гранулы

Твердое топливо биологического происхождения

Ирина Бесхлебная Ирина Бесхлебная

Твердое биотопливо является одним из направлений решения энергетической проблемы, нависшей над человечеством. Это интересное и перспективное направление ждет своего развития. Для того, чтобы понять, какие же перспективы дает людям использование твердого биотоплива, давайте рассмотрим эту тему подробнее.

Данный вид топлива пользуется немалой популярностью
Данный вид топлива пользуется немалой популярностью

Что такое биотопливо?

Начнем с определений. Итак, биотопливо – это, как несложно догадаться, топливо биологического, то есть животного либо растительного происхождения. По большому счету, традиционные энергоресурсы, такие как природный газ, каменный уголь и нефть также являются биотопливом – переработанными за миллионы лет в глубине земных недр останками ископаемых растений и животных. Разница, причем существенная заключается в восполнимости ресурсов.

Для формирования нефти, каменного угля или природного газа требуется период времени, на порядки (то есть в десятки, сотни и тысячи раз) превышающий всю длительность человеческой истории. Поэтому необходимо сделать важную оговорку: биотопливо – это топливо биологического происхождения, образующееся в ходе жизненного цикла организма, либо за сопоставимый с ним период.

Природный газ, каменный уголь и нефть создавались миллионы лет
Природный газ, каменный уголь и нефть создавались миллионы лет

Кроме того, биотопливо должно обладать достаточной энергоэффективностью для того, чтобы служить энергоресурсом. Внимательный читатель спросит: разве топливо не является энергоресурсом, так сказать, по умолчанию? Оказывается, нет. Для того, чтобы считаться энергоресурсом, топливо должно в процессе использования выделять больше энергии, чем затрачено на его производство.

В качестве обратного примера можно упомянуть синтетический бензин, использовавшийся нацистской Германией в ходе Второй Мировой войны для заправки самолетов и танков с карбюраторными двигателями. Использование топлива с малой энергоэффективностью может решить определенные задачи в кратковременном периоде, однако в длительной перспективе его использование является тупиковым.

За пару сотен лет активного использования человечество уже успело истратить энергоресурсы, на накопление которых были истрачены сотни и тысячи столетий. Естественно, такое расходование природных запасов не может продолжаться бесконечно, встал вопрос о хотя бы частичном переходе энергетики на восполнимое топливо. В процессе поисков путей решения энергетической проблемы, взгляды ученных обратились в сторону биотоплива.

Виды биотоплива

Дрова используются с того момента, как человек освоил огонь
Дрова используются с того момента, как человек освоил огонь

Самым первым биотопливом, использовавшимся людьми (хотя люди вряд ли знали само слово «биотопливо», когда только начинали использовать этот ресурс) были… обычные дрова.

Да, как ни парадоксально звучит, но одной из нынешних перспектив развития биоэнергетики является возврат к самым истокам. В свое время, от дров как массового вида топлива отказались по двум причинам:

  • Во-первых, энергетическая ценность дров сравнительно невелика. При обычном сжигании в горении участвует только часть массы дров, остальное оседает в виде сажи. Это, помимо прочего, делает необходимым периодическую чистку топки нагревательного прибора, использующего дрова в качестве топлива. Первая причина отказа от дров во многом решается использованием принципа двухступенчатого сжигания или пиролиза.

В ходе первого этапа, твердое биотопливо (дрова, опилки, пеллеты и т.д.) сначала подвергаются термическом воздействию с малым доступом кислорода – пиролизу. В ходе пиролиза топливо выделяет горючий газ. Вторым этапом осуществляется обычное сжигание газа при достаточном притоке кислорода, обычно с принудительным нагнетанием.

В процессе пиролиза образуется горючий газ
В процессе пиролиза образуется горючий газ

Двухступенчатый пиролиз позволяет сжигать топливо практически полностью, извлекая из топлива максимум энергии, что также решало проблему чистки топки. А вот со вторым пунктом все гораздо сложнее.

  • Во-вторых, дрова обладают длительным временем восполнения. Конечно, на восполнение древесины не нужно миллионов лет, но для динамичной современной энергетики 5-10 лет, которые требуются для превращения семени во взрослое дерево, все равно являются недопустимо длительным сроком. Поэтому поиски биотоплива, подходящего для промышленного использования, пришлось продолжить.

Животное биотопливо

Раз подходящим биотопливом нас не могут обеспечить растения (деревья), взор энергетиков обратился в сторону животных. И снова мы имеем дело с возвращением к истокам: твердое биологическое топливо животного происхождения тоже используется с древних времен. Знакомьтесь, кизяк обыкновенный.

Даже это можно использовать в качестве горючего
Даже это можно использовать в качестве горючего

Кизяк – высохший навоз издавна использовался в качестве топлива кочевниками. Обитавшие в степях и пустынях кочевые народу всегда испытывали недостаток древесного топлива – из куцего саксаула, перекати-поля и верблюжьей колючки серьезный костер не сложить. Зато чего у кочевников всегда было в избытке, так это навоза от бесчисленных стад, которые кочевники гнали от пастбища к пастбищу.

Буйволовый кизяк многие века был традиционным топливом бедняков Индии. Сушильщик кизяка был не менее колоритным и частым героем индийских легенд, чем европейский угольщик. А в безлесных провинциях Китая кизяк для приготовления пищи и обогрева сушили на южных стенах домов.

Готовые гранулы не имеют неприятного запаха, и к тому же хорошо горят
Готовые гранулы не имеют неприятного запаха, и к тому же, хорошо горят

Современное животноводство производит навоз в поистине промышленных масштабах. Использование этого «вторсырья» в качестве топлива, помимо прочего, решит вопрос его утилизации. Современные методы сушки и обработки позволяют получать из навоза твердое биотопливо в виде удобных гранул или брикетов, напрочь лишенных неприятного запаха. Такое топливо уже сейчас используется для топки твердотопливных котлов, а также печей и каминов.

Топливо из отходов

Навоз – не единственный вид отходов сельхозпроизводства, который пригоден к использованию в качестве топлива. Современный агропром в огромных количествах «производит» разнообразные растительные отходы – лузга, солома, шелуха и т.д. После прессовки и гранулирования такое топливо вполне может составить конкуренцию дровам и древесным гранулам.

Отходы сельхозпроизводства пригодны к использованию в качестве топлива
Отходы сельхозпроизводства пригодны к использованию в качестве топлива

Кроме того, отходу сельхозпроизводства можно использовать не только напрямую. Брожение, то есть превращение сахара в спирт с помощью выделяемых бактериями ферментов, также известно с глубокой древности. Традиционно брожение использовалось при производстве алкогольных напитков, но ведь спирт является отличным топливом. Отходы сельского хозяйства как нельзя лучше подходят в качестве «кормовой базы» для бактерий, превращающих содержащийся в этих отходах сахар в горючий спирт.

Уже сегодня получаемый из отходов кукурузы биоэтанол является распространенным топливом в не имеющих доступа к месторождениям нефти странах Южной Америки.

Биотопливо вряд ли сможет когда либо полностью заменить традиционные энергоносители, однако наверняка послужит значительной статьей экономии энергоресурсов в мировом масштабе.

Похожие статьи
Добавить комментарий