодизелю для більшості їхніх двигунів. В США проводились дослідження по використанню в якості палива 100% метилового ефіру соєвої олії (біодизель), сумішей із 20% такого біодизелю і 85% нафтового дизпалива; 35% метилового ефіру соєвої олії і 65% нафтового дизпалива; 65% метилового ефіру соєвої олії і 35 нафтового дизпалива.
3) Переваги Міжремонтний термін експлуатації двигуна, що працює на біодизелі збільшується приблизно на 50%. Вищий показник змащувальної здатності біодизелю порівняно зі звичайним дизельним паливом — перевага, що сприяє тривалішому «життю» форсунок. Висока температура спалаху Кількість викидів шкідливих сполук і твердих часток при роботі двигуна на біодизелі зменшується на 20 -25%, чадного газу - на 1012%, Біодизель не має неприємного бензолового запаху Біодизель, потряпляючи в довкілля, дуже швидко піддається біологічному розкладанню При роботі двигунів на біодизелі значно зменшуються шкідливі викиди інших продуктів згоряння, в тому числі сірки — на 98%, а сажі — від 50 до 61%, гідрокарбонатів — та вуглекислих монооксидів – на 30– 34%.
4) Недоліки Залишковий метанол в паливі При використанні звичайного дизельного палива у двигуні та паливних трубках утворюється наліт. При переході на використання біодизелю цей наліт руйнується і засмічує паливні фільтри та інжектори. Зберігати біодизель понад три місяці не рекомендується, оскільки він розкладається. Фінансовані виробниками нафтопродуктів дослідження доводять, що для двигунів, звичайне дизельне паливо є кращим ніж біодизель. Температура за якої чистий (В 100) біодизель починає гуснути значно коливається і залежить від суміші ефірів а відповідно від сировини що використовувалась для виробництва палива.
5) Виробництво Обсяги виробництва біодизелю у світі стрімко зростають. Зазвичай, ціна на біодизель нижча, ніж на нафтове дизельне паливо, але через заборону створення демпінгових умов, ціна буде незначно нижча від ціни на звичайний дизель. В порівнянні з роздрібленою ціною бензину собівартість виробництва біоетанолу в США в 2, 4 раза нижче, а у ЄС розрив між собівартістю біоетанолу і бензину, яким він розбавляється, рівний 4. За прогнозами ФАО виробництво біодизелю у світі до 2017 року досягне 24 мільярдів літрів. Прогнозується, що більша частина обсягів продукції буде надходити з Індонезії й Малайзії, а головним одержувачем буде ЄС. Саме країни ЄС у 2017 році будуть споживати більше половини світового виробництва біодизеля.
Скачать презентацию Біогаз і біодизель Підготувал студент 4 курсу Ремісник
Ремиснык.pptx