เชื้อเพลิงชีวภาพ: การเปรียบเทียบเชื้อเพลิงที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ

ข้อดีและข้อเสียของเชื้อเพลิงชีวภาพ

การพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพช่วยแก้ปัญหาการกำจัดขยะอินทรีย์ ตลอดจนการทดแทนน้ำมันและก๊าซด้วยเชื้อเพลิงทางเลือก แต่การใช้อย่างไม่ฉลาดอาจทำให้เกิดปัญหาเพิ่มเติมกับสภาพอากาศเช่นเดียวกับระบบนิเวศ พิจารณาประเด็นสำคัญบางประการในการพัฒนาอุตสาหกรรมนี้:

• เชื้อเพลิงชีวภาพเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียนที่มีวัตถุดิบราคาถูก
• เทคโนโลยีที่อิงจากการแปรรูปขยะอินทรีย์สามารถนำไปใช้ได้ทุกที่ที่มีผู้คนและศูนย์อุตสาหกรรม
• การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพช่วยลดระดับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ และการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพแทนเชื้อเพลิงแบบเดิมช่วยลดการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
• การปลูกพืชเชิงเดี่ยวในขนาดใหญ่ (เป็นวัตถุดิบสำหรับเชื้อเพลิงชีวภาพ) ทำให้องค์ประกอบของดินลดลงและความหลากหลายทางชีวภาพลดลง ซึ่งส่งผลต่อสภาพอากาศ

แนวทางที่สมเหตุสมผลในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพสามารถแก้ปัญหาสิ่งแวดล้อมที่รุนแรงที่สุดของสิ่งแวดล้อมได้

ความคล่องตัวเมื่อเทียบกับแหล่งพลังงานทางเลือกอื่น

ในปัจจุบัน เทคโนโลยีพลังงานทางเลือกที่ "รุนแรง" มากขึ้น เช่น พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลม มีปัญหาใหญ่ประการหนึ่ง นั่นคือ การเคลื่อนย้าย เนื่องจากแสงแดดและลมไม่คงอยู่ถาวร จึงต้องใช้แบตเตอรี่ที่ค่อนข้างหนักเพื่อให้เทคโนโลยีพลังงานดังกล่าวมีกำลังสูง (แต่ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี ปัญหานี้ก็จะค่อยๆ ได้รับการแก้ไข) ในทางกลับกัน เชื้อเพลิงชีวภาพขนส่งค่อนข้างง่าย มีความเสถียรและมี "ความหนาแน่นของพลังงาน" ที่ค่อนข้างใหญ่ ซึ่งสามารถนำไปใช้โดยดัดแปลงเล็กน้อยสำหรับเทคโนโลยีและโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่

ลดต้นทุน

ปัจจุบันเชื้อเพลิงชีวภาพมีราคาเท่าน้ำมันเบนซินในตลาด อย่างไรก็ตาม การใช้เชื้อเพลิงชีวภาพมีประโยชน์มากกว่า เนื่องจากเป็นเชื้อเพลิงที่สะอาดกว่าและปล่อยก๊าซเรือนกระจกน้อยลงเมื่อเผาไหม้ เชื้อเพลิงชีวภาพสามารถปรับให้เข้ากับการออกแบบเครื่องยนต์ที่มีอยู่เพื่อให้ทำงานได้ดีในทุกสภาพแวดล้อมอย่างไรก็ตาม เชื้อเพลิงดังกล่าวจะดีกว่าสำหรับเครื่องยนต์ ซึ่งช่วยลดต้นทุนโดยรวมของการควบคุมความเปรอะเปื้อนของเครื่องยนต์ ดังนั้นจึงทำให้ค่าบำรุงรักษาลดลงในการใช้งาน ด้วยความต้องการเชื้อเพลิงชีวภาพที่เพิ่มขึ้น มีแนวโน้มว่าจะมีราคาถูกลงในอนาคต ดังนั้นการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพจะมีน้ำหนักน้อยลงในกระเป๋าเงิน

แหล่งพลังงานหมุนเวียน

น้ำมันเบนซินได้มาจากน้ำมันดิบซึ่งไม่ใช่ทรัพยากรหมุนเวียน แม้ว่าปริมาณสำรองเชื้อเพลิงฟอสซิลในปัจจุบันจะคงอยู่ต่อไปอีกหลายปี แต่ก็จะหมดลงในที่สุด เชื้อเพลิงชีวภาพทำจากวัตถุดิบหลายชนิด เช่น ปุ๋ยคอก เศษพืชผล และพืชที่ปลูกเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงโดยเฉพาะ สิ่งเหล่านี้เป็นทรัพยากรหมุนเวียนที่อาจจะไม่หมดในเร็วๆ นี้

ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

เมื่อถูกเผา เชื้อเพลิงฟอสซิลจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก ซึ่งถือเป็นก๊าซเรือนกระจกและเป็นสาเหตุให้ดวงอาทิตย์อบอุ่นบนโลกใบนี้ การเผาไหม้ถ่านหินและน้ำมันทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นและทำให้เกิดภาวะโลกร้อน สามารถใช้เชื้อเพลิงชีวภาพเพื่อลดผลกระทบจากก๊าซเรือนกระจก การศึกษาแสดงให้เห็นว่าเชื้อเพลิงชีวภาพลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกได้มากถึง 65 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ เมื่อปลูกพืชเชื้อเพลิงชีวภาพ พืชดูดซับคาร์บอนมอนอกไซด์บางส่วน ซึ่งทำให้ระบบเชื้อเพลิงชีวภาพมีความยั่งยืนมากขึ้น

