Какой продукт может заменить дизельное топливо

Споры о том, как скоро иссякнут нефтяные запасы, длятся не первый год. Одни предрекают закат эры «черного золота» к середине XXI века, другие считают его запасы неиссякаемыми. Кто прав, покажет время. А пока изучаем, какие предлагаются альтернативы. Что придется заливать в баки на АЗС будущего?

Виски нам поможет: топливо с шотландским акцентом

Шотландцы недолго думая решили использовать для получения биотоплива свой излюбленный алкогольный напиток, а точнее — основные побочные продукты его производства: жидкие дрожжевые отходы, так называемый «эль из чана» и остатки зерна. Благо ежегодно их набирается огромное количество — 1,6 млрд литров жидких и 500 тыс. тонн твердых отходов. Ведь в процессе изготовления виски 90% всех принимающих участие в этом священнодействии ингредиентов — вода, дрожжи и зерно – превращаются в биологический мусор, который в лучшем случае применяют как удобрение или корм для скота, а в худшем сваливают в море.

Компания Celtic Renewables Ltd. совместно с учеными из Эдинбургского университета создала технологию по извлечению из переработанного сырья для виски спиртов — бутанола и этанола. Но в промышленных масштабах производитель намерен вырабатывать именно бутанол, который предполагается использовать не только для заправки автомобилей, но и в качестве топлива для воздушных и морских судов. Преимуществ у бутанола несколько: он на 25% энергоэффективнее по сравнению с этанолом, безопаснее в использовании, хорошо перемешивается с другими видами горючего, не требует изменения системы подачи топлива автомобиля, а также характеризуется низким уровнем выброса парниковых газов в атмосферу при сгорании. Но самое главное, бутанол признан властями Великобритании как биотопливо. По заверениям инноваторов, оригинальное биогорючее с шотландским акцентом станет доступным для британских водителей всего через три года. Ввиду экологической значимости проекта правительство Туманного Альбиона уже выделило на строительство завода в Шотландии грант в размере 11 млрд фунтов стерлингов.

Солнце взамен нефтяной вышки

Растения обладают способностью аккумулировать солнечное излучение. Этот поистине волшебный трюк под названием фотосинтез они мастерски проделывают уже на протяжении нескольких миллиардов лет, чтобы добывать себе пропитание из энергии света. Американским ученым из Гарвардского университета тоже удалось извлечь пользу из солнечной энергии: они придумали, как с помощью бактерий Ralstonia eutropha получить из нее жидкое топливо.

В основе изобретения лежит система, работающая по принципу искусственного листа. Неорганический катализатор так называемого «бионического листа» заставляет солнечный свет расщеплять воду на водород и кислород. Далее водород подается в биореактор, где под воздействием бактерий вместе со вступившим с ним в реакцию диоксидом углерода (углекислым газом) преобразуется в жидкое топливо — изопропанол (изопропиловый спирт). Всего за два года исследований ученым почти удалось достичь 1-процентной эффективности перевода солнечного света в биомассу, что соответствует результативности природного фотосинтеза. Следующий этап — добиться 5%-ной производительности своей установки. Полученный таким образом изопропанол можно использовать по мере необходимости, в том числе для заправки автомобилей будущего чистым спиртовым горючим или его смесью с бензином или дизельным топливом.

Уринотерапия для автомобиля

Мочевина уже сегодня широко применяется в автомобилестроении. Правда, до сих пор она нужна была для очистки отработавших газов.

Корейские ученые доказали возможность использования человеческой мочи в производстве топливных элементов для автомобилей. Согласно их недавним исследованиям, они научились получать дешевую электроэнергию путем извлечения атомов углерода, накапливающихся в этой физиологической жидкости.

По мнению исследователей, атомы углерода станут полноценной заменой дорогостоящей платине, применяемой в настоящее время в этом электрохимическом устройстве в качестве катализатора. Именно углерод отвечает за процесс химического преобразования водорода и кислорода, в ходе которого генерируется электроэнергия. Такая замена поможет устранить основную причину, тормозящую внедрение топливных элементов в жизнь взамен традиционных двигателей внутреннего сгорания, — их высокую цену.

Поэтому вполне возможно, что уже в ближайшем будущем моча, до сих пор считающаяся абсолютно бесполезным побочным продуктом человеческой жизнедеятельности, сможет в одночасье превратиться в ценное сырье, став частью автомобильного двигателя. Для справки: ежедневно человечество производит около 10,5 млрд литров жидкости, которой можно заполнить 4200 бассейнов олимпийского размера.

Солярка на халяву

Вода и воздух, а точнее углекислый газ (диоксид углерода) — вот и все, что потребовалось компании Audi совместно с немецким стартапом Sunfire, чтобы создать практически из ничего экологически чистое дизельное топливо e-diesel. В апреле 2015 года на экспериментальном заводе в Дрездене была получена первая партия синтетической солярки нового поколения. Это знаковое для автомобильного мира событие не прошло мимо немецкого правительства. Йоханна Ванка, министр образования и научных исследований Германии, лично залила несколько литров «свежайшего» дизельного топлива в свой Audi A8, чтобы проверить его на деле.

Для производства e-diesel за основу берется так называемая голубая нефть-сырец. Зарождается она с генерации электричества из природных возобновляемых источников энергии: ветра, солнца или воды. Добытая таким образом энергия используется для извлечения из воды, нагретой до парообразного состояния, водорода путем высокотемпературного электролиза. Затем водород смешивается с CO 2, который в результате двух химических реакций преобразуется в СО (угарный газ). А путем дальнейших процессов на выходе образуется жидкость, состоящая из длинноцепочечных углеводородов. Это и есть та самая «голубая нефть».

После этого она поставляется на ректификационный завод, где из нее получают уже конечный продукт — синтетический e-diesel. Пока углекислый газ, необходимый для производства, поставляет специальное биогазовое предприятие. В дальнейшем он будет частично забираться прямо из окружающей среды на радость борцам с парниковыми газами. Кроме того, защитников природы порадует и экологическая чистота синтетического дизельного топлива. Ведь оно не изготавливается из ископаемой нефти, а значит, не содержит серы и при сгорании образует меньше загрязняющих веществ. К тому же, как отмечают изобретатели, двигатели на этом топливе работают тише. Синтетическое дизельное топливо можно использовать как в чистом виде, так и в смеси с обычной соляркой.

В ближайших планах компаний Audi и Sunfire построить завод, способный выпускать e-diesel в промышленных масштабах. По предварительным прогнозам, стоимость нового топлива составит от 1 до 1,5 евро за литр, что в целом соответствует или немного превышает текущую рыночную цену на солярку в Европе.

Растительный бензин

Не прошло и нескольких недель после того, как компания Audi громогласно заявила о создании синтетического дизельного топлива из углекислого газа и воды, как немецкий автопроизводитель вновь удивил мир. Он представил на всеобщее обозрение совместную с французской Global Bioenergies разработку — первый в мире синтетический бензин из растительного сырья, получивший название e-benzin. Из сахаров, извлеченных из растительной биомассы, к примеру, из кукурузы, в ферментационном аппарате вырабатывают газообразный изобутан. Затем он проходит стадию очистки и под давлением переводится в жидкое состояние. Полученное сырье путем химических реакций преобразуют в изооктановое топливо, получая на выходе чистый бензин с октановым числом 100.

В настоящее время изооктан используется как добавка для улучшения качества традиционных видов топлива. Но по заверениям специалистов компании Audi, e-benzin можно будет применять и в чистом виде. При сгорании он не загрязняет окружающую среду, так как не содержит серы и бензола, а его высокое октановое число помогает увеличивать мощность двигателя.

Пока проводятся тестовые испытания нового вида топлива. Кроме того, в Германии уже приступили к строительству завода по производству изооктана и высокоочищенного изобутана, который начнет работать в 2016 году. Дальнейшие планы компаний Audi и Global Bioenergies еще интереснее. Они хотят разработать технологию получения синтетического бензина без применения биомассы, используя для этого только воду, водород, углекислый газ и солнечный свет.

Солярка с родных полей

Рапсовое поле

Наши исследователи тоже не лыком шиты и не теряют времени даром. Ученые из Иркутского национального исследовательского технического университета и Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН наглядно доказали, что можно не только сжигать солярку на полях во время посевной и уборочной, но и превратить зеленые нивы в возобновляемые экологически чистые источники биодизтоплива. В ходе экспериментов ученые сделали ставку на выращивание масличных растительных культур как наиболее подходящих, по их мнению, для производства биологического горючего. Горчица, рапс, масличная редька, крамбе, сурепица и рыжик — все эти растения (а точнее, масла, извлеченные из них) в скором времени могут превратиться в горючее, на котором поедут российские автомобили. По предварительным оценкам, стоимость такого топлива составит не больше 20 руб. за литр. Теперь дело за предпринимателями, которые смогут воплотить это изобретение в жизнь.

***

Многие страны могут похвастаться своими разработками альтернативного топлива. Так, в Латвии научились производить бутанол из борщевика, злостного и к тому же ядовитого сорняка, доставляющего массу проблем жителям сельской местности. Уникальность созданной латышскими учеными установки в том, что для расщепления биомассы они применяют не химические вещества, а энзимы, извлеченные из грибов. Во Вьетнаме придумали, как делать горючее из скорлупы кокосовых орехов. А еще можно вырабатывать топливо из водорослей, древесной щепы, отработанного пищевого масла, бытового мусора и много чего еще. Так что в случае истощения нефтяных запасов топливный коллапс человечеству точно не грозит.

Автор: Ирина Осипьянц

Фото: компании-производители

Понравилась публикация? Ставьте лайк и делитесь ею с друзьями
в социальных сетях!

Материалы по теме:

Биотопливо: альтернатива есть

Источник

Проблема истощения природных ресурсов встала настолько остро, что поисками альтернативного топлива озаботился весь мир. В Европе активно используется биодизель, в домашних условиях произвести который не составляет особого труда. А чем Россия хуже Европы?

Этот вид топлива может использоваться для любой техники с дизельным мотором: сельскохозяйственные агрегаты, автомобили и даже домашний обогреватель, конструкция которого предполагает использование дизеля. Биодизельное топливо относится к восстанавливаемому ресурсу, использование которого не наносит вреда окружающей природе. Топливо, которое получается из нефтепродуктов, такими преимуществами и близко не обладает.

Делаем дизельное топливо дома

Основное сырьё для биодизеля — это растительные жиры, которые в дальнейшем вступают в химические реакции. От вида масла, которое используется в качестве основного сырья, зависит набор свойств будущего продукта. При использовании пальмового масла получится топливо с самой высокой калорийностью, но быстрым застыванием при самых высоких показателях температуры по сравнения со всеми другими видами экологического топлива. Использование рапсового масла позволит получить топливо менее калорийное, но более устойчивое к низким температурам, что хорошо подходит для российского климата.

Для производства биодизеля можно использовать рапсовое масло

Суть процесса

В растительные жиры добавляется метанол и катализатор на щелочной основе. Такие манипуляции запускают химическую реакцию, которая позволяет получить биодизельное топливо. Многих интересует соотношение готового продукта и сырья. Для получения немного больше чем 1000 кг топлива потребуется взять тонну растительного масла, 111 килограмм метанола и 12 кг катализатора. Из такого набора сырья получится добыть не только экологический дизель, но ещё глицерин в количестве 150 литров. Эти данные могут варьироваться в меньшую сторону в зависимости от растительного масла.

Если производство биодизеля для вас является неизученной областью, то лучше начинать работу с метанолом, а к этанолу приступать при наличии определённого опыта. Ограничений в выборе масла нет, можно даже использовать отходный продукт пищевой промышленности. В этом случае затраты на получение биодизеля сокращаются в разы.

Схема процесса

Процесс получения экологического дизеля относительно прост и незатейлив. Его суть заключается в замещении глицерина, который входит в состав любого растительного масла на спирт. В итоге получаем сразу три продукта: топливо, мыло и глицерин.

Важную роль играет момент нагрева сырья, в результате чего увеличивается скорость протекания химической реакции. Если смесь не нагревать, то производственный процесс будет затягиваться или вообще остановится.

После нагрева смеси из масла, спирта и катализатора она перемешивается и отстаивается. Если реакция была успешной, то произойдёт расслоение. Дизель подымется наверх, а побочные продукты осядут вниз, их необходимо отделить. Из полученного топлива нужно вывести все дополнительные примеси путём промывки, а затем ещё и обезводить.

Расходы на сырьё можно сократить путём использования отработанного растительного масла. Но такой продукт содержит большое количество примесей, которые предварительно нужно удалить.

Меры предосторожности

С метанолом хоть и легче работать, чем с его аналогами, но всё же меры безопасности соблюдать стоит. Это вещество вместе со щелочами относится к ядам. Чтобы не нанести вред своему организму, потребуется:

защитить органы дыхания от испарений;
не работать вблизи источника открытого огня;
исключить вероятность попадания сырья на открытые участки кожи.

Такие простые меры предосторожности позволят избежать негативного влияния на организм и полностью исключить наступление опасных ситуаций.

Характеристики биодизеля

Экологическое топливо для дизельных агрегатов имеет жёлтый цвет, плохо смешивается с водой. Его пары имеют низкую упругость, а температура кипения достаточно высокая. Кроме этого, можно выделить следующие преимущества биодизеля:

Любой дизельный двигатель может работать на этом топливе.
Условия хранения и транспортировки готового продукта не предусматривают особых условий.
Возможность использования чистого дизеля или в соотношении с нефтяным продуктом, например, 1 к 4.
В процессе производства и использования биотоплива вредные выбросы сокращаются в среднем на 80%, а диоксид серы не выделяется вообще.
В состав биодизеля входит всего 11% кислорода и полностью отсутствует сера.
Использование экологически чистого топлива положительно сказывается на состоянии двигателя. Такой эффект достигается за счёт высоких показателей смывающих характеристик.
По экологической чистоте экологический дизель можно сравнить с сахаром, а показатели токсичности в 10 раз меньше, чем у поваренной соли.
Загорается дизель при температуре 150 градусов (для нефтяного продукта достаточно 55).

Тема получения топлива из восстанавливаемых ресурсов невероятно актуальна в наше время. Возможность отказаться от использования нефти не даёт покоя учёным со всех стран. Ведутся работы над созданием технологии получения экологического топлива из водорослей.

Источник

dizel Более десяти лет прошло с того момента, как был поднят вопрос экономии топливных ресурсов. Ведь наша планета обладает ограниченным запасом полезных ископаемых, а с ростом промышленности их вскоре на всех не хватит.

Экономить можно при помощи альтернативных и экспериментальных топливных смесей. Главная задача дизельного топлива – вырабатывать необходимую энергию, и побочно проводить смазку форсунок, охлаждать топливный насос.

К примеру, дизельный генератор 50кВт использует полный бак, а это – сто тридцать литров. Так вот, для хорошей работоспособности дизельного агрегата топливо обязано обладать следующими параметрами:

Цетановое число – означает время, когда запустится генератор. Предупреждение: высокое значение числа означает быстрый запуск.
Сера – не секрет, что вещества серных частичек встречаются в топливе. В малых количествах она безобидна, но если ее содержание превышает предельно допустимые нормы, то это приведет к преждевременной поломке установки, ранней коррозии деталей.
Связывающие свойства: от них зависят периоды впрыскивания топлива.
Водные вкрапления: вода и посторонние микрочастицы имеются везде. Поэтому желательно для избегания поломок топливо, прежде чем использовать, прогнать через фильтры. Нужно следить за своевременной заменой фильтров
Нагар: в дизеле имеется углерод, во время сгорании он оседает на стенках двигателя. Для предотвращения уменьшения мощности следует внимательно изучать приобретаемое топливо, содержание углерода должно быть минимальным.
Плотность: от плотности зависит количество энергии. Чем выше плотность топлива, тем больше энергии вырабатывает установка.

Качественное топливо должно иметь все эти качества. Учитывая это, была проведена работа по изобретения альтернативных источников для дизельных генераторов и для бензогенераторов.

Для начала экспериментальные смеси поделили по признакам:

Состав: спирт, эфирные масла, топливо с добавками.
Внешнее состояние: газообразное, жидкое, твердое.
Использование: полностью или как добавка.
Источник: нефть, уголь, биологические массы, горючие газы.

Нетрадиционные смеси для дизельных установок

Соединения с маслом. Немало компаний предлагают добавлять масла, чистые или уже примененное. С ними улучшаются характеристики смазывания и смягчения.

Объединение разных ресуров. Это дает преимущество для создания идеального топлива. К примеру, одно топливо обладает низкой плотностью, добавляя другое, можно добиться улучшения показателей плотности. Только советуют применять топливо высшего значения! Не разрешается разбавлять топливо спиртом, керосином или бензином. Все это создает взрывоопасную ситуацию.

Смеси со спиртами. Хоть это и опасно, но есть компании по производству топлива с содержанием спиртов – до пятнадцати процентов. Многие его используют, но помимо опасности они ухудшают состояние генератора, приводят к поломке. Это топливо по праву называется экспериментальным.

Смеси с эфирными маслами

В последнее время стала развиваться идея использования в качестве топливного ресурса масло из рапса. Рапсовое масло стало биотопливом.

Из трех тон семян рапса можно получить около одной тонны топлива. Масло подвергается переработке и в результате получают оригинальное топливо, способное заменить дизельное. По цене – стоимость почти одинакова, но рапсовое топливо не обладает никакими вредными веществами. Двигатели меньше подвержены коррозии и засорению.

С развитием науки стало намного выгодней использовать топливо. На рынок выпустили немало марок альтернативного топлива, способного в полной мере заменить дизельное, без каких-либо последствий.

Источник