ความมั่นคงทางเศรษฐกิจสำหรับประเทศที่มีเชื้อเพลิงสำรองไม่มาก

ไม่ใช่ทุกประเทศที่มีน้ำมันสำรองขนาดใหญ่ การนำเข้าน้ำมันทำให้เกิดช่องว่างที่สำคัญในเศรษฐกิจของประเทศหากผู้คนเริ่มหันมาใช้เชื้อเพลิงชีวภาพ การพึ่งพาการนำเข้าจะลดลง จากการเติบโตของการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ จะมีการสร้างงานเพิ่มขึ้น ซึ่งน่าจะส่งผลดีต่อเศรษฐกิจของประเทศ

เชื้อเพลิงชีวภาพคืออะไร

เชื้อเพลิงชีวภาพเป็นเชื้อเพลิงที่ทำจากสิ่งมีชีวิต การก่อตัวของเชื้อเพลิงชีวภาพใช้เวลาสั้นเมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงฟอสซิล เชื้อเพลิงชีวภาพส่วนใหญ่ผลิตโดยกระบวนการทางชีววิทยา ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพอาจเป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ

งานที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของเชื้อเพลิงชีวภาพคือเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน เชื้อเพลิงหมุนเวียนคือเชื้อเพลิงที่ได้มาจากทรัพยากรหมุนเวียน เนื่องจากเชื้อเพลิงชีวภาพทำมาจากชีวมวล และชีวมวลเป็นทรัพยากรหมุนเวียน เชื้อเพลิงชีวภาพจึงเป็นเชื้อเพลิงหมุนเวียน

เชื้อเพลิงชีวภาพที่พบมากที่สุดคือไบโอเอธานอลและไบโอดีเซล

ไบโอเอธานอล

ไบโอเอธานอลเป็นเชื้อเพลิงที่ผลิตโดยกระบวนการทางชีววิทยาโดยใช้จุลินทรีย์และเอนไซม์ ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายเป็นของเหลวไวไฟ แหล่งที่ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ ได้แก่ อ้อยและข้าวสาลี น้ำตาลจากแหล่งเหล่านี้หมักเพื่อผลิตเอทานอล การกลั่นจะดำเนินการเพื่อแยกไบโอเอธานอลออกจากส่วนประกอบอื่นๆ ที่รวมอยู่ในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ไบโอเอธานอลสามารถใช้เป็นสารเติมแต่งร่วมกับน้ำมันเบนซินเพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์

ไบโอดีเซล

ไบโอดีเซลผลิตขึ้นโดยใช้น้ำมันพืชและไขมันในกระบวนการที่เรียกว่า interesterification ทรัพยากรหลัก ได้แก่ ถั่วเหลือง เรพซีด ฯลฯไบโอดีเซลเป็นหนึ่งในสารเติมแต่งที่ดีที่สุดที่ใช้ในการผสมเชื้อเพลิงเพื่อลดการปล่อยก๊าซที่เป็นอันตราย ไบโอดีเซลสามารถลดการปล่อยมลพิษเหล่านี้ได้ถึง 60%

อย่างไรก็ตาม การเผาไหม้เชื้อเพลิงชีวภาพก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศอันเนื่องมาจากการก่อตัวของอนุภาคคาร์บอน คาร์บอนมอนอกไซด์ และการปล่อยก๊าซที่เป็นอันตรายอื่นๆ แต่ในแง่เปอร์เซ็นต์ การมีส่วนร่วมนี้น้อยกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล

รูปที่ 1: สาหร่ายสามารถใช้ทำเชื้อเพลิงเครื่องบินได้

ประโยชน์ของการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพ ได้แก่ การปล่อยมลพิษที่ต่ำกว่า ความสามารถในการหมุนเวียน ความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ และความปลอดภัย เชื้อเพลิงชีวภาพผลิตก๊าซเรือนกระจกน้อยกว่าเชื้อเพลิงฟอสซิล เชื้อเพลิงชีวภาพสามารถหาได้ง่ายจากวัสดุอินทรีย์ เนื่องจากเราสามารถปลูกวัสดุอินทรีย์ เช่น ชีวมวลของพืช เชื้อเพลิงชีวภาพจึงถือเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน เนื่องจากเชื้อเพลิงชีวภาพเหล่านี้ทำมาจากอินทรียวัตถุ จึงสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ดังนั้น เชื้อเพลิงที่หกรั่วไหลจะไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากเชื้อเพลิงชีวภาพทำมาจากพืชที่ปลูกบนพื้นดินเพียงอย่างเดียว จึงปลอดภัยกว่าวิธีการที่เกี่ยวข้องกับการขุดหรือการขุดที่ซับซ้อนอื่นๆ

การรับและการใช้เชื้อเพลิง:

เชื้อเพลิงแข็งที่มีความต้องการมากที่สุดคือถ่านหิน (หิน สีน้ำตาล และแอนทราไซต์) อันดับที่สองคือไม้และพีท ถ่านหินถูกใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนขนาดใหญ่ในด้านโลหะวิทยา ไม้ใช้สำหรับการก่อสร้าง การผลิตเฟอร์นิเจอร์ และเป็นเชื้อเพลิงสำหรับเตา เตาผิง ห้องอาบน้ำ

เชื้อเพลิงเหลวที่ใช้ในโลกมากกว่า 80% เป็นผลิตภัณฑ์จากการกลั่นน้ำมัน

ผลิตภัณฑ์หลักของการกลั่นน้ำมัน - น้ำมันเบนซินและน้ำมันก๊าดเป็นที่ต้องการในฐานะเชื้อเพลิงยานยนต์และการบิน โรงงาน CHP ใช้น้ำมันเชื้อเพลิง ในกรณีนี้ จำเป็นต้องแก้ปัญหาการกำจัดสารประกอบกำมะถันออกจากผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้ น้ำมันเชื้อเพลิงสามารถบรรจุได้ถึง 4.3% ขององค์ประกอบนี้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเกรดของน้ำมันเครื่องดั้งเดิม เปอร์เซ็นต์ของกำมะถันยิ่งสูง ค่าบำรุงรักษาอุปกรณ์ยิ่งสูง การสึกหรอยิ่งสูงขึ้น

เชื้อเพลิงก๊าซได้มาจากแหล่งก๊าซโดยตรงและเป็นผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับน้ำมัน ในกรณีหลัง ก๊าซประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนที่สูงกว่าในขณะที่ลดปริมาณก๊าซมีเทน มันเผาไหม้ได้ดีขึ้นและให้ความร้อนมากขึ้น

กองปุ๋ยหมักและหลุมฝังกลบกลายเป็นแหล่งก๊าซชีวภาพ ในญี่ปุ่น มีการสร้างโรงงานขนาดเล็กพิเศษที่สามารถรับก๊าซได้ถึง 20 m3 ต่อวันจากขยะที่คัดแยก ซึ่งเพียงพอที่จะสร้างพลังงานความร้อนได้ 716 กิโลวัตต์ ในประเทศจีน ตามรายงานของ UNESCO ได้มีการเปิดโรงงานและโรงงานอย่างน้อย 7 ล้านแห่งเพื่อผลิตก๊าซชีวภาพจากอินทรียวัตถุที่เน่าเปื่อย

ไฮโดรเจนยังใช้เป็นเชื้อเพลิง ข้อได้เปรียบหลักของมันคือปริมาณสำรองไม่ได้เชื่อมโยงกับบางภูมิภาคของโลกและเมื่อถูกไฟไหม้น้ำสะอาดจะเกิดขึ้น

ทีม "แก๊ส"

ชีวมวลยังผลิตเชื้อเพลิงก๊าซซึ่งเหมาะสำหรับรถยนต์ด้วยเช่นกัน ตัวอย่างเช่น มีเทนเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของก๊าซธรรมชาติที่เรียกว่าก๊าซที่เกี่ยวข้องซึ่งได้รับระหว่างการกลั่นน้ำมัน แร่ธาตุดังกล่าวสามารถแทนที่ภูเขาขยะอินทรีย์ที่ไม่จำเป็นได้อย่างง่ายดาย ตั้งแต่มูลสัตว์ธรรมดาไปจนถึงของเสียจากอุตสาหกรรมปลา เนื้อสัตว์ ผลิตภัณฑ์จากนมและผัก ชีวมวลนี้ถูกเลี้ยงโดยแบคทีเรียที่ผลิตก๊าซชีวภาพหลังจากทำความสะอาดจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะได้ไบโอมีเทนที่เรียกว่า ความแตกต่างหลักจากก๊าซมีเทนทั่วไปซึ่งใช้โมเดลการผลิตจำนวนมากคือไม่ใช่แร่ บางสิ่งบางอย่างแล้ว แต่ปุ๋ยคอกและพืชจะไม่หมดก่อนสิ้นชีวิตบนโลกใบนี้

แผนการผลิตไบโอมีเทน (แบบแผนและตารางทั้งหมดเปิดในขนาดเต็มโดยการคลิกเมาส์):

ทำไมการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพจึงดีกว่า?

เชื้อเพลิงชีวภาพเป็นแหล่งพลังงานทดแทนบนโลก

ข้อดีหลักของมันคือ:

1. ความสามารถในการจ่ายได้ทำให้สามารถใช้เชื้อเพลิงประเภทนี้ได้ในทุกด้านของชีวิตมนุษย์
2. ความสามารถในการหมุนเวียน ข้อได้เปรียบที่สำคัญอย่างหนึ่งของน้ำมันเบนซินคือความสามารถของเชื้อเพลิงชีวภาพที่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้
3. เชื้อเพลิงชีวภาพมีส่วนทำให้การเปลี่ยนแปลงทั่วโลกช้าลง การใช้งานช่วยลดภาวะเรือนกระจก (มากถึง 65%)
4. สำหรับประเทศที่ผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ การพึ่งพาการนำเข้าผลิตภัณฑ์นี้ลดลง
5. ปั๊มน้ำมันที่ดีเยี่ยมสำหรับรถยนต์

เทคโนโลยีสีเขียว เชื้อเพลิงชีวภาพ

เชื้อเพลิงชีวภาพจากมูลสัตว์

เป็นเวลานานที่ของเสียทางการเกษตรและอุตสาหกรรมอาหารถูกใช้เพื่อการผลิตปุ๋ยโดยเฉพาะ แต่ในปัจจุบันของเสียแบบเดียวกันนี้ทำให้สามารถผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพได้ มูลสัตว์และมูลไก่ เช่นเดียวกับเมล็ดพืชของผู้ผลิตเบียร์ ของเสียจากโรงฆ่าสัตว์ การหมักหลังดื่มแอลกอฮอล์ น้ำเสีย เยื่อหัวบีท และอื่นๆ สามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเชื้อเพลิงได้

จากการแปรรูปของเสียดังกล่าว ได้เชื้อเพลิงชีวภาพที่เป็นก๊าซ ซึ่งได้มาจากการหมัก ก๊าซชีวภาพที่ได้นั้นสามารถนำมาใช้เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าหรือในโรงต้มน้ำ เพื่อให้ความร้อนแก่อาคารที่พักอาศัยนอกจากนี้เชื้อเพลิงดังกล่าวยังใช้ในรถยนต์อีกด้วย

อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าเพื่อให้ได้เชื้อเพลิงชีวภาพที่เป็นก๊าซสำหรับรถยนต์ ก๊าซชีวภาพที่ได้จากการหมักจะต้องได้รับการทำความสะอาดจาก CO2 หลังจากนั้นจะถูกแปลงเป็นก๊าซมีเทน

เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สอง

เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองเป็นเชื้อเพลิงชนิดหนึ่งที่ผลิตจากวัตถุดิบทดแทนที่ไม่ใช่อาหาร ซึ่งแตกต่างจากเอทานอล เมทานอล ไบโอดีเซล และอื่นๆ ฟาง สาหร่าย ขี้เลื่อย และชีวมวลอื่นๆ สามารถใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองได้

ข้อได้เปรียบที่ยอดเยี่ยมของเชื้อเพลิงประเภทนี้คือทำจากผลิตภัณฑ์ที่มีจำหน่ายอยู่เสมอและสามารถหมุนเวียนได้อย่างต่อเนื่อง ตามที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนกล่าวว่าเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองที่สามารถแก้ปัญหาวิกฤตด้านพลังงานได้

เชื้อเพลิงชีวภาพจากสาหร่าย

จนถึงปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาเทคโนโลยีพิเศษเพื่อให้ได้เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองจากสาหร่าย

การพัฒนาเทคโนโลยีนี้จะปฏิวัติโลกของเชื้อเพลิงชีวภาพต่อไป เนื่องจากวัตถุดิบหลัก (สาหร่าย) ไม่ต้องการการดูแลเป็นพิเศษและไม่ต้องการปุ๋ย (ต้องใช้น้ำและแสงแดดในการเจริญเติบโต) ยิ่งกว่านั้นพวกมันเติบโตในน้ำใด ๆ (สกปรกสะอาดเค็มและสด) นอกจากนี้ สาหร่ายยังสามารถช่วยในการทำความสะอาดท่อระบายน้ำ

แง่บวกอีกประการหนึ่งของการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจากสาหร่ายก็คือ ส่วนประกอบหลังประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีอย่างง่ายที่สามารถแปรรูปและย่อยสลายได้ง่าย ดังนั้น ด้วยข้อดีทั้งหมด เทคโนโลยีเชื้อเพลิงชีวภาพจากสาหร่ายจึงมีศักยภาพสูงสุด

เชื้อเพลิงชีวภาพที่เป็นก๊าซ

เชื้อเพลิงก๊าซมีสองประเภทหลัก:

• ก๊าซชีวภาพ
• ไฮโดรเจนชีวภาพ

ก๊าซชีวภาพ

ผลิตภัณฑ์หมักจากขยะอินทรีย์ ซึ่งสามารถใช้เป็นอุจจาระ สิ่งปฏิกูล ของเสียในบ้าน ของเสียจากโรงฆ่าสัตว์ ปุ๋ยคอก ปุ๋ยคอก ตลอดจนหญ้าหมักและสาหร่าย เป็นส่วนผสมของมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ ผลิตภัณฑ์อื่นของการแปรรูปขยะในครัวเรือนในการผลิตก๊าซชีวภาพคือปุ๋ยอินทรีย์ เทคโนโลยีการผลิตเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนภายใต้อิทธิพลของแบคทีเรียที่ทำการหมักก๊าซมีเทน

ในช่วงเริ่มต้นของกระบวนการทางเทคโนโลยี มวลของเสียจะถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน จากนั้นวัตถุดิบที่เตรียมไว้จะถูกป้อนด้วยความช่วยเหลือของตัวโหลดเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ที่ร้อนและหุ้มฉนวน ซึ่งกระบวนการหมักก๊าซมีเทนเกิดขึ้นโดยตรงที่อุณหภูมิประมาณ 35 -38 องศาเซลเซียส มวลของเสียผสมกันอย่างต่อเนื่อง ก๊าซชีวภาพที่ได้จะเข้าสู่ถังแก๊ส (ใช้เก็บก๊าซ) แล้วป้อนเข้าสู่เครื่องกำเนิดไฟฟ้า
ก๊าซชีวภาพที่ได้จะเข้ามาแทนที่ก๊าซธรรมชาติทั่วไป สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพหรือผลิตกระแสไฟฟ้าได้

ไฮโดรเจนชีวภาพ

ได้จากชีวมวลด้วยวิธีเทอร์โมเคมี ชีวเคมี หรือเทคโนโลยีชีวภาพ วิธีแรกในการได้มานั้นเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนเศษไม้ที่อุณหภูมิ 500-800 ° C ซึ่งเป็นผลมาจากการที่ส่วนผสมของก๊าซเริ่มต้นขึ้น - ไฮโดรเจนคาร์บอนมอนอกไซด์และมีเทน ในวิธีทางชีวเคมีนั้นใช้เอนไซม์ของแบคทีเรีย Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae ซึ่งทำให้เกิดการผลิตไฮโดรเจนในระหว่างการสลายซากพืชที่มีเซลลูโลสและแป้ง กระบวนการดำเนินการที่ความดันปกติและอุณหภูมิต่ำไบโอไฮโดรเจนใช้ในการผลิตไฮโดรเจน เซลล์เชื้อเพลิง การขนส่งและพลังงาน ยังไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย

คุณสมบัติเชื้อเพลิง

ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นของการใช้เชื้อเพลิงดังกล่าวคือมีเขม่าในปริมาณเล็กน้อย เมื่อเผาในเตาผิงจะไม่มีเขม่าผลิตออกมามากไปกว่าเทียนที่เผาแล้ว นอกจากนี้ยังไม่มีคาร์บอนมอนอกไซด์ซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพ

เมื่อใช้ไบโอเอทานอล จะมีการผลิตน้ำปริมาณเล็กน้อยและคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนเล็กน้อยในเตาผิง นี่คือสาเหตุที่ไม่มีเปลวไฟสีส้มตามปกติ

เพื่อให้ได้ความเป็นธรรมชาติสูงสุด สารเติมแต่งจะถูกเพิ่มเข้าไปในองค์ประกอบของเอทานอล ซึ่งทำให้เปลวไฟมีโทนสีส้มที่มีลักษณะเฉพาะ พวกเขายังช่วยให้ได้เปลวไฟที่เป็นธรรมชาติสูงสุด

แนวโน้มการพัฒนาตลาดเชื้อเพลิงชีวภาพทั่วโลก

ตัวขับเคลื่อนสำหรับการแพร่กระจายของเชื้อเพลิงชีวภาพเป็นภัยคุกคามที่เกี่ยวข้องกับความมั่นคงด้านพลังงาน การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และภาวะเศรษฐกิจตกต่ำ การแพร่กระจายของการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพไปทั่วโลกมีจุดมุ่งหมายเพื่อเพิ่มส่วนแบ่งการใช้เชื้อเพลิงสะอาด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการขนส่ง ลดการพึ่งพาน้ำมันนำเข้าจากหลายประเทศ ลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก การพัฒนาเศรษฐกิจ. เชื้อเพลิงชีวภาพเป็นทางเลือกแทนเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมที่ได้จากน้ำมัน ศูนย์กลางการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพของโลกในปี 2557 ได้แก่ สหรัฐอเมริกา บราซิล และสหภาพยุโรป เชื้อเพลิงชีวภาพที่พบมากที่สุดคือไบโอเอธานอล โดยมีส่วนแบ่ง 82% ของเชื้อเพลิงทั้งหมดที่ผลิตในโลกจากวัตถุดิบชีวภาพผู้ผลิตชั้นนำ ได้แก่ สหรัฐอเมริกาและบราซิล อันดับที่ 2 คือ ไบโอดีเซล 49% ของการผลิตไบโอดีเซลเข้มข้นในสหภาพยุโรป ในระยะยาว ความต้องการเชื้อเพลิงชีวภาพที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จากการขนส่งทางบก ทางอากาศ และทางทะเล สามารถเปลี่ยนแปลงสถานการณ์ปัจจุบันในตลาดพลังงานโลกได้อย่างมาก การใช้วัตถุดิบทางการเกษตรในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพเหลวและการเติบโตของการผลิตได้นำไปสู่ความต้องการสินค้าเกษตร ซึ่งส่งผลกระทบต่อราคาพืชอาหารที่ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง และภายในปี 2020 การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองของโลกน่าจะถึง 10 พันล้านลิตร การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพของโลกภายในปี 2020 ควรเพิ่มขึ้น 25% และมีจำนวนประมาณ 140 พันล้านลิตร ในสหภาพยุโรป การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพส่วนใหญ่มาจากไบโอดีเซลที่ผลิตจากเมล็ดพืชน้ำมัน (เรพซีด) ตามการคาดการณ์ การผลิตไบโอเอทานอลจากข้าวสาลีและข้าวโพด เช่นเดียวกับหัวบีทน้ำตาล จะขยายตัวในประเทศในสหภาพยุโรป ในบราซิล การผลิตไบโอเอทานอลคาดว่าจะเติบโตอย่างต่อเนื่องอย่างรวดเร็ว โดยแตะระดับ 41 พันล้านลิตรภายในปี 2560 โดยทั่วไป การผลิตไบโอเอธานอลและไบโอดีเซล ตามการคาดการณ์ ภายในปี 2563 จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและจะมีมูลค่า 125 และ 25 พันล้านลิตรตามลำดับ การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพของเอเชียเริ่มเติบโตอย่างรวดเร็ว ในปี 2014 ประเทศจีนอยู่ในอันดับที่สามในการผลิตไบโอเอธานอล และการผลิตนี้คาดว่าจะเติบโตมากกว่า 4% ต่อปีในอีก 10 ปีข้างหน้าในอินเดีย การผลิตไบโอเอธานอลจากกากน้ำตาลคาดว่าจะเพิ่มขึ้นมากกว่า 7% ต่อปี ในขณะเดียวกัน การผลิตไบโอดีเซลจากพืชใหม่ เช่น สบู่ดำก็กำลังขยายตัว

ตามการคาดการณ์ของสำนักงานพลังงานโลก (IEA) การขาดแคลนน้ำมันในปี 2568 คาดว่าจะอยู่ที่ 14% ตาม IEA แม้ว่าการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพทั้งหมด (รวมถึงเอธานอลและไบโอดีเซล) ภายในปี 2564 จะอยู่ที่ 220 พันล้านลิตร การผลิตจะครอบคลุมเพียง 7% ของความต้องการเชื้อเพลิงของโลกเท่านั้น อัตราการเติบโตในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพอยู่ไกลหลังอัตราการเติบโตของความต้องการสำหรับพวกเขา เนื่องจากวัตถุดิบราคาถูกและเงินทุนไม่เพียงพอ การใช้เชื้อเพลิงชีวภาพเชิงพาณิชย์จำนวนมากจะพิจารณาจากความสำเร็จของดุลยภาพราคากับเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมที่ได้จากน้ำมัน ตามการคาดการณ์ของนักวิทยาศาสตร์ ภายในปี 2040 ส่วนแบ่งของแหล่งพลังงานหมุนเวียนจะสูงถึง 47.7% และชีวมวล - 23.8%

ในระดับปัจจุบันของการพัฒนาเทคโนโลยี การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจะเป็นตัวแทนของแหล่งพลังงานทั่วโลกเพียงเล็กน้อย ราคาพลังงานจะส่งผลต่อต้นทุนวัตถุดิบทางการเกษตร เชื้อเพลิงชีวภาพอาจมีผลกระทบที่แตกต่างกันต่อความมั่นคงด้านอาหาร – ราคาสินค้าโภคภัณฑ์ที่เพิ่มสูงขึ้นจากการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพอาจเป็นอันตรายต่อผู้นำเข้าอาหาร ในทางกลับกัน การกระตุ้นการผลิตทางการเกษตรในประเทศโดยเกษตรกรรายย่อย

เชื้อเพลิงชีวภาพที่เป็นของแข็ง - เม็ด

เมื่อเร็ว ๆ นี้มีข่าวลือมากมายหรือแม้แต่ "ตำนาน" ที่แปลกประหลาดว่าธุรกิจขนาดเล็กประเภทหนึ่งที่มีแนวโน้มและให้ผลกำไรสูงที่สุดประเภทหนึ่งคือการผลิตเม็ดเชื้อเพลิงซึ่งเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพชนิดพิเศษ มาดูข้อดีของเชื้อเพลิงเม็ดแข็งและกระบวนการได้มากันอย่างละเอียดยิ่งขึ้น

ทำไมและวิธีการผลิตเม็ดเชื้อเพลิง

การตัดไม้ผู้ประกอบการงานไม้คอมเพล็กซ์ทางการเกษตรและสายการผลิตอื่น ๆ จำเป็นต้องผลิตไม้จำนวนมากหรือของเสียจากพืชอื่น ๆ นอกเหนือจากผลิตภัณฑ์หลักซึ่งดูเหมือนจะไม่มีประโยชน์ในทางปฏิบัติอีกต่อไป ยังไม่ได้ให้ พวกมันถูกเผา พ่นควันขึ้นไปในบรรยากาศ หรือแม้แต่ถูก "กอง" ขนาดใหญ่จัดการอย่างผิดพลาด แต่พวกมันมีศักยภาพด้านพลังงานมหาศาล! หากของเสียเหล่านี้ถูกนำเข้าสู่สภาวะที่สะดวกสำหรับใช้เป็นเชื้อเพลิง คุณก็จะสามารถทำกำไรได้ควบคู่ไปกับการแก้ปัญหาการกำจัดขยะ! การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพที่เป็นของแข็ง - เม็ด - ขึ้นอยู่กับหลักการเหล่านี้

อันที่จริงเม็ดเหล่านี้เป็นเม็ดทรงกระบอกบีบอัดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 ÷ 5 และสูงถึง 9 ÷ 10 มม. และความยาวประมาณ 15 ÷ 50 มม. รูปแบบการปล่อยนี้สะดวกมาก เม็ดพลาสติกบรรจุในถุงได้ง่าย เคลื่อนย้ายสะดวก เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการจ่ายเชื้อเพลิงอัตโนมัติไปยังหม้อไอน้ำเชื้อเพลิงแข็ง เช่น การใช้ตัวโหลดแบบเกลียว

อัดเม็ดทั้งจากเศษไม้ธรรมชาติและจากเปลือก กิ่ง เข็ม ใบไม้แห้ง และผลพลอยได้อื่นๆ ของการตัดไม้ พวกมันได้มาจากฟาง แกลบ เค้ก และในบางกรณีแม้แต่มูลไก่ก็ทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบ ในการผลิตเม็ดมีการใช้พีท - อยู่ในรูปแบบนี้เพื่อให้สามารถถ่ายเทความร้อนได้สูงสุดในระหว่างการเผาไหม้

แน่นอน วัตถุดิบที่แตกต่างกันให้ลักษณะที่แตกต่างกันของเม็ดผลลัพธ์ - ในแง่ของประสิทธิภาพพลังงาน ปริมาณเถ้า (ปริมาณของส่วนประกอบที่ไม่ติดไฟที่เหลือ) ความชื้น ความหนาแน่น ราคายิ่งคุณภาพสูง ความยุ่งยากกับอุปกรณ์ทำความร้อนน้อยลง ประสิทธิภาพของระบบทำความร้อนก็จะยิ่งสูงขึ้น

ในแง่ของค่าความร้อนจำเพาะ (ในแง่ของปริมาตร) เม็ดจะทิ้งฟืนและถ่านหินทุกประเภทไว้เบื้องหลัง การจัดเก็บเชื้อเพลิงดังกล่าวไม่ต้องการพื้นที่ขนาดใหญ่หรือสร้างเงื่อนไขพิเศษใดๆ ในไม้อัด ซึ่งแตกต่างจากขี้เลื่อย กระบวนการเน่าเปื่อยหรือการอภิปรายไม่เคยเริ่มต้น ดังนั้นจึงไม่มีความเสี่ยงที่จะเกิดการลุกไหม้ในตัวเองของเชื้อเพลิงชีวภาพดังกล่าว

มาถึงเรื่องการผลิตเม็ด อันที่จริง วงจรทั้งหมดแสดงให้เห็นอย่างเรียบง่ายและชัดเจนในแผนภาพ (มีการแสดงวัตถุดิบทางการเกษตร แต่สิ่งนี้ใช้ได้กับเศษไม้อย่างเท่าเทียมกัน):

ขั้นแรก ของเสียจะผ่านขั้นตอนการบด (ปกติแล้วจะมีขนาดของเศษที่ยาวสูงสุด 50 มม. และหนา 2 ÷ 3 มม.) จากนั้นทำตามขั้นตอนการอบแห้ง - ความชื้นที่เหลือจะต้องไม่เกิน 12% หากจำเป็น เศษไม้จะถูกบดให้เป็นเศษเล็กเศษน้อย นำสถานะของมันมาสู่ระดับแป้งไม้ ถือว่าเหมาะสมที่สุดหากขนาดของอนุภาคที่เข้าสู่เส้นกดอัดเม็ดอยู่ภายใน 4 มม.

ก่อนที่วัตถุดิบจะเข้าสู่เครื่องบดย่อย จะมีการนึ่งเล็กน้อยหรือแช่ในน้ำชั่วครู่ และสุดท้าย บนเส้นอัดเม็ด “แป้งไม้” นี้ถูกกดผ่านรูสอบเทียบของเมทริกซ์พิเศษซึ่งมีรูปทรงกรวย การกำหนดค่าของช่องนี้มีส่วนช่วยในการบีบอัดสูงสุดของไม้สับด้วยความร้อนที่คมชัด ในเวลาเดียวกัน สารลิกนินที่มีอยู่ในโครงสร้างที่ประกอบด้วยเซลลูโลสใดๆ จะ "เกาะติดกัน" อนุภาคที่เล็กที่สุดทั้งหมดได้อย่างน่าเชื่อถือ ทำให้เกิดแกรนูลที่หนาแน่นและทนทานมาก

ที่ทางออกจากเมทริกซ์ "ไส้กรอก" ที่เกิดขึ้นจะถูกตัดด้วยมีดพิเศษซึ่งจะทำให้เม็ดทรงกระบอกมีความยาวตามที่ต้องการ พวกเขาเข้าไปในบังเกอร์และจากนั้น - ไปยังเครื่องรับเม็ดสำเร็จรูป อันที่จริงยังคงเป็นเพียงการทำให้เม็ดสำเร็จรูปเย็นลงและบรรจุในถุงเท่านั้น

เชื้อเพลิงชีวภาพประเภทต่างๆ

แหล่งพลังงานเชื้อเพลิงชีวภาพ แม้จะมีข้อบกพร่องในองค์ประกอบและเทคโนโลยีการผลิตที่ระบุไว้ในส่วนก่อนหน้า ก็ยังถูกใช้ไปแล้ว ในบางพื้นที่ของกิจกรรมของมนุษย์ พวกเขาจะแทนที่ไฟฟ้า มีหม้อไอน้ำเชื้อเพลิงชีวภาพทั้งหมดที่ให้ความร้อนแก่อาคารที่พักอาศัย อาคารพาณิชย์และโรงงานอุตสาหกรรม

เชื้อเพลิงชีวภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่ :

• ของเหลว;
• แข็ง.

ลองมาดูที่แต่ละของพวกเขา

ของเหลว

นอกจากนี้ยังเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพประเภทหนึ่ง

พืชผลชนิดหนึ่งที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพคือเรพซีด

ตัวพาพลังงานผลิตขึ้นตามรูปแบบต่อไปนี้:

• เรพซีดที่เก็บเกี่ยวได้รับการทำความสะอาดอย่างดีซึ่งเป็นผลมาจากการกำจัดเศษดินและสิ่งแปลกปลอมอื่น ๆ ออกจากมัน
• หลังจากนั้นวัตถุดิบผักจะถูกบดและบีบเพื่อให้ได้เค้ก
• จากนั้นเอสเทอริฟิเคชันของน้ำมันเรพซีดก็เกิดขึ้น - ด้วยความช่วยเหลือของกรดและแอลกอฮอล์พิเศษ เอสเทอร์ระเหยจะถูกสกัดจากสารนี้
• ในตอนท้าย เชื้อเพลิงไบโอดีเซลที่ได้จะถูกทำให้บริสุทธิ์จากสิ่งสกปรกในน้ำมันที่ไม่จำเป็น

เชื้อเพลิงเหลวทำมาจากเมล็ดเรพซีด

นอกจากนี้ยังใช้เชื้อเพลิงชีวภาพ E-95 ซึ่งมาแทนที่น้ำมันเบนซินแบบเดิมอย่างแพร่หลายสารพาหะพลังงานประเภทนี้ประกอบด้วยเอทิลแอลกอฮอล์ที่มีสารเติมแต่งซึ่งลดผลกระทบการกัดกร่อนต่อชิ้นส่วนโลหะและยางของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ติดตั้งในรถยนต์

ข้อดีของไบโอแก๊สโซลีน มีดังนี้

• ต้นทุนเชื้อเพลิงประเภทนี้ต่ำกว่าแบบเดิม
• เมื่อใช้งานอายุการใช้งานของน้ำมันและไส้กรองจะเพิ่มขึ้น
• การเผาไหม้เชื้อเพลิงชีวภาพไม่ก่อให้เกิดคราบพลัคบนหัวเทียนที่ป้องกันไม่ให้ประกายไฟผ่านไป
• เครื่องยนต์สันดาปภายในที่ใช้ไบโอแก๊สโซลีนไม่ปล่อยสารอันตรายสู่ชั้นบรรยากาศ
• เอทานอลไวไฟน้อยกว่าและไม่ระเบิดในระหว่างที่เกิดอุบัติเหตุทางจราจร
• น้ำมันเบนซินอินทรีย์จะระเบิดที่อุณหภูมิต่ำกว่า ดังนั้นเครื่องยนต์ของรถยนต์จึงไม่ร้อนมากเกินไปในฤดูร้อน

น้ำมันเบนซินอินทรีย์จะช่วยรับมือกับปัญหาสิ่งแวดล้อม

แม้จะมีข้อดีดังที่กล่าวไว้ข้างต้น เชื้อเพลิงชีวภาพเหลวก็มีข้อเสียหลายประการที่ขัดขวางไม่ให้มีการนำเข้าสู่กิจกรรมทางเศรษฐกิจอย่างแพร่หลาย:

1. เมื่อใช้น้ำมันเบนซินอินทรีย์ เครื่องยนต์สันดาปภายในและอุปกรณ์อื่นๆ จะล้มเหลวอย่างรวดเร็ว เนื่องจากสารที่ประกอบเป็นพาหะพลังงานตามธรรมชาติทำให้เกิดการกัดกร่อนและทำให้ปะเก็นยางของตัวเครื่องเสียหาย ยังไม่พบวิธีที่มีประสิทธิภาพในการต่อสู้กับปรากฏการณ์นี้
2. เพื่อทดแทนเชื้อเพลิงฟอสซิลอย่างสมบูรณ์ด้วยเชื้อเพลิงชีวภาพ จำเป็นต้องขยายพื้นที่เกษตรกรรมอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งปัจจุบันเป็นไปไม่ได้ นอกจากนี้ พื้นที่ดินที่เหมาะสมสำหรับปลูกพืชยังมีจำกัด การแก้ปัญหาอาจเป็นเชื้อเพลิงรุ่นที่สามซึ่งการพัฒนายังไม่แล้วเสร็จ

แข็ง

นอกจากเชื้อเพลิงชีวภาพเหลวแล้ว ผู้ให้บริการพลังงานอินทรีย์ที่เป็นของแข็งยังได้รับการยอมรับอย่างดีจากผู้บริโภคทั่วโลก

คุณสมบัติของพวกเขามีดังนี้:

1. พวกเขาทำจากวัตถุดิบต่าง ๆ ที่มาทางชีวภาพ อาจเป็นได้ทั้งขยะอินทรีย์จากชีวิตมนุษย์และสัตว์ และบางส่วนของพืชต่างๆ
2. สาระสำคัญของกระบวนการทางเทคโนโลยีสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพที่เป็นของแข็งคือการใช้วิธีการแยกเซลลูโลสบางอย่างอย่างมีประสิทธิภาพ ขณะนี้มีการวิจัยจำนวนมากโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อทำซ้ำกระบวนการทางธรรมชาติของการแยกตัวที่เกิดขึ้นในทางเดินอาหารของสิ่งมีชีวิต
3. สำหรับการผลิตเชื้อเพลิงฟอสซิลที่เป็นของแข็งนั้นใช้มวลชีวภาพที่เรียกว่าซึ่งมีความสม่ำเสมอและสัดส่วนที่แน่นอน ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปได้มาจากการกำจัดความชื้นออกจากวัตถุดิบและการกดในภายหลัง

เชื้อเพลิงชีวภาพชนิดต่างๆ

ผู้ให้บริการพลังงานที่เป็นของแข็งส่วนใหญ่มักมีให้ในรูปแบบต่อไปนี้:

• ก้อน;
• เม็ด;
• เม็ด

วิธีการผลิตไบโอดีเซล

การเติบโตของการบริโภคไบโอดีเซลมีส่วนทำให้ข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์สำหรับการผลิตมีความเข้มงวดมากขึ้น โดยทั่วไปเทคโนโลยีการผลิตไบโอดีเซลจะมีรูปแบบดังนี้ ขั้นแรกให้เติมเมทิลแอลกอฮอล์และอัลคาไลลงในน้ำมันพืชที่ทำให้บริสุทธิ์จากสิ่งสกปรก หลังทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาระหว่างปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน หลังจากนั้นส่วนผสมที่ได้จะถูกทำให้ร้อน เป็นผลมาจากการตกตะกอนและการระบายความร้อนในภายหลัง ของเหลวจะถูกแยกออกเป็นเศษส่วนที่เบาและหนัก อันที่จริงเศษส่วนเบาคือไบโอดีเซลและเศษส่วนหนักคือกลีเซอรีนกลีเซอรีนในกรณีนี้เป็นผลพลอยได้ ซึ่งต่อมาสามารถใช้ในการผลิตผงซักฟอก สบู่เหลว หรือปุ๋ยฟอสเฟต

เทคโนโลยีที่ใช้ก่อนหน้านี้มีพื้นฐานอยู่บนหลักการของการกระทำแบบวัฏจักรและมีข้อเสียหลายประการ ซึ่งส่วนใหญ่แสดงออกมาในช่วงระยะเวลาอันยาวนานของกระบวนการและประสิทธิภาพการทำงานของอุปกรณ์ต่ำ

เทคโนโลยีของ GlobeCore ช่วยให้สามารถดำเนินการตามหลักการไหลของการผลิตไบโอดีเซลผ่านการใช้เครื่องปฏิกรณ์คาวิเทชันแบบอุทกพลศาสตร์แบบอุทกพลศาสตร์ ในกรณีนี้ ไม่จำเป็นต้องมีปฏิกิริยาการทำให้เกิดความสนใจซ้ำๆ ดังนั้นระยะเวลาของกระบวนการผลิตไบโอดีเซลจึงลดลงหลายเท่า

นอกจากนี้ การใช้เครื่องปฏิกรณ์คาวิเทชั่นอัลตราโซนิกแบบอุทกพลศาสตร์ทำให้สามารถแก้ปัญหาการเพิ่มเมทานอลส่วนเกินและการกู้คืนในภายหลังได้ เมื่อใช้เทคโนโลยีการเกิดคาวิเทชัน ปฏิกิริยาต้องการแอลกอฮอล์ในปริมาณขั้นต่ำเท่านั้น ซึ่งสอดคล้องกับองค์ประกอบปริมาณสัมพันธ์กับปริมาณสารสัมพันธ์อย่างเคร่งครัด

GlobeCore ผลิตสารเชิงซ้อนไบโอดีเซลโดยใช้เทคโนโลยีคาวิเทชันแบบอุทกพลศาสตร์ที่มีความจุ 1 ถึง 16 ลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง ตามคำขอของลูกค้า สามารถผลิตอุปกรณ์เพื่อเพิ่มผลผลิตได